CN101781896A - 混凝土垫上制作沉井的施工方法 - Google Patents

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肖心太
孙益忠
杜信灿
毛晨阳
丛福祥
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ZHEJIANG KINGBIRD CONSTRUCTION CO Ltd
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Abstract

本发明具体涉及一种混凝土垫上制作沉井的施工方法,包括如下操作步骤:a、首先通过施工计算,确定砂垫层和混凝土垫的结构尺寸;b、通过施工测量,确定沉井的设计位置;c、在沉井设计位置开挖基坑作为沉井的施工现场;d、依次铺设砂垫层、混凝土垫;e、在混凝土垫上立模板、绑扎钢筋、浇筑钢筋混凝土沉井;f、拆除模板;g、破除混凝土垫进行沉井下沉。本方案提高了施工安全系数;满足任何情况下的沉井制作承载力的要求,适应范围广;由于采用混凝土垫,不须进行抽垫,简化了施工程序,提高了施工速度;混凝土价格便宜,较木垫成本偏低,从而实现全面、安全、快捷、经济地为沉井制作提供施工环境。

Description

混凝土垫上制作沉井的施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种建筑物、构筑物基础和顶管工作井等在地面采用沉井方法进行施
工的技术,具体涉及一种混凝土垫上制作沉井的施工方法。 背景技术
[0002] 沉井施工是修筑地下工程和深埋基础工程所采用的重要施工方法之一。在给水排 水工程中,常用于取水构筑物、排水泵站、大型集水井、盾构和顶管工作井等工程。用沉井外 壁作为深埋构筑物的墙壁以挡土、挡水,节约了用别的方案建造深埋构筑物时所需的基坑 土壁的支护,因而可节省工程费用;沉井施工的占地较明开挖的基坑要小的多,其挖、填土 数量也比明开挖的基坑少的多,且在施工的过程中对施工附近的地上、地下建筑物及管线 的影响也较小。因此在地下水位较高,涌水量较大,流砂、软土及现场狭窄、附近有已建成的 地下管线或地上建筑物等情况下,采用沉井施工是合适的。
[0003] 现有的沉井制作施工方法为在土模上进行沉井的制作和在垫木上进行沉井的制 作。
[0004] 土模上制作沉井适合在土质较好的基础上制作重量较小的小型沉井。在地基上挖 槽制作土模,与混凝土接触的侧面用水泥砂浆抹平,浇筑混凝土前需在水泥砂浆上涂隔离 剂,然后进行沉井的制作。
[0005] 垫木上制作沉井,为便于在井筒下沉时抽出垫木,在垫木下铺设砂垫层。垫木可使 用铁道上的枕木,也可用其他规格的木材制作。垫木在刃脚踏面中心的平面上对称、均匀铺 设。在铺完垫木后,用砂和碎石把垫木与垫木之间的空隙填平,垫木的表面必须在同一水平 面上。然后,在垫木上制作沉井。
[0006] 以上两种现有技术中可以看出:土模上制作沉井的适用范围很小,仅可用于土质 较好的小型沉井的制作;垫木上制作沉井,铺垫和抽垫都比较麻烦,操作水平要求很高,施 工中容易产生沉井的倾斜等问题,影响沉井的施工质量。
发明内容
[0007] 针对现有技术的不足,本发明目的在于提供一种混凝土垫上制作沉井的施工方 法,该方法操作安全、施工快捷,节约成本,并为任何情况下沉井在地面上制作提供施工环 境。
[0008] 为实现上述目的,本发明提供的技术方案具体如下:一种混凝土垫上制作沉井的 施工方法,其特征在于,包括如下操作步骤:
[0009] a、首先通过施工计算,确定砂垫层和混凝土垫的结构尺寸; [0010] b、通过施工测量,确定沉井的设计位置; [0011] C、在沉井设计位置开挖基坑作为沉井的施工现场; [0012] d、依次铺设砂垫层、浇筑混凝土垫;
[0013] e、在混凝土垫上立模板、绑扎钢筋、浇筑钢筋混凝土沉井;[0014] f、拆除模板;
[0015] g、破除混凝土垫进行沉井下沉。
[0016] 本发明进一步限定如下:
[0017] 1、所述施工计算确定混凝土垫的结构尺寸,施工计算具体为: [0018] a、抗压强度采用下式进行计算: [0019] N《(j)fccA, c,
[0020] 式中:N为轴向压力设计值,即素混凝土垫上的荷载设计值(N);
[0021] 小为素混凝土构件的稳定系数;(本工程取1)
[0022] f。。为素混凝土轴心抗压强度设计值(Mpa) , (f。X0. 8取用)
[0023] A'。为混凝土受压区的面积(mm2);
[0024] f。为混凝土轴心抗压强度设计值(Mpa)。
[0025] b、抗弯强度计算:
[0026] 抗弯强度采用下式进行计算
[0027] M《YfctW,
[0028] 式中:M为弯矩设计值,即由沉井单位长度自重和模板等引起的地基反力对素混 凝土垫产生的最大弯矩;
[0029] Y为截面抵抗矩塑性影响系数,对矩形截面取1. 55 ;
[0030] f。t为素混凝土轴心抗拉强度设计值(Mpa) , (ft X 0. 55取用)
[0031] W为抗弯截面系数。
[0032] ft为混凝土轴心抗拉强度设计值(Mpa)。
[0033] 2、在所述基坑开挖之后还包括:在基坑内设置排水系统排除基坑内的积水。 [0034] 3、在所述基坑内设置排水系统具体为:开挖排水沟和集水井,用水泵把集水井内 的水抽除。
[0035] 4、在所述依次铺设砂垫层、浇筑混凝土垫中,砂垫层铺设具体为分层填筑,分层夯 实;浇筑混凝土垫为在砂垫层上立模板浇筑混凝土垫,模板拆除后四周用砂回填到基底标高。
[0036] 5 、在所述沉井下沉之前还包括钢筋混凝土沉井的养生。
[0037] 6、在所述破除混凝土垫进行沉井下沉工序中具体包括:混凝土垫对称均匀的破除 时还应用砂回填,然后才能进行下沉工序的施工。
[0038] 本方案采用在基坑内进行沉井的预制和下沉,降低了沉井下沉的高度,施工安全 系数大大提高;通过施工计算确定混凝土垫的结构尺寸,满足任何情况下在地面上制作沉 井承载力的要求,适应范围广;由于采用混凝土垫,不须进行抽垫,简化了施工程序,提高 了施工速度;混凝土价格便宜,较木垫成本偏底,降低了施工成本;从而实现全面、安全、快 捷、经济地为沉井制作提供施工环境。
[0039] 下面结合附图说明和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的详细描述。 附图说明
[0040] 图1为本发明的施工流程图;
[0041] 图2为本发明施工方法中沉井的结构剖面示意图;[0042] 图3为本发明施工方法中砂垫层、混凝土垫俯视结构示意图。 具体实施方式
[0043] 如图1、图2、图3所示,图中:l-基坑,2-排水沟,3-沉井刃脚,4-沉井壁,5-混凝 土垫,6-砂层垫。
[0044] 混凝土垫上制作沉井的施工方法,包括如下操作步骤: [0045] a、通过施工计算,确定砂垫层和混凝土垫的结构尺寸:
[0046] 在混凝土垫上制作沉井,施工前应进行施工计算,以确定砂垫层和混凝土垫的宽
度、厚度,
[0047] 1、砂垫层的计算:
[0048] 1)、承载力的验算R>q,
[0049] 式中:R-砂垫层的允许承载力(Kpa),
[0050] q-素混凝土垫下的均布荷载KN/m2。
[0051] 2)、砂垫层厚度、宽度的计算
[0052] (1)、砂垫层厚度的计算
[0053] 采用下式进行砂垫层厚度的计算:
[0054] P > G0/ (L+2hstan a ) + y shs ;
[0055] 式中:P-砂垫层下地基土的承载力(KN/m2);
[0056] G。-沉井下沉前单位长度的重量(KN);
[0057] L-素混凝土承垫层的宽度(m);
[0058] h-素混凝土承垫层的厚度(m);
[0059] hf砂垫层的厚度(m);
[0060] a-砂垫层的压力扩散角(° ),
[0061] y s-砂的重度(KN/m3), 一般为y s = 18KN/m3。
[0062] (2)、砂垫层宽度的计算:采用下式进行砂垫层宽度的计算
[0063] B > L+2hstan a且B > b+2L
[0064] 式中:b-沉井刃脚踏面的宽度(m),
[0065] B-砂垫层底面的宽度(m),
[0066] L-混凝土垫的宽度(m)。
[0067] 2、混凝土承垫层的计算:采用素混凝土垫时,根据《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002附录A的规定,应进行抗压和抗弯强度计算。
[0068] 1)、抗压强度计算
[0069] 抗压强度采用下式进行计算:
[0070] N《小fccA' c,
[0071] 式中:N-轴向压力设计值,即素混凝土垫上的荷载设计值(N);
[0072] 小-素混凝土构件的稳定系数;(本工程取1)
[0073] fra_素混凝土轴心抗压强度设计值(Mpa) , (f。X0. 8取用)
[0074] A'。-混凝土受压区的面积(mm2);
[0075] f。_混凝土轴心抗压强度设计值(Mpa)。[0076] 2)、抗弯强度计算
[0077] 抗弯强度采用下式进行计算
[0078] M《YfctW,
[0079] 式中:M-弯矩设计值,即由沉井单位长度自重和模板等引起的地基反力对素混凝 土垫产生的最大弯矩;
[0080] Y -截面抵抗矩塑性影响系数,对矩形截面取1. 55 ;
[0081] f。t-素混凝土轴心抗拉强度设计值(Mpa) , (ftX0. 55取用)
[0082] W-抗弯截面系数。
[0083] ft-混凝土轴心抗拉强度设计值(Mpa)。 [0084] b、通过施工测量,确定沉井的设计位置:
[0085] 施工人员应根据勘测设计人员提供的水准点,在施工现场引测、设置临时水准点。 临时水准点应设置在便于施工测量观测、稳定牢固不受影响的地段,其数量不得少于2个, 并应统一编号、标识。每次测量时,都应核对两个临时水准点,确认无误后方可使用。 [0086] 根据有关单位提供的导线点,设置沉井的轴线及中心位置控制桩。沉井施工前,施 工人员应按照设计图纸给定的方向和位置,将沉井平面的垂直轴线放在地面上,并在沉井 基坑外及沉井下沉施工时影响范围以外的两条垂直轴线上,每侧各设两个可通视的控制点 并做好纪录。
[0087] 设置沉降观测点,在原有建筑物附近下沉的沉井,应在原有建筑物上设置沉降观 测点,该观测点应设在不受施工干扰和影响视线的地方。 [0088] c、在沉井设计位置开挖基坑作为沉井的施工现场:
[0089] 本施工方法为减少下沉深度,在沉井制作前开挖基坑,在基坑中制作沉井。 [0090] 1)基坑底面的尺寸应比刃脚外壁大l-2m ;应根据土质及施工需要确定基坑边坡; [0091] 2)基坑底部四周应挖设断面不小于30cmX30cm的排水沟,并接入基坑内的排水 井中, 一般集水井应30m左右设置一个,集水井应比排水沟深50cm,用排水泵将水排到远离 基坑的地方。
[0092] 3)基坑开挖的深度,应根据土质、地下水位、施工现场条件而定,一般在2-3m左右。
[0093] 4)用挖掘机挖土,人工配合修坡和平整场地,挖出的土方除部分堆放在周围修筑 0. 3m高、0. 8m宽的护道挡地面雨水,多余土方运至指定场地。 [0094] d、依次铺设砂垫层、浇筑混凝土垫:
[0095] 1)分节高度的确定:根据施工计划和施工方案确定沉井下沉的次数。可采用一次 下沉,也可采用多次下沉。根据下沉的次数确定沉井制作分节的高度。第一次下沉沉井的 重量及施工荷载为混凝土垫的计算荷载标准。
[0096] 2)砂垫层宽度、厚度按施工计算的结果进行施工。如地基的土质较好,可以满足承 载力的要求,可不设砂垫层。如需设砂垫层,施工时应按计算的宽度、深度在基坑内设计位 置开槽,在槽内分层填筑,分层压实至混凝土垫底高程处。
[0097] 3)混凝土垫施工:混凝土标号可以根据施工经验确定;混凝土垫厚度、宽度根据 混凝土标号和荷载的大小由计算确定并要满足支模的需要。混凝土垫施工前,应将砂垫层 整平,然后立模浇筑混凝土垫。拆模后应在四周回填砂至基坑底面高程。[0098] e、在混凝土垫上立模板、绑扎钢筋、浇筑钢筋混凝土沉井: [0099] 1、立模板
[0100] 1)混凝土垫层上涂刷隔离剂或油毡铺设一道,按设计尺寸放线后在其上支设刃脚 及井壁模板;
[0101] 2)支撑排架在施工前应进行设计和计算,施工时应按设计的要求进行施工,确保 支架的稳定和强度; [0102] 3)模板支设:
[0103] (1)模板设计:沉井模板的质量,直接影响沉井混凝土的质量水平。沉井模板设 计,应根据模板的支搭高度与浇筑方式,对模板的强度、刚度、稳定性进行计算。做到构造 合理、结构稳定、易于装拆、操作方便。模板采用木胶合板;根据经验支撑系统横挡采用 60X80的方木,间距25cm-30cm ;立挡采用小48X3. 5双钢管,间距40cm-60cm ;用穿墙对拉 螺栓拉结,间距60cm。
[0104] (2)施工脚手架:为保证模板的稳定,根据实际情况可在井壁内、外用小48X3. 5 钢管搭设双排钢管脚手架。
[0105] (3)模板安装:沉井的外侧模板必须竖缝支立,立好后要核对上下口各部尺寸、井 壁的垂直度、刃脚标高,支撑拉杆(内外模间)和拉箍要牢固;当井壁有斜度时,模板要按斜 率要求支立;外模上口尺寸不得大于下口尺寸。
[0106] (4)模板安装顺序:刃脚斜面及隔墙底面模板一井孔模板一绑扎钢筋一设内外模 间支顶一支立外模板一设内外模间拉筋一调整各部尺寸一全面紧固支顶、拉杆、拉箍一固 定撑杆和拉缆。 [0107] 2、钢筋绑扎
[0108] 1)钢筋绑扎是在内模已支立完毕,外模尚未扣合时进行的;
[0109] 2)先将制好的焊有锚固筋的刃脚踏面摆放在混凝土垫上的刃脚画线位置,进行焊 接后再布设刃脚筋、内壁纵横筋、外壁纵横筋;
[0110] 3)为了加快工程进度,钢筋在加工场机械成型,然后运到现场就位,人工绑扎;每 节井壁竖筋一次绑扎好,水平筋分段绑扎,与上节井壁连接处伸出插筋,接头按要求错开。 [0111] 4)为保证钢筋位置正确,垂直钢筋间距采用开槽口的木卡控制,水平筋间距选用 一批竖筋按间距焊上短钢筋头控制;内外侧箍筋要设好保护层垫块; [0112] 3、混凝土浇筑、养生
[0113] 1)混凝土采用商品混凝土。浇筑运输采用混凝土运输车和混凝土输送泵; [0114] 2)混凝土浇筑做到定人、定位、定机。沉井浇筑混凝土时应沿井壁四周对称进行, 避免混凝土面高低相差悬殊,以防产生不均匀下沉造成裂缝。每节沉井的混凝土都应分层、 均匀、连续地浇筑直至完成。每层混凝土的厚度应不超过规定的要求,对使用插入式振捣器 层厚应小于振捣器作用长度的1. 25倍。 [0115] 3)养生
[0116] 沉井混凝土养生应注意以下问题:
[0117] 1)浇筑后10h即可遮盖浇水养护。气候炎热干燥时,终凝后即可遮盖洒水养护,防 止烈日暴晒;
[0118] 2)施工期间室外最低气温低于-3t:或室外平均气温低于+5t:时,应按冬季施工要求进行办理;
[0119] 3)底节沉井混凝土养生强度必须达到100 % ,其余各节强度允许达到70 %时进行 下沉;
[0120] 4)混凝土强度达2. 5Mpa时,混凝土顶面可以凿毛。 [0121] f、拆除模板:
[0122] 1)在混凝土强度达到2. 5Mpa以上时,方可拆除直立的侧面模板,且应先内后外; [0123] 2)当混凝土强度达70%后,方可拆除隔墙底面、刃脚斜面的支撑与模板; [0124] 3)拆模的顺序是:井孔模板 一 外侧模板 一 隔墙支撑及模板刃脚斜面支撑及模 板。
[0125] 4)拆除隔墙及刃脚下支撑应对称依次进行,宜从隔墙中部向两边拆除。拆除时可 先挖去支撑架混凝土垫下面的砂,破混凝土垫抽出支撑架。当支撑排架设有楔形木时,可先 打掉楔木,然后再拆除支撑。
[0126] 5)拆模后、下沉破垫前,仍需将刃脚下回填密实以防止不均匀下沉,保证正确位置 下沉。
[0127] g、破除混凝土垫进行沉井下沉:
[0128] 1)对混凝土垫分段、编号,从沉井平面上相互垂直的两条轴线等距离点开始,对称 的向轴线方向破除。
[0129] 2)每破除一段,在刃脚下应随即用砂或砂砾回填夯实,在刃脚内侧应夯筑成小土 堤,以承担部分井筒重,接着破碎另一段,如此逐点进行。破除垫层时要加强观测,注意下沉 是否均匀,如发现倾斜,应及时处理。
[0130] 3)如沉井有内隔墙,应先破除内隔墙下的混凝土垫,然后再进行外墙混凝土垫的 破除。
[0131] 4)破垫过程中必须有专人指挥,各组进度应一致,施工过程中不得中断,连续破除 直至完成。破垫期间应设专人观测沉井下沉是否均匀。 [0132] 混凝土垫破除后即可进行沉井的下沉施工。

Claims (7)

  1. 一种混凝土垫上制作沉井的施工方法,其特征在于,包括如下操作步骤:a、首先通过施工计算,确定砂垫层和混凝土垫的结构尺寸;b、通过施工测量,确定沉井的设计位置;c、在沉井设计位置开挖基坑作为沉井的施工现场;d、依次铺设砂垫层、浇筑混凝土垫;e、在混凝土垫上立模板、绑扎钢筋、浇筑钢筋混凝土沉井;f、拆除模板;g、破除混凝土垫进行沉井下沉。
  2. 2. 根据权利要求l步骤a中所述的混凝土垫上制作沉井的施工方法,其特征在于,所述施工计算确定混凝土垫的结构尺寸,施工计算具体为:a、 抗压强度采用下式进行计算:N《4fccA' c,式中:N为轴向压力设计值,即素混凝土垫上的荷载设计值(N);小为素混凝土构件的稳定系数;(本工程取1)为素混凝土轴心抗压强度设计值(Mpa) , (f。X0. 8取用)A'。为混凝土受压区的面积(mm2);f。为混凝土轴心抗压强度设计值(Mpa)。b、 抗弯强度计算:抗弯强度采用下式进行计算M《YfctW,式中:M为弯矩设计值,即由沉井单位长度自重和模板等引起的地基反力对素混凝土垫产生的最大弯矩;Y为截面抵抗矩塑性影响系数,对矩形截面取1. 55 ;frt为素混凝土轴心抗拉强度设计值(Mpa) , (ftX0. 55取用)W为抗弯截面系数。ft为混凝土轴心抗拉强度设计值(Mpa)。
  3. 3. 根据权利要求1步骤c中所述的混凝土垫上制作沉井的施工方法,其特征在于,在所述基坑开挖之后还包括:在基坑内设置排水系统排除基坑内的积水。
  4. 4. 根据权利要求3所述的混凝土垫上制作沉井的施工方法,其特征在于,在所述基坑内设置排水系统具体为:开挖排水沟和集水井,用水泵把集水井内的水抽除。
  5. 5. 根据权利要求l步骤d中所述的混凝土垫上制作沉井的施工方法,其特征在于,在所述依次铺设砂垫层、浇筑混凝土垫中,砂垫层铺设具体为分层填筑,分层夯实;浇筑混凝土垫为在砂垫层上立模板浇筑混凝土垫,模板拆除后四周用砂回填到基底标高。
  6. 6. 根据权利要求1步骤f中所述的混凝土垫上制作沉井的施工方法,其特征在于,在所述沉井下沉之前还包括钢筋混凝土沉井的养生。
  7. 7. 根据权利要求1步骤g中所述的混凝土垫上制作沉井的施工方法,其特征在于,在所述破除混凝土垫进行沉井下沉工序中具体包括:混凝土垫对称均匀的破除时还应用砂回填,然后才能进行沉井下沉工序的施工。
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