污水处理厂沉井施工组织设计方案阳江

广东天立方建设有限公司阳江高新区临港工业园区污水处理厂工程粗格栅及提升泵房沉井施工专项方案审批：审核：编制：广东天立方建设有限公司阳江高新区临港工业园污水处理厂工程粗格栅及提升泵房沉井施工专项方案广东天立方建设有限公司1二0一四年八月六日第一章工程概况与施工部署1.工程概况根据设计图纸，沉井属钢筋混凝土结构。粗格栅沉井外围尺寸长为18.8m,宽为14.2m，地下部分深度为15.2m。2.施工部署沉井部分根据设计井壁形式，采取分5次制作、2次下沉，施工顺序为：平整场地夯实——填砂及铺设垫架，安装砖垫座——制作底节刃脚沉井、第二节沉井、第三节沉井——拆除垫架、模板，人工挖回填土层转机械抓斗挖淤泥层下沉到第三节沉井深度、——制作第四节沉井、制作第五节沉井——拆除模板、机械抓斗挖淤泥土层下沉到设计深度——水下混凝土沉井封底、浇筑钢筋砼底板——沉井以上部分结构和提升泵房施工。第二章施工准备1.地质勘测查阅地质勘测报告，本构筑物土层主要以回填土、淤泥、砂为主，自然地面标高为3.60m左右，地下水位标高为1.6m。2.施工方法选择根据本工程特点，地质水文情况，施工设备条件，技术可能性分析，选用挖土排水下沉，采用井内挖土挖集水坑抽水。3.测量控制和沉降观测阳江高新区临港工业园污水处理厂工程粗格栅及提升泵房沉井施工专项方案广东天立方建设有限公司2沉井位置的控制是在井外地面设置纵横十字控制桩、水准基点。下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点。于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降，井内中心线与垂直度的观测系在井内壁四边标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标志板来控制，并定时用经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm或四面标高不一致时，立即纠正，沉井下沉过程中，每班至少观测两次，并在每次下沉后进行检查，做好记录，当发现倾斜、位移、扭转时，及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使允许偏差范围控制在允许范围以内。沉井在下沉过程中，最大沉降差均控制在250mm以内。当沉至离设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测，以防超沉。第三章施工计算1、制作高度的确定根据以往经验，沉井高度大于12m，浇筑困难，下沉时易引起倾斜，本沉井高达15.2m，采取分节制作，分节高度应保证其稳定性，使沉井能在自重下顺利下沉，其下沉系数K应大于1.15，可按下式计算：K=Q-B/L（H-2.5）f+R≥1.15（当H5m时）式中Q—沉井自重及附加荷重（kN）；混凝土的重力密度，取24.000kN/m3B—被井壁排除的水重（kN），当采取排水下沉时，则B=0；H—沉井下沉深度（m）；L—沉井外部周长（m）；2.5—按摩擦力在深5m时达到最大值，5m以下保持常值；f—单位面积摩擦力的平均值（kN/㎡），对粘性土为25～50，砂类土为12～25，砂卵石为18~30，砂砾石为15～20，软土为10～12；R—刃脚反力（kN），当挖空时R=0。本沉井采取分二节制作，高度分别为9.8m、5.4m，其混凝土量分别为阳江高新区临港工业园污水处理厂工程粗格栅及提升泵房沉井施工专项方案广东天立方建设有限公司3837.69m3、425.36m3，取B=0，R=0，f=25kN/㎡，则第一节K1=837.69×24/（（18.8×2+12.3×2）×(9.8-2.5)×22.6）=1.9591.15第二节K2=(837.69+425.36)×24/（18.8×2+12.3×2）×(15.2-2.5)×22.6=1.6981.15均大于1.15，可满足下沉要求。浇筑程序是：第一节沉井混凝土浇好后，待其达到设计强度的70%后，即行下沉9m，然后浇筑第二节沉井混凝土，待其达到设计强度的70%后，再继续下沉，至设计15.2m标高为止。为缩短每节混凝土养护周期，采取掺加促凝剂。刃脚外缘设0.1m间隙，井壁表面作成1/100坡度，以减少摩擦力。2、刃脚支设计算刃脚支设模板方案，有垫架法，半垫架法和无垫架法等，本沉井高度大，重量重，地基强度较低，拟采用垫架法，即在夯实平整地基上根据地基情况，铺一层砂垫层（厚度经计算确定），沿沉井刃脚部分铺设标准枕木（160mm×220mm×2500mm）作支承垫架的垫木，然后在其上支设刃脚及井壁模板，浇筑混凝土。设置砂垫层可减少垫架数量，将沉井的重量扩散到更大面积上，避免制作中发生不均匀沉降，同时易于找平，便于铺设垫木和抽除。垫架数量，可根据第一节沉井的重量和地基（或砂垫层）的承载力设计，按下式计算：n=G/F[f]式中n—每米内垫木根数（根）；G—第一节沉井的单位长度的重力（kN/m）；混凝土的重力密度，取24.000kN/m3F—每根垫木与地基（或砂垫层）的接触面积（㎡）；[f]—砂垫层（或地基土）的承载力设计值（kN/㎡）。垫架间距一般取0.5～1.0m，本工程地基强度较低，采用砂垫层加强，取阳江高新区临港工业园污水处理厂工程粗格栅及提升泵房沉井施工专项方案广东天立方建设有限公司4[f]=250kN/㎡，则n=837.69×24/（18.8×2+12.3×4）×0.22×2.5×250=1.68根，取间距为0.60m，共用枕木（18.2×2+12.3×4）/0.60≈144根。设16组定位垫架，每组由2～3个垫架组成。垫架铺设应对称，在垫架内外设排水沟。砂垫层厚度应满足砂垫层底面处的自重应力加砂垫层底面处的附加应力，应小于或等于砂垫层底部土层的承载力设计值。一般根据第一节沉井重量和垫层底部地基上的承载力设计值按下式计算（砂垫层本身重力略去不计）：h=G/[f]-l/2tg式中h—砂垫层厚度（m）G—沉井第一节单位长度的重力（kN/m）；混凝土的重力密度，取24.000kN/m3[f]—砂垫层底部土层的承载力设计值（kN/㎡）；l—垫木长度（m）；—砂垫层扩散角（。），不大于45度，一般取22.5度。取[f]=130kN/㎡；=22.5度。则h=837.69×24/（18.8×2+12.3×4）×0.60×130-2.5/2tg×22.5。=2.97-2.5/2×0.414=0.47/0.828=0.567m采用60cm厚砂垫层，选用中砂，用平板振动器振捣，并洒水，控制干密度≥1.56t/m3。地基应清理整平，铺设垫木，使顶面保持在同一水平面上，用水平仪控制其标高差在10mm以内，并在其孔隙中垫砂夯实，垫木埋深为其厚度的一半。如果基坑开挖后，实际地基强度高，也可采用半垫架法或土模使刃脚直接与土层接触。3、外井壁模板井壁模板采取分五段制作，外井壁厚度950mm，内井壁厚度800mm，第一阳江高新区临港工业园污水处理厂工程粗格栅及提升泵房沉井施工专项方案广东天立方建设有限公司5段刃脚段3.80m，第二、三、四段均为3.00m，第五段余下2.4m，最高段为3.8m。3.1、外井壁墙模板基本参数计算断面宽度950mm，高度3800mm。模板面板采用普通胶合板。内龙骨间距200mm，内龙骨采用50×100mm木方，外龙骨采用双钢管48mm×3.5mm。对拉螺栓布置11道，在断面内水平间距200+350+350+350+350+350+350+350+350+350+350mm，断面跨度方向间距400mm，直径16mm。面板厚度18mm，剪切强度1.4N/mm2，抗弯强度15.0N/mm2，弹性模量6000.0N/mm2。木方剪切强度1.3N/mm2，抗弯强度13.0N/mm2，弹性模量9000.0N/mm2。阳江高新区临港工业园污水处理厂工程粗格栅及提升泵房沉井施工专项方案广东天立方建设有限公司62003503503503503503503503503503503800mm950mm模板组装示意图3.2、墙模板荷载标准值计算强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:其中γc——混凝土的重力密度，取24.000kN/m3；阳江高新区临港工业园污水处理厂工程粗格栅及提升泵房沉井施工专项方案广东天立方建设有限公司7t——新浇混凝土的初凝时间，为0时(表示无资料)取200/(T+15)，取5.714h；T——混凝土的入模温度，取20.000℃；V——混凝土的浇筑速度，取2.500m/h；H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取1.200m；β——混凝土坍落度影响修正系数，取0.850。根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值F1=28.800kN/m2考虑结构的重要性系数0.9，实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值:F1=0.9×50.000=45.000kN/m2考虑结构的重要性系数0.9，倒混凝土时产生的荷载标准值:F2=0.9×6.000=5.400kN/m2。3.3、墙模板面板的计算面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照连续梁计算。面板的计算宽度取3.80m。荷载计算值q=1.2×45.000×3.800+1.40×5.400×3.800=233.928kN/m面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=380.00×1.80×1.80/6=205.20cm3；I=380.00×1.80×1.80×1.80/12=184.68cm4；阳江高新区临港工业园污水处理厂工程粗格栅及提升泵房沉井施工专项方案广东天立方建设有限公司8200200200233.93kN/mAB计算简图0.7490.936弯矩图(kN.m)18.7128.0723.3923.3928.0718.71剪力图(kN)变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：200200200171.00kN/mAB变形计算受力图0.1670.013变形图(mm)阳江高新区临港工业园污水处理厂工程粗格栅及提升泵房沉井施工专项方案广东天立方建设有限公司9经过计算得到从左到右各支座力分别为N1=18.714kNN2=51.464kNN3=51.464kNN4=18.714kN最大弯矩M=0.935kN.m最大变形V=0.167mm(1)抗弯强度计算经计算得到面板抗弯强度计算值f=M/W=0.935×1000×1000/205200=4.557N/mm2面板的抗弯强度设计值[f]，取15.00N/mm2；面板的抗弯强度验算f[f],满足要求!(2)抗剪计算截面抗剪强度计算值T=3Q/2bh=3×28071.0/(2×3800.000×18.000)=0.616N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2面板抗剪强度验算T[T]，满足要求!(3)挠度计算面板最大挠度计算值v=0.167mm面板的最大挠度小于200.0/250,满足要求!3.4、墙模板内龙骨的计算阳江高新区临港工业园污水处理厂工程粗格栅及提升泵房沉井施工专项方案广东天立方建设有限公司10内龙骨直接承受模板传递的荷载，通常按照均布荷载连续梁计算。内龙骨强度计算均布荷载q=1.2×0.20×45.00+1.4×0.20×5.40=12.312kN/m挠度计算荷载标准值q=0.20×45.00=9.000kN/m内龙骨按照均布荷载下多跨连续梁计算。20035035035035035035035035035035010012.31kN/mAB内龙骨计算简图0.2460.087内龙骨弯矩图(kN.m)0.002.462.591.722.042.272.192.122.152.162.162.152.162.152.152.162.172.142.092.222.391.921.230.00内龙骨剪力图(kN)变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：2003503503503503503503503503503501009.00kN/mAB阳江高新区临港工业园污水处理厂工程粗格栅及提升泵房沉井施工专项方案广东天立方建设有限公司11内龙骨变形计算受力图0.0450.008内龙骨变形图(mm)经过计算得到最大弯矩