9、沉井下沉及清基施工作业指导书

沉井下沉及清基施工作业指导书JJDBD/ZY03—09—20061范围适用于铁路桥涵工程的沉井下沉及清基施工2施工准备2.1材料及机具：排水水泵、开挖设备（见明挖基础施工的材料及机具）下沉的辅助设备、检测设备（经纬仪、水准仪、塔尺等）2.2作业条件2.2.1沉井强度已达到设计请度后，方可下沉。2.2.2根据土质及水文地质情况，选择适当的下沉除土方法。3操作工艺3.1工艺流程3.2工艺流程的描述：3.2.1抽出垫木：撤除沉井垫木必须在沉井混凝土已达到设计强度后进行，撤除应按以下顺序：抽出枕木沉井下沉除土沉井基底清基封底沉井填充灌注盖板混凝土3.2.1.1分组、编号、对称的撤除。3.2.1.2首先撤除内壁下部的垫木。3.2.1.3其次对矩形沉井，应先撤除短边下的垫木，再撤除长边下的垫木。3.2.1.4最后撤除定位承垫。3.2.1.5撤除定位承垫以外的垫木时，应先撤除定位承垫较远的，后撤近的。3.2.2沉井下沉除土方法选择：3.2.2.1沉井下沉主要是通过从井孔内除土，消除刃脚正面阻力及沉井壁摩阻力后，依先靠沉井自重下沉。3.2.2.2井内除土方式有：炮震、压重、降低井内水位以及采用泥浆润滑套或空气幕等。3.2.2.3在稳定的土层中且渗水量不大（每m2沉井面积渗水量小于1.0m3/h，可采用排水开挖下沉）。3.2.2.4对于不排水开挖的沉井，其下沉除土方法可根据土质情况如下表：一般采取抓泥、吸泥、射水交替或联合作业。必要时可辅以其他辅助措施。3.2.3沉井下沉除土方法选择3.2.3.1排水开挖下沉。3.2.3.1.1排水最好用电动离心式水泵，如用内燃水泵，应将排烟管引出沉井以外。3.2.3.1.2井深不大于水泵有效吸程时，可将水泵安放在井孔内用钢丝绳悬挂在活动平台上，使其能随抽水深度在井孔内升降。对于设有凹槽的沉井，亦可利用凹槽辅设水泵临时平台。平台通常设在井孔内的一侧或两侧，以保留足够位置供吊罐或抓泥斗上下及安设升降梯。多孔沉井可用与部分井孔专下沉除土方法的选择土质下沉除土方法说明砂土抓泥、吸泥若抓泥宜用两瓣式抓斗卵石吸泥、抓泥以直径大于卵石粒径的吸泥机吸泥为好；若抓泥宜用两瓣式抓斗粘性土吸泥、抓泥一般需辅以高压射水冲碎土层风化岩射水、放炮碎块可用抓斗或吸泥机取用设平台，其余井孔则作除土之用。3.2.3.1.3从地面或筑岛上开始挖土下沉时，应先将刃脚内侧的回填土层挖去，开挖顺序原则上与抽垫顺序相同，定位承垫处的土应最后挖除。一层全部挖完后，再开始挖第二层。3.2.3.1.4在筑岛土层内下沉时，刃脚尚未到达原河床面以前，须接筑沉井时，应视情况先在刃脚下适当回填，防止沉井而产生偏斜。3.2.3.1.5各种土质开挖方法a．土质松软时，在分层挖除回填土的过程中，沉井即逐渐下沉，当刃脚下沉至与原地面大致齐平时，即可在沉井中部先向下挖深约40～50cm，并逐渐向四周均匀扩挖，到距刃脚约1.0m处（此距离可视土的松软程度而定），再分层挖除刃脚内侧的原地面上。b．土质比较坚实时，如刃脚内侧土壤挖平后仍下沉很少或不下沉，可从沉井中部再向下挖深约40～50cm，并继续向四周均匀扩挖，使沉井平稳下沉。c．在坚硬土层中，可比照抽垫的顺序，分段掏空刃脚，每段掏空后随即回填砂砾，待最后几段（即定位承垫处）掏空并回填后，再分层分次逐步挖去回填料，使沉井下沉。d．最后下至岩层时，风化或软质岩层时，风化或软质岩层可用风镐或风铲挖除，较硬的岩层可以打眼爆破。岩层一般那设计要求开挖不须很深，中间部分如石质不好，可最后挖除，如石质良好可不挖除。3.2.3.1.6沉井开挖下沉的出土运输，如为旱地下沉时，可在井顶搭设平台及吊架将井内弃土吊出，以简易机具运往堆弃处所。如在河中用排水开挖法下沉时，通常以活底吊罐或活门吊斗将土堤升卸在宽轨平车上，推至井边卸倒，或利用挂钩将吊罐拉出井外，或利用吊机直接吊运卸除。3.2.3.2抓土下沉：3.2.3.2.1抓土斗的选择，选用抓土斗的尺寸，必须满足能在井孔内自由升降和开合。抓土斗的容量和重量关系应视土质而定。同样容量的抓斗，用于愈紧密的土质应选择起重量愈大的。斗中央开合用的平衡锤必须有足够的重量，使开合灵活。不带掘齿的双瓣使抓土斗用于松散沙土；紧密的土中应使用带掘齿的；四瓣式抓土斗使用于挖掘卵石。3.2.3.2.2抓土操作：a．抓土斗以吊机或双筒卷扬机操作，用卷扬机时，应在井顶装设临时抓土吊架，用木杆绑扎搭设或用常备式拼装杆件拼成。为倒换孔为方便，抓土吊架可用墩旁吊机整体吊装倒换。b．单孔沉井，由于抓土斗挖掘井底中央部分的土而形成锅底。在沙或砾石类土壤中，一般当锅底比刃脚低1～1.5m时，沉井即可靠自重下沉，并将刃脚下土壤挤向中央锅底。从井孔中继续抓土，沉井即可继续下沉。在粘性土中，四周的土不易向锅底坍落，应辅以高压射水松土。c．对于多井孔的沉井，最好每个井孔配置一套抓土设备，可同时均匀抓土，减少抓土斗倒孔时间，否则应逐孔轮流抓土，使沉井均匀下沉。d．为使抓土斗能在井孔内靠边的位置偏抓土，可在沉井顺井孔周围预埋几根钢筋挂钩，偏抓时先将抓斗落至井底，将抓土斗张开用的钢丝绳挂在井孔周边的挂钩上，然后将抓斗提升至一定高度后突然松下，再将钩子上的钢丝绳取下，收紧闭口用的钢丝绳，即可达到偏抓的目的。e．抓土斗向井外弃土可使用装设在架顶的挂钩甩出。抓土斗吊架在甩土的水平力作用下，必须足够坚固和稳定。另一种弃土的方法是在井顶铺设宽轨距的轨道，以能使抓土斗顺利升降出入道心为度。抓土斗吊起后，由平车将斗内卸土运至井边倒出。平车可作成翻板式的以利倾卸。f．为使土弃至井外一定距离，可在井顶设一伸出的木滑槽，滑槽顶面可钉一层薄铁皮护面。3.2.3.3吸泥下沉3.2.3.3.1吸泥机除土，适用于砂、砂夹卵石、粘砂土等类土层，在粘土、胶结层及风化岩层中，当用高压射水冲碎土层后，亦可用吸泥机吸出碎块。3.2.3.3.2吸泥机有水力吸泥机、水力吸石筒及空气吸泥机。水力吸泥机不受水深的限制，施工费用较省。空气吸泥机则受水深条件下的限制，在浅水中效率很低，故一般应配置向井内补水的设施。3.2.3.3.3沉井内使用吸泥机除土时，通常用吊机或吊架等维持其在悬吊状态，管身垂直，并能在井内移动，吸泥时，吸泥管口离底面的高度可以上下调整，以能保持其最佳效果。一般情况下为0.15～0.5m左右。3.2.3.3.4水力吸泥机a．水力吸泥机包括吸泥器、吸泥管、扬泥管和高压水管。b．吸泥机内部高压水喷嘴处的有效水压对于扬泥所需的水压比值，平均约需7.5。c．各种土成为泥浆吸入时的适宜稠度，可参下表的经验数值。吸入泥浆和高压水混合以后的稀释泥浆在管路内的适当流速应不超过2～3m/s。使用吸泥机除土时各种土的适宜的泥浆稠度土的名称天然状态土容重KN/m3土粒比重泥浆中水量相当于土体积的倍数按体积计的泥浆稠度Cv按重量计的泥浆稠度Cv泥浆的比重松散细砂12.52.64～610.7～7.423.8～17.21.17～1.12松散中砂13.52.66～78.0～6.918.4～16.21.13～1.11密实细砂14.52.67～87.4～6.517.2～15.31.12～1.10密实中砂15.52.68～97.0～6.316.2～14.71.11～1.10紧密粗砂16.52.610～126.0～5.014.2～12.11.10～1.08松软粘土和砂粘土17.02.24～816.1～8.830.0～17.51.19～1.11中等密实的粘土和砂粘土17.52.38～108.7～7.118.0～15.01.10～1.09密实粘土和砂粘土18.02.44.5～814.3～8.628.6～18.31.20～1.12坚硬粘土19.02.68～128.3～5.719.2～13.71.14～1.09坚隔岩（含砾石的土）15.02.715～183.6～3.09.1～7.7—中等密实的砾石17.02.718～203.4～3.08.6～7.8—密实的大块密石19.02.720～253.4～2.78.6～7.0—胶结的砾石22.02.725～303.2～2.68.0～7.0—黑钙土12.01.83～618.3～10.128.6～16.71.15～1.08紧紧的植物质土16.02.03～621.1～11.834.8～21.01.21～1.12软石24.02.630～403.0～2.27.4～5.6—d．水力吸泥机的使用虽不受水深的限制，但其出土效率可随水压、水量的增加而提高。必要时应向井内水位。e．在淤泥、流沙土层中吸泥时，应保持井内水位高出井外1～2m，以免翻砂。3.2.3.3.5水力吸石筒a．水力吸石筒，适用于粒径小于300mm的卵石地层，使用时可不受水深限制，但需用吊机配合工作。b．高压水通入封闭的锥形水箱内，由吸石管周围的圆环缝向管内喷入圆锥状的水柱，因流速差造成真空，吸起下面的水，砂石亦随水上升，碰到挡石网后，向四周落入贮石筒中。其吸石效果和高压水流速及流量成正比。c．直径300mm的吸石筒需要出水量不小于126m3/h的2台6级高压水泵供水。喷水口的环缝宽度为1mm，应加工使均匀光滑准确。挡石网须刚强，并牢实的固定于射水管和筒的顶盖上。d．吸石时应注意听察卵石碰撞挡石网的声音，如无声音，可将吸石筒上下提放和左右摆动。如看到吊挂吸石筒的钢丝绳产生颤动时，表示吸石已满，可即提出井外，吊起外壳，使石向四周卸除后，再将空筒放回井底继续吸石。3.2.3.3.6空气吸泥机空气吸泥的主要设备包括空气吸泥器、吸泥管、排泥管和风管及其配件等。1）压缩空气进入吸泥器混合室的水孔与管壁的交角不宜大于45°，小孔总面积一般采用进气管净截面的1.5倍。2）吸泥器的底部应设置1～2个活门，以便清除内堵积的泥沙。3）排泥管在井内垂直部分采用钢管以法兰盘连接，井外水平部分可用胶管（直径250mm以下）或钢管，用弯头与垂直导管相连，将泥沙排至井外。4）导管亦可用水下混凝土灌注导管，亦可两种导管混用，但应注意两种导管连接处的法兰盘必须配合。5）弯头直径不宜过小，减少堵塞。在弯头顶部可开一个可拆式的天窗，以便清除管内堵塞物。弯头系用钢板弯制焊接而成。6）风管在井内垂直部分一般多用钢管（亦可用胶管），用风管卡箍与导管固连，井外部分用胶管与压缩空气管路相连。7）当沉井接筑至一定高度后，如吸泥机装置的长度已超过吊装设备的有效起吊高度，如再接长导管或拆除吸泥机时，可用导管卡箍将吸泥机装置临时卡托于井孔顶枕木上，以便进行接长或拆除工作。8）当吸泥深度大，从井底吸泥一次排出井外效力不足时，可用接力式吸泥机，使用后应注意几台吸泥器的风管宜同时开风。3.2.3.3.7空气吸泥机的风源自空气压缩机站。空气压缩机将压缩空气送入贮风筒，再经送风管路送至墩位处供用。需要空气压缩机的生产能力应根据吸泥机大小数量而顶。如下：空气吸泥机所需空气压缩机能力空气吸泥机型号（mm）100150250300350需要空气压缩机供应用力（m3/min）6920232～3台203.2.3.3.8吸泥机操作要点：a：吸泥机操作要点，使用空气吸泥机，水愈深效果愈好。吸泥器在水肿的最小深度与地层情况、空气量及空气压力有关，一般在水中的深度不宜小于5m。b．风量大，一般吸泥效果好，大拿过多的空气量将使每单位空气用量的有效除土量降低。在同等风量情形下，用一台供风量大的空气压缩机比用风量小的供风吸泥效果好。c．吸泥管口一般离地面15～50cm，过低易于堵塞，过高则吸泥效果差，应通过升降吸泥机，并经常摇荡管身和移动位置，以期达到最佳效果。d．如管内为石块堵塞时，可开启弯管顶部活门清除，用一根长约1m的钢轨吊入串击疏通，疏通后移动管位再吸。e．使用空气吸泥机，排水量很大，为保持井内外水位置平衡，防止翻沙，应设置响应的水泵或虹吸向井内补水以维持井内适宜水位。3.2.4沉井基底清基及封底：当沉井刃脚下沉至设计标高后应对基底进行清基、封底。3.2.4.1.1对于排水开挖下沉的沉井，基底可在井内派水的情况下进行清基。3.2.4.1.2当刃脚下至岩面，且岩面较平整，刃脚与岩面间局部空隙不大（20cm以