CN103343544B

CN103343544B - 一种大型沉井的施工方法

Info

Publication number: CN103343544B
Application number: CN201310297091.5A
Authority: CN
Inventors: 蓝九元; 李文新; 胡晓莲; 邓小华; 胡美风; 陈礼和
Original assignee: JIANGXI FIRST CONSTRUCTION ENGINEERING Corp
Current assignee: JIANGXI FIRST CONSTRUCTION ENGINEERING Corp
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2033-07-16
Also published as: CN103343544A

Abstract

本发明公开了一种大型沉井的施工方法，包括旋喷桩施工、沉井制作，沉井下沉、封底等施工步骤。其有益效果在于，通过新的施工方法，大大提高了沉井定位的准确性，降低了沉井在下沉过程中倾斜、偏移和扭转等问题出现的几率，能够保证沉井平稳下沉，杜绝了安全隐患。

Description

一种大型沉井的施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工领域，尤其涉及一种沉井施工方法。

背景技术

沉井施工技术在我国50～60年代开始运用，主要用在大型沉井基础和水下、地下工程等。这些工程30M范围周边无建筑物或无浅基础建筑物、构筑物。本施工工法介绍在沉井周边已建浅基础建筑物或构筑物，地下水丰富的情况下沉井施工。为此在沉井周边设置高压旋喷桩止水帷幕，满足沉井施工的技术和安全要求。

排水下沉会降低沉井作业范围外一定区域的地下水位，从而使一定范围的地表出现沉降，因而使沉降区的建筑遭受影响。为确保沉井影响范围内存在已建浅基础构筑物安全，在沉井周边采用高压旋喷桩组成挡土墙或止水帷幕，防止周边建筑物沉降和位移，阻止地下水流失对周边建筑物的影响。

现有的沉井施工方法，在沉井下沉时，还存在定位容易出现偏差，下沉时可能出现倾斜、偏移和扭转等问题，还可能因为下沉过快引发安全问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提出一种新的大型沉井的施工方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种大型沉井的施工方法，包括以下施工步骤：

a.利用钻机把带有喷射装置的钻杆钻进土层至预定位置后，用高压脉冲泵，将水泥浆液通过钻杆下端的喷射装置，向四周以高速水平喷入土体，借助流体的冲击力切削土层，使喷流射程内的土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以20r/min的速度旋转，一面以15—30cm/min的速度提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后在地基中形成直径均匀、强度为0.5—8.0MPa的圆柱形旋喷桩，所述旋喷桩沿沉井外侧设有两排，两排间相互咬合，构成止水帷幕；所述止水帷幕沿沉井外壁3～5m处设置，止水帷幕用三重管高压旋喷，孔径为1000mm，搭接300mm，止水帷幕深度超过沉井刃脚5米；

b.在预定的沉井位置再间隔的设置若干定位旋喷桩；

c.沿着止水帷幕与预定的沉井位置之间布置一定数量的深井井点，深井孔径为600mm，管径300mm，深井井点深度浅于止水帷幕1米，深井的作用是利于基坑排水；

d.在预定沉井位置周围挖设基坑，基坑比沉井宽1.5m－2m，四周设有排水沟和集水井，使地下水位比基坑底面低0.5m，挖设基坑多出的土方，在基坑四周围筑挡堤；

e.在预设的沉井位置地面先对称地铺设8－16组垫架，垫架位置与定位旋喷桩位置错开，每组垫架包括2－3支单架；再在垫架上支设沉井模板；

f.在垫架上支设沉井刃脚支撑模板，并在预设的沉井位置两侧搭设脚手架，其中，沉井内侧搭设满堂钢管脚手架；井体外侧搭设双排钢管脚手架，所述脚手架由立杆和横杆交错搭建而成，分为若干施工层，每一施工层上加设竹脚手板，施工层下设有两根横杆支撑，脚手架底部垫有支撑木板，并设有扫地杆；

g.沿内侧的脚手架立沉井内侧模板，再在内侧模板壁上绑扎钢筋，内侧脚手架与沉井壁面之间每隔2至3步跨留一根对拉螺栓将两者拉结；

h.沿外侧的脚手架立沉井外侧模板，再在外侧模板壁上绑扎钢筋，外侧脚手架与沉井壁面之间每隔2至3步跨留一根对拉螺栓将两者拉结；

i.在沉井模板内对应定位旋喷桩的位置，加设空心管，空心管的直径略大于定位旋喷桩；

j.向沉井模板内浇筑混凝土形成沉井，沉井的重量为G≥K₁×R_f，其中G为沉井自重；R_f为沉井下沉至设计标高时作用在井周摩阻力的总和；K₁为下沉系数，取值范围为1.10－1.25；

k.在混凝土强度达到设计强度25％以上时，拆除不承重的侧模；强度达到设计强度的70％以上时，拆除沉井刃脚支撑模板；

l.混凝土强度达到设计强度100％时，将垫架抽除，拆除的方式为，将对称的两组垫架作为一对，每次同步抽除一对垫架；

m.通过排水降低地下水位，而后在沉井中央挖土，挖土方式为从中心到四周对称、均衡、分层挖掘，每层厚度为0.4－1.5m，挖至距离刃脚1.2m－1.5m时，留下一圈土垄，由人工逐层全面、对称、均匀的削薄土层，每次削5－15cm，当土垄挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉；

n.在已下沉的沉井上方进行加高，使之继续下沉；

o.沉井下沉到离设计标高还差2.0m时，暂停作业，测量观察，同时，在调整好沉井四周定位标高后，分仓对称开挖，使沉井保持均匀下沉，每天下沉速度控制在20cm以内；

p.当沉井下沉至距标高还差20cm时，又一次暂停作业，观察其残余下沉值，并采取局部挖土最后调整沉井四周定位标高，至沉井下沉至较设计标高高100mm为止；

q.停止挖土作业，待其靠自重下沉到设计标高和稳定；

r.清理基底，并进行封底；

s.向沉井的空心管内灌注水泥浆液，填充空心管与定位旋喷桩间的间隙。

优选的，步骤a中所述旋喷桩可以为单管或二重管高压旋喷而成。

优选的，所述止水帷幕距离沉井外壁的距离为3－5m，其旋喷桩孔径为1000mm，搭接200mm，止水帷幕深度超过沉井刃脚4米。

本发明的有益效果在于：通过新的施工方法，大大提高了沉井定位的准确性，降低了沉井在下沉过程中倾斜、偏移和扭转等问题出现的几率，能够保证沉井平稳下沉，杜绝了安全隐患。

附图说明

图1为本发明的简易流程示意图。

图2为本发明旋喷桩的平面布置图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式，对本发明技术方案做进一步的说明。

大型沉井的施工方法，如图1所示，包括以下施工步骤：

b.在预定的沉井位置再间隔的设置若干定位旋喷桩；

旋喷桩分布如图2所示，其中1为止水帷幕的旋喷桩，2为预定的沉井位置，3为定位旋喷桩。

c.沿着止水帷幕与预定的沉井位置之间布置一定数量的深井井点，深井孔径为600mm，管径300mm，深井井点深度浅于止水帷幕1米；

井壁模板一般采用组合定型木模和钢组合定型模板。采用木模时外模朝砼的一面应刨光，并涂有脱模剂。内模采用竖向分节支设，每节高1.5￣2.0m，并用Φ12￣Φ14对拉螺栓固定。有抗渗要求的，在螺栓中间设置止水板。对高度大的沉井，可以采用滑模方法制作。

沉井钢筋可用吊车垂直吊装就位，用人工绑扎，或者在沉井旁预先绑扎钢筋骨架用吊车吊装就位。竖向钢筋可一次性绑好，按井壁竖向钢筋的50％接头配置。水平钢筋分段绑扎。与前一节井壁连接处伸出钢筋采用焊接连接方式，接头错开四分之一。

j.向沉井模板内浇筑混凝土形成沉井，沉井的重量为G≥K₁×R_f，其中G为沉井自重；R_f为沉井下沉至设计标高时作用在井周摩阻力的总和；K₁为下沉系数，取值范围为1.10－1.25，一般在强度较高的土中取较大值，强度较低的土中取较小值；

对于高度小于10m的沉井的井壁砼可一次性浇筑，浇筑砼应分层浇筑，上一层砼应在下一层砼初凝前复盖，避免出现施工冷缝。

n.沉井过高，常常不够稳定，下沉时易倾斜。一般高度大于12m，宜分节制作，在沉井下沉过程中或在沉井下沉各个阶段间歇时间，继续加高沉井。在已下沉的沉井上方进行加高，使之继续下沉；

q.停止挖土作业，待其靠自重下沉到设计标高和稳定；

r.清理基底，并进行封底；

沉井封底必须按设计所分格对称进行，每格修土成锅底形的工作同样按挖土程序分格进行。每格封底时，先将新老砼接触面冲刷干净打毛，然后修土使之成锅底形，如基坑无积水更好，如有积水，必须由四周向中心挖放射形排水沟填以卵石作成滤水暗沟，在中部设集水井，集水井用Ф600以上四周带孔眼的钢管设置，四周填以卵石使井底水流集于井中用潜水泵排出。封底先铺设碎石层或卵石层，厚度控制在300mm左右，再在其上浇筑封底砼，封底时注意隔墙及刃脚下充分填实振捣密实。封底砼养护期间，集水井继续抽水，砼强度达70％后，对设置的集水井逐个封堵，方法是将滤水井中水抽干，在套管内迅速用干硬性的高强度砼进行堵塞并捣实，然后上法兰盘用螺栓拧紧，四周焊接封闭，四周用砼垫实捣平。

优选的，步骤a中所述旋喷桩也可以为单管或二重管高压旋喷而成。高压旋喷注浆加固地基常采用单管法和二重管法。

单管法：用一根单管喷射高压水泥浆液作为喷射流，由于高压浆液射流在土中衰减大，破碎土的射程较短，成桩直径较小，一般为0.3—0.8m。

二重管法：用同轴双通道二重注浆管复合喷射高压水泥浆和压缩空气二种介质，以浆液作为喷射流，但在其外围裹着一圈空气流成为复合喷射流，成桩直径1.0m左右。

单管法和二重管法可用注浆管射水成孔至设计深度后，再一边提升一边进行喷射注浆。施工时根据现场的土层情况和工程的具体要求，采用单管法或二重管法可以达到施工要求。

高压喷射注浆法主要机具设备包括：(ACF－700型压浆车、柱塞式、带压力流量仪表)高压泵、XJ100型震动钻机、浆液搅拌器等；辅助设备包括操纵控制系统、高压管路系统、材料储存系统以及各种管材(旋喷管采用单管、42mm地质钻杆，旋喷直径3.2mm—4.0mm)、阀门、接头安全设施等。

旋喷桩施工程序为：机具就位→灌入注浆管、试喷射→喷射注浆→拔管及冲洗等。

喷射时，先达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。中间发生故障时，应停止旋喷和提升，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障；如发现有浆液喷射不足，影响桩体的设计直径时，应进行复核。

质量控制：⑴施工前应检查水泥、外加剂等质量，桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度、高压喷射设备的性能等。⑵施工中应检查施工参数(压力、水泥浆量、提升速度、旋转速度等)等的应用情况及施工程序。

所述止水帷幕距离沉井外壁的距离为3－5m，其旋喷桩孔径为1000mm，搭接200mm，止水帷幕深度超过沉井刃脚4米。

施工测量：

⑴沉井施工测量贯穿于施工全过程，轴线的准确性不仅关系到本身位置准确而且关系到制作和下沉的准确性，特别是下沉过程中的测量监控关系到沉井下沉是否垂直，位置是否偏移和扭转，标高是否正确，测量数据资料将作为指导下沉的依据。

⑵沉井制作和下沉的质量控制标准主要依靠测量手段来控制实现。

⑶设立基准点和控制轴线通过书面交接和现场察看的交接方式从甲方处获得测量控制网点坐标和标高水准点，利用获得的控制网点坐标和水准点标高对沉井工程进行定位，设立沉井纵横十字中心控制线、水准基点，每条线每侧分远近设两点固定点，必须牢固稳定，并加以保护，作为施工测量的控制依据和基准点。

⑷通过十字中心控制线定出沉井外壁刃脚中心线及十字相交隔墙中心线，作为铺设垫层垫架和立模制作的依据，通过设立的水准点标高，监测制作过程中地基的不均匀沉降情况及抽取垫木后沉井沉降的情况，以便采取措施。

⑸沉井下沉过程中，应根据沉井下沉测量控制与观测措施及要求跟班监控测量。

沉井下沉注意事项：

1、要严格控制沉井下沉位置的正确，特别是初沉3－5m内一定要加强测量监控措施，要确保平面位置和垂直度的正确，以免继续下沉时不易调整，下沉过程，一旦发现平整度，垂直度产生误差，一定要采取措施，立即纠偏，例如，高一侧少许多挖土，加载压重，低一侧少挖土等措施。

2、如果沉降系数偏大，应采取增大摩阻力措施，如在井壁外侧填压粗糙材料，避免对周围土体的绕动，禁止在沉井外侧30m范围内采用打入式桩基础，一旦井壁外侧土体发生塌陷，立即采取粘土填压密实措施。

3、挖土根据挖土方法分层均匀，对称进行，锅底不能挖得太深，隔墙刃脚下挖土要慢，并分薄层挖，防止下沉太快或突沉伤人。

4、沉井初始下沉时，周边开挖深度应小于30cm或更薄一些，避免发生倾斜。

5、沉井下沉到离设计标高还差2.0m时，暂停作业，测量观察，同时，在调整好沉井四周定位标高后，分仓对称开挖，使沉井保持均匀下沉，每天下沉速度控制在20cm以内。

6、当沉井下沉标高还差20cm时，又一次暂停作业，观察其残余下沉值，并采取局部挖土最后调整沉井四周定位标高，达到比设计标高高100mm为止。待其稳定，8h内自沉量不大于10mm情况下方可封底，如发现不稳定或继续下沉应采取梁下垫枕木和铺石措施，以增大支承力和面积等措施。

7、沉井下沉中，如遇到砂砾石或硬土层，当土垄削至刃脚，沉井仍不下沉或下沉不平稳，则按平面布置分段的次序，逐段对称地将刃脚下掏空，并挖出刃脚外壁10cm，每段挖完后用小卵石填满夯实，待全部掏空回填后，再分层刷掉回填的小卵石，可使沉井因均匀地减少承压面而平衡下沉。

8、安全措施：

⑴沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移及扭转等情况，应加强观测，及时发现并采取措施纠正。

⑵施工中遇软弱土层，土的抗剪强度小，使下沉速度超过挖土速度，容易造成沉井下沉过快，可在沉井外壁与土壁间填粗糙材料，或将井筒外的土夯实，增加摩阻力，或者减少每一节筒身高度，减轻自重。

⑶施工中必须确保吊机在正常状态下作业，严禁工作人员酒后作业，四级风以上严禁进行作业。

⑷沉井基坑边设置1.5m高防护栏杆，并悬挂危险标志，任何人不得在基坑边和陡坡下休息。

⑸施工中各专业工种必须持证上岗，严格执行安全操作规程。在进行挖掘作业时，操作手应注意避让清底。挖掘机回转半径内严禁站人。

⑹非施工人员禁止进入现场。

环保措施：

⑴地下降水产生的污水经过分解、沉淀后，通过施工现场内的管线排入城市下水管网。

⑵为降低施工现场扬尘发生，施工现场主要道路，采用硬化路面；每天派专人随时清扫现场主要施工道路，并适量洒水压尘，达到环卫要求。

⑶水泥库房等粉尘较多的材料库应加设彩布围护；木工操作面要及时清理木屑、锯末；钢筋棚内，加工成型的钢筋要码放整齐，钢筋头放在指定地点，钢筋屑当天清理。

⑷施工现场建筑垃圾设专门的垃圾堆放区，并将垃圾堆放区设置在避风处，以免产生扬尘，同时根据垃圾数量随时清运出施工现场，运垃圾的专用车每次装完后，用苫布盖好，避免途中遗洒和运输过程中造成扬尘。

效益分析

大型沉井施工工法克服了传统沉井施工方法对临近建筑的影响，消除了传统工法存在的安全隐患，特别是对于沉井周边对沉降要求较高的建筑物或构筑物，采用本施工工法更显示出它的科学性、安全性和合理性，是避免发生安全、质量事故的重要技术措施。采用本工法施工与采取其它措施，降低了成本，创造了良好的经济效益。

应用实例

广昌污水处理厂中的污水提升泵房分地下和地上部分，地上为框架结构，地下采用沉井式结构形式。沉井外壁直径为16.4m，沉井壁厚700mm，其顶面标高为±0.00，底面标高为－16.6。污水提升泵房施工时其周边建筑物或构筑物已完工，这些建筑物或构筑物均距污水提升泵房较近(氧化沟距污水提升泵房约5.5m，细格栅及沉砂池和污泥浓缩脱机房约为10m)，基础埋置浅，且基础落在回填的2￣3m砂垫层上，为此在沉井周边采用高压旋喷桩组成挡土墙。本工程开工时间为2008年8月12日，竣工时间为2009年12月。本工程施工完成，周边建筑物或构筑物没有发现沉降和裂缝现象。

福建闽北南洋污水处理厂沉井外壁直径为15m，壁厚600mm，井深16m，沉井周边采用高压止水帷幕，工程开工时间为2010年2月，竣工时间为2010年6月。工程施工完成后，周边建筑物或构筑物没有发现沉降和裂缝现象。

崇仁县污水处理厂沉井为圆形，直径12m，井深13m，沉井周边采用高压止水帷幕，开工时间为2009年4月，竣工时间为2009年11月，工程施工完成后，周边建筑物或构筑物没有发现沉降和裂缝现象。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种大型沉井的施工方法，包括以下施工步骤：

b.在预定的沉井位置再间隔的设置若干定位旋喷桩；

d. 在预定沉井位置周围挖设基坑，基坑比沉井宽1.5m-2m，四周设有排水沟和集水井，使地下水位比基坑底面低0.5m，挖设基坑多出的土方，在基坑四周围筑挡堤；

e. 在预设的沉井位置地面先对称地铺设8-16组垫架，垫架位置与定位旋喷桩位置错开，每组垫架包括2-3支单架；再在垫架上支设沉井模板；

j.向沉井模板内浇筑混凝土形成沉井，沉井的重量为G≥K₁×R_f，其中G为沉井自重；R_f为沉井下沉至设计标高时作用在井周摩阻力的总和；K₁为下沉系数，取值范围为1.10-1.25；

k.在混凝土强度达到设计强度25%以上时，拆除不承重的侧模；强度达到设计强度的70%以上时，拆除沉井刃脚支撑模板；

l. 混凝土强度达到设计强度100%时，将垫架抽除，拆除的方式为，将对称的两组垫架作为一对，每次同步抽除一对垫架；

m.通过排水降低地下水位，而后在沉井中央挖土，挖土方式为从中心到四周对称、均衡、分层挖掘，每层厚度为0.4-1.5m，挖至距离刃脚1.2m-1.5m时，留下一圈土垄，由人工逐层全面、对称、均匀的削薄土层，每次削5-15cm，当土垄挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉；

n.在已下沉的沉井上方进行加高，使之继续下沉；

o. 沉井下沉到离设计标高还差2.0m 时，暂停作业，测量观察，同时，在调整好沉井四周定位标高后，分仓对称开挖，使沉井保持均匀下沉，每天下沉速度控制在20cm 以内；

p. 当沉井下沉至距标高还差20cm 时，又一次暂停作业，观察其残余下沉值，并采取局部挖土最后调整沉井四周定位标高，至沉井下沉至较设计标高高100mm为止；

q. 停止挖土作业，待其靠自重下沉到设计标高和稳定；

r.清理基底，并进行封底；

2.如权利要求1所述的大型沉井的施工方法，其特征在于，步骤a中所述旋喷桩可以为单管或二重管高压旋喷而成。

3.如权利要求1所述的大型沉井的施工方法，其特征在于，所述止水帷幕距离沉井外壁的距离为3-5m，其旋喷桩孔径为1000mm，搭接200mm，止水帷幕深度超过沉井刃脚4米。