CN102635124B - 一种针对软土地区大型沉井的施工方法 - Google Patents

一种针对软土地区大型沉井的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种针对软土地区大型沉井的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:测量放线,表层土体开挖,进行垫层施工并铺设枕木;施工刃脚、首节井筒与地梁的钢筋与模板;在首节井筒与下节井筒的交接处设置一道钢板止水带;浇筑首节井筒与地梁的混凝土并进行养护;凿除刃脚垫层,进行土方开挖,下沉井筒;首节沉井基本稳定后,施工第二节井筒;完成第二节井筒的养护工作后,开挖土方下沉井筒,并继续施工后续各节井筒并下沉井筒;最后一节井筒施工完成,若接近设计标高时下沉速度仍偏快,在未封掉的底板范围内打设松木桩控制井底涌土;下沉沉井,达到封底条件时施工碎石垫层,然后浇捣素混凝土垫层;施工沉井底板,并进行养护。

Description

一种针对软土地区大型沉井的施工方法
技术领域
[0001] 本发明属于建筑施工领域,特别涉及一种针对软土地区大型沉井的施工方法。
背景技术
[0002] 沉井既是深基础,又是特殊的施工方法,具有基础工程占地面积小、不需另设围护、可满足对地下空间特定的功能要求等特点。但是在软土地区施工时,由于土质很差、含水量高,大型沉井在下沉过程中经常会出现沉井倾斜和突沉,特别是封底时沉井周边与基底等土体不足以控制沉井下沉,达不到沉井封底的条件,出现超沉和井底涌土等现象。
[0003] 对位于软土地区的大型沉井,在施工阶段主要考虑两个系数:下沉系数K和下沉稳定系数K丨。下沉系数K在1.05〜1.25时符合沉井施工条件,淤泥质土中K取小值。当下沉系数较大、在软弱土层中下沉或沉井可能发生突沉时要验算下沉稳定系数K ' ,K'在0.8〜0.9时能满足施工,并能有效防止突沉和封底时超沉。因此,在软土地区,当土质很差时,无法简单地通过控制挖土的方法来解决沉井倾斜、超沉和井底涌土等问题,并且达不到Sh内沉井下沉值小于1mm的封底条件。
发明内容
[0004] 为了克服现有技术中存在的缺陷,本发明提供了一种针对软土地区大型沉井的施工方法。采用该施工方法能有效调整下沉系数K和下沉稳定系数K',确保沉井均衡下沉,解决井底涌土和超沉等难题。
[0005] 一种针对软土地区大型沉井的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
[0006] (I)测量放线,表层土体开挖,进行垫层施工并铺设枕木;
[0007] (2)施工刃脚、首节井筒与地梁的钢筋与模板;
[0008] ⑶在首节井筒与下节井筒的交接处设置一道钢板止水带;
[0009] ⑷浇筑首节井筒与地梁的混凝土并进行养护;
[0010] (5)凿除刃脚垫层,进行土方开挖,下沉井筒;
[0011 ] (6)首节沉井基本稳定后,施工弟_■节井筒;
[0012] (7)完成第二节井筒的养护工作后,开挖土方下沉井筒,并继续施工后续各节井筒并下沉井筒;
[0013] (8)最后一节井筒施工完成,若接近设计标高时下沉速度仍偏快,在未封掉的底板范围内打设松木桩控制井底涌土;
[0014] (9)下沉沉井,达到封底条件时施工碎石垫层,然后浇捣素混凝土垫层;
[0015] (10)施工沉井底板,并进行养护。
[0016] 优选地,步骤I中的垫层采用80mm厚C20的细石混凝土垫层,垫层上铺设15 X 25cm的枕木,每段长度枕木为lm,枕木间留设20mm空隙。
[0017] 优选地,步骤2中的刃脚踏面宽度不小于200mm,刃脚斜面与水平面的夹角宜取45°。土质越差刃脚踏面宽度越大,土质极差时,可将夹角提高到50〜60°。
[0018] 优选地,步骤3中的钢板止水带做法:钢板厚度为3mm,宽度为500mm,通长设置。
[0019] 优选地,步骤4中的混凝土采用自拌混凝土泵送施工,沿沉井外围进行对称、均匀烧捣,每层厚度控制在300_以内,每节混凝土一次烧捣成形。
[0020] 优选地,步骤5中的土方开挖采用把杆或长臂挖掘机分块、同步、对称均衡取土。
[0021] 优选地,步骤6中的首节沉井露出地面Im时,使沉井稳定,在刃脚部位和地梁两侧进行土方回填,增加土体的阻力。
[0022] 优选地,步骤7中的土方开挖采用先开挖中间部位土方,再开挖四周刃脚边土方的方式,每层厚度控制在40(T500mm。
[0023] 优选地,步骤8中的松木桩采用根部直径在200mm左右,梢部直径在160mm以上,长度为5m,采用在PC200挖掘机抓斗上焊接150mm的钢管静压打设,在井底由中央向四周扩展打设,松木桩间距为500mm。
[0024] 优选地,步骤9中的碎石垫层厚度为100mm,素混凝土垫层厚度为200mm,素混凝土强度为C25。
[0025] 优选地,步骤10中的封底时采取分块对称施工,先进行沉井四周的底板施工,再进行沉井中央的底板施工。
[0026] 大型沉井受力性能差,本发明的施工方法首先通过增加刃脚踏面宽度、减小刃脚斜面与水平面的夹角、在沉井底板上增设地梁,施工时将地梁与第一段井壁及刃脚一起施工,增大下沉阻力,控制好沉井下沉系数,从根本上控制沉井的下沉速度与突沉。然后,通过分块、同步、对称均衡取土,先开挖中间土方再开挖四周刃脚边土方。其次,在沉井接近设计标高时,在井底由中央向四周扩展静压打设松木桩,一方面减小土体孔隙比,挤密桩周土体,增加土体固结强度,从而增加土体阻力;另一方面木桩打入土体的间距较密,土体由中部向四周不断挤压,形成强力挤土效应,有效控制下部与外侧土体涌入沉井。最后,达到封底条件时采取分块对称施工,先进行沉井四周底板的施工,再进行沉井中央底板的施工。采用该施工方法能有效调整下沉系数K和下沉稳定系数K丨,确保沉井均衡下沉,解决井底涌土和超沉等难题。
[0027] 使用本发明的施工方法能解决沉井倾斜、突沉、井底涌土、超沉等问题的主要原理是:⑴通过增加沉井刃脚踏面宽度、减小刃脚斜面与水平面的夹角,增大下沉阻力,适当减小沉井下沉系数K ;在沉井底板上增设地梁,增加地基土反力之和,减小并控制好下沉稳定系数K',从根本上控制沉井的下沉速度、解决突沉问题。⑵通过分块、同步、对称均衡取土,使沉井能均匀受力,从而均衡下沉;先开挖中间土方再开挖四周刃脚边土方,使沉井侧面与土体的接触面积与摩阻力随土方开挖逐渐减小,从而使沉井稳步下沉、防止突沉。⑶在沉井接近设计标高时,在井底由中央向四周扩展静压打设松木桩,一方面减小土体孔隙比,挤密桩周土体,增加土体固结强度,从而增加土体阻力;另一方面木桩打入土体的间距较密,土体由中部向四周不断挤压,形成强力挤土效应,有效控制下部与外侧土体涌入沉井。⑷达到封底条件时采取分块对称施工,先进行沉井四周底板的施工,再进行沉井中央底板的施工。由于沉井侧面与土体的摩阻力是控制沉井下沉的主要因素,在挖除沉井四周刃脚边土体时会有较大的下沉,因此先进行沉井四周底板的施工可有效控制沉井的设计标高。
[0028] 本发明的针对软土地区大型沉井的施工方法解决了沉井倾斜、井底涌土、超沉等技术问题,能够确保沉井顺利下沉到位。本发明具有以下优势:①设备简单,不需要打设钢筋混凝土预制管桩或方桩,解决了大型桩机设备的问题;②不需要在沉井底部进行大面积大范围的高压注浆施工,在软土地区进行高压注浆施工造价高而且效果不理想施工快捷,可多次调整沉井的总阻力,且调整幅度灵活,确保沉井下沉的速度达到理想值,从而确保沉井顺利下沉到位。
附图说明
[0029] 图1:大型沉井地梁设置平面图。
[0030] 图2:大型沉井刃脚节点图。
[0031] 图3:大型沉井土方开挖平面图。
[0032] 图4:井底木桩施工布置图。
具体实施方式
[0033] 本发明的针对软土地区大型沉井的施工方法详细描述如下:
[0034] 1、软土地区大型沉井的施工
[0035] 1.1测量放线,表层土体开挖,进行垫层施工并铺设枕木。垫层采用80mm厚C20的细石混凝土垫层,垫层上铺设15 X 25cm的枕木,每段长度枕木为lm,枕木间留设20mm空隙。
[0036] 1.2施工刃脚、首节井筒与地梁的钢筋与模板。沉井地梁的设置平面图如图1所示。沉井刃脚节点示意图如图2所示。刃脚踏面宽度(b)不宜小于200mm,土质越差刃脚踏面宽度越大,刃脚斜面与水平面的夹角(α)取45°。土质极差时,可将夹角提高到50〜60。。
[0037] 1.3在首节井筒与下节井筒的交接处设置一道钢板止水带,钢板厚度为3_,宽度为500mm,通长设置。
[0038] 1.4浇筑首节井筒与地梁的混凝土并养护;混凝土采用自拌混凝土泵送施工,沿沉井外围进行对称、均匀浇捣,每层厚度控制在300_以内,每节混凝土一次浇捣成形。
[0039] 1.5凿除刃脚垫层,开挖土方,下沉井筒;开挖土方采用把杆或长臂挖掘机分块同时、同步、对称均衡取土。
[0040] 1.6首节沉井基本稳定后,施工弟_■节井筒;首节沉井露出地面Im时,使沉井稳定,在刃脚部位和地梁两侧进行土方回填,增加土体的阻力。
[0041] 1.7完成第二节井筒的养护工作后,开挖土方下沉井筒,土方开挖方式如图3所示,采用先开挖中间部位土方,再开挖四周刃脚边土方(即挖土顺序为:1 — II—III)。每层厚度控制在40(T500mm。并继续施工后续各节井筒并下沉井筒。
[0042] 1.8继续下沉沉井,如果接近设计标高时下沉速度仍偏快,在未封掉的底板范围内打设松木桩控制涌土 ;松木桩采用根部直径在200mm左右,梢部直径在160mm以上,长度为5m,采用在PC200挖掘机抓斗上焊接150mm的钢管,在沉井范围内由中央向四周扩展静压打设,松木桩间距为500mm。松木桩施工顺序如图4所示,从I — II —III依次施工。
[0043] 1.9下沉沉井,施工厚度为10mm的碎石垫层,然后浇捣厚度为200mm、强度为C25的素混凝土垫层。
[0044] 1.10、达到设计标高和封底条件(即8h内沉井下沉值小于10mm),进行沉井封底。封底时采取分块对称施工,先进行沉井四周的底板施工,再进行中央的底板施工。
[0045] 2、质量安全控制详细描述如下
[0046] 2.1当沉井下沉到距离设计标高0.1m时应停止挖土,使其靠自重下沉至设计标高或接近设计标高,沉井下沉接近设计标高,应进行沉降现测,在8小时内下沉量不大于10_时,方可封底。排干井内积水、清除浮泥才能进行封底。
[0047] 2.2干封底时,应符合下列规定:
[0048] ⑴沉井基底土面应全部挖至设计标高;
[0049] ⑵井内积水应尽量排干;
[0050] ⑶混凝土凿毛处应洗刷干净;
[0051] ⑷浇筑时,应防止沉井不均匀下沉,分格对称进行封底。
[0052] 2.3沉井下沉过程中要加强观测,勤于分析,做到信息畅通,动态管理,及时调整挖土方法,将问题消灭在萌芽状态。
[0053] 2.4在原有建筑物附近下沉沉井时,应经常对原有建筑物进行沉降观测,必要时应采取相应的安全措施。
[0054] 2.5在沉井周围布置起重机、管路和其他重型设备时,应考虑地面的可能沉陷,并采取相应的技术措施。
[0055] 2.6挖土应分层进行,防止中间锅底挖得太深,或刃脚挖土太快以防突沉伤人。再挖土时,刃脚处,隔墙下不准有人操作或穿行,以免刃脚处切土过快伤人。
[0056] 临海市城市污水处理厂位于浙江省临海市灵江北岸,其中提升泵池平面成凸形,埋深达到10.Sm。设计采用钢筋混凝土沉井结构施工,沉井作为围护结构又作为提升泵池结构。沉井落地面积为201m2,刃脚底标高为-5.3m,泵池底板厚度为50cm标高为-3.5m,泵池室外标高为5.5m。整个沉井埋深为10.8m。泵池结构混凝土标号为C30。沉井长边尺寸为23.0m,短边大头尺寸为15.5m,小头尺寸为4.7m,墙厚600mm,沉井整体重量为1600t。沉井涉及的土层为软土,沉井基底坐落在淤泥层④。地下水位在地表下0.6〜1.0m,主要靠大气降水及河水补给。
[0057] 采用本发明施工方法,顺利将沉井下沉到-4.2m标高,经观测在8h内沉井下沉不大于10mm,将松土修整到-4.3m标高进行封底施工,确保了沉井顺利施工与工程质量。

Claims (7)

1.一种针对软土地区大型沉井的施工方法,其特征在于,包括以下步骤: ⑴测量放线,表层土体开挖,进行垫层施工并铺设枕木; ⑵施工刃脚、首节井筒与地梁的钢筋与模板;所述刃脚踏面宽度不小于200mm,刃脚斜面与水平面的夹角为45° ; (3)在首节井筒与下节井筒的交接处设置一道钢板止水带; ⑷浇筑首节井筒与地梁的混凝土并进行养护; (5)凿除刃脚垫层,进行土方开挖,下沉井筒;土方开挖采用把杆或长臂挖掘机分块、同步、对称均衡取土 ; (6)首节沉井基本稳定后,施工第二节井筒; (7)完成第二节井筒的养护工作后,开挖土方下沉井筒,并继续施工后续各节井筒并下沉井筒; ⑶最后一节井筒施工完成,若接近设计标闻时下沉速度仍偏快,在未封掉的底板祀!围内打设松木桩控制井底涌土 ;所述松木桩采用根部直径在200_左右,梢部直径在160_以上,长度为5m,采用在PC200挖掘机抓斗上焊接150mm的钢管静压打设,在井底由中央向四周扩展打设,松木桩间距为500mm ; ⑶下沉沉井,达到封底条件时施工碎石垫层,然后浇捣素混凝土垫层; CO)施工沉井底板,封底时采取分块对称施工,先进行沉井四周的底板施工,再进行沉井中央的底板施工,并进行养护。
2.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤I中的垫层采用80mm厚C20的细石混凝土垫层,垫层上铺设15 X 25cm的枕木,每段长度枕木为lm,枕木间留设20mm空隙。
3.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤3中的钢板止水带做法:钢板厚度为3mm,宽度为500mm,通长设置。
4.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤4中的混凝土采用自拌混凝土泵送施工,沿沉井外围进行对称、均匀浇捣,每层厚度控制在300_以内,每节混凝土一次浇捣成形。
5.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤6中的首节沉井露出地面Im时,使沉井稳定,在刃脚部位和地梁两侧进行土方回填,增加土体的阻力。
6.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤7中的土方开挖采用先开挖中间部位土方,再开挖四周刃脚边土方的方式,每层厚度控制在40(T500mm。
7.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤9中的碎石垫层厚度为100mm,素混凝土垫层厚度为200_,素混凝土强度为C25。
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