CN111042172A - 一种大体积异形沉井基础施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大体积异形沉井基础施工工法，包括基坑测量放样、平整场地、制作沉井垫层并进行刃脚制作；然后预制第一节沉井，在井壁内外两侧分别搭设内侧脚手架和外侧脚手架，安装模板，浇注砼，待第一节沉井达到设计强度后，进行井内取土下沉，然后预制第二节沉井，在井壁外侧搭设外侧脚手架，在第一节沉井顶部搭设作业平台，在作业平台上搭设内侧脚手架，安装模板，浇注砼，待第二节沉井完成后井内取土下沉，按照第二节沉井的制作方法进行下一节沉井的制作下沉，最后进行沉井封底；本发明的沉井施工工法能够节省脚手架的搭设、用材、搭设时间。

Description

一种大体积异形沉井基础施工工法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种大体积异形沉井基础施工工法。

背景技术

随着城市市政工程建设的不断发展和沉井技术的不断进步，沉井技术已在城市市政工程建设中得到了广泛应用，尤其在下沉式排水设施的施工过程中，沉井技术在整个施工过程中起到了举足轻重的作用。而大体积异形沉井是地下结构物和深基础的一种形式，其具有埋置深度大，分节制作等特点。

传统的沉井技术施工时，各节沉井在浇注前，需要在沉井的内外两侧搭设落地式脚手架，在第一节沉井制作下沉完成后，其余各节沉井浇注前，需要从沉井内的沉井底部搭设内部脚手架设计至作业高度，沉井制作完成后沉井下沉前还需要将沉井内外的脚手架进行拆除，不仅延长了施工工期，而且需要反复进行材料的周转；由于每次在沉井内的底部进行内部脚手架的搭设时均需要保证沉井底部具有一定的强度，因此，每次在搭设沉井内部脚手架前还需要对沉井底部的基坑土进行夯实以满足对内部脚手架的支撑要求，无疑增加了施工步骤，更加延长了施工工期。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大体积异形沉井基础施工工法，以解决传统沉井技术施工中施工工期长、材料周转反复的问题。

为实现上述目的，本发明的一种大体积异形沉井基础施工工法所采用的技术方案是：

一种大体积异形沉井基础施工工法，包括：

（1）基坑测量放样，平整场地；

（2）制作沉井垫层并进行刃脚制作；

（3）预制第一节沉井，在井壁内外两侧分别搭设双排落地式内侧脚手架和外侧脚手架，在每层脚手架上设置操作平台，安装井壁制作模板，然后浇注砼，完成第一节沉井的制作；

（4）待第一节沉井制作完成达到设计强度后，拆除模板、操作平台、内侧脚手架和外侧脚手架，然后进行抽垫；

（5）在井内取土使第一节沉井下沉；

（6）预制第二节沉井，在井壁外侧搭设双排落地式外侧脚手架，在沉井顶部设搭设作业平台，在作业平台上搭设内侧脚手架；在外侧脚手节和内侧脚手架上分别设置操作平台，安装井壁制作模板，然后浇注砼，完成第二节沉井的制作；

（7）待第二节沉井制作完成达到设计强度后，拆除模板、操作平台、内侧脚手架、外侧脚手架、作业平台；

（8）在井内取土使第二节沉井下沉；

（9）当第二节沉井下沉完成后，按照第二节沉井的制作步骤依次预制接下来的沉井段并进行井内取土下沉；

（10）沉井封底，对井底进行修整使其形成锅底形状，并设置集水井，在浇封底混凝土时封底混凝土应振捣密实，保证刃脚下填实。

上述技术方案的有益效果是：在对第二节沉井及其以后的沉井段在预制时，需要在已经预制完成的沉井段的顶端搭设作业平台，然后将内侧脚手架架设在作业平台上，内侧脚手架无需从沉井底部进行搭设，内侧脚手架的整体高度变低，如此一来，一方面，内侧脚手架整体高度变低，搭设所需的钢材数量变少，避免材料周转的反复；另一方面，由于内侧脚手架无需从沉井底部进行搭设，方便实现内侧脚手架的搭设和拆除，节省了施工周期；沉井底部就无需对内侧脚手架进行支撑，也就无需考虑沉井底部的基坑土是否具有足够的支撑强度，若强度不足，还需要进行夯实处理，本发明的施工方法就完全避免对沉井底部的基坑土的承受力进行考虑，节省了施工步骤，同样也缩短了施工工期。

进一步的，在预制每节沉井时，应在沉井模板顶部沿沉井井壁延伸方向间隔埋设模具以形成预制孔洞，在预制下一节沉井过程中制作作业平台时，去除上一节沉井顶部的模具形成预制孔洞，预制孔洞在上一节沉井的顶部以及沉井的内壁面均为开口设置，然后根据跨度选用合适的型钢架设在上一节沉井顶部，使型钢的两端分别放置在预制孔洞中，然后在型钢上铺设方木，然后在方木上固定支撑板形成作业平台。

有益效果：通过在沉井顶部埋设模具形成预制孔洞，在预制下一节沉井过程中制作作业平台时，将搭设在沉井顶部的型钢的两端分别放置在预制孔洞中，然后在型钢上铺设方木，再方木上固定支撑板形成作业平台，这样能够使作业平台与已经预制成的沉井浑然一体，避免了作业平台的型钢发生移动，使作业平台的设置更加稳定；不仅如此，还方便作业平台上承受的载荷传递至预制完成的沉井井壁上，使作业平台的受力更加合理。

进一步的，在作业平台上搭设内侧脚手架时，内侧脚手架的立杆间距根据预制孔洞中放置的型钢的位置进行调整，使脚手架的立杆与型钢对应以使脚手架上的载荷直接作用在型钢上。

有益效果：保证脚手架上的载荷直接作用在型钢上，然后通过型钢传递至预制完成的沉井上，确保了作业平台及上部脚手架的稳定性。

在拆除脚手架及作业平台后，在预制洞孔采用高标号混凝土进行封堵。

有益效果：确保两节相邻的沉井之间具有较强的结构强度。

在刃脚制作时，在井壁下端设置砖胎模，待井壁混凝土浇注完成达到强度后，对砖胎模进行剔除处理以形成刃脚，在刃脚制作时脚端加设角钢。

有益效果：在制作刃脚时通过在井壁下端设置砖胎模，能够增加对井壁混凝土的承受能力；在刃脚制作时在脚端加设角钢保护，防止沉井下沉中通过坚硬土层或遇到岩石时遭到破坏，有利于刃脚切割土体下沉。

所述沉井垫层为砂石垫层或者为混凝土垫层。

有益效果：避免由于地基不均匀在沉井下沉过程中引起井身裂缝。

所述内侧脚手架和外侧脚手架的搭设高度高出沉井顶面，在内侧脚手架和外侧脚手架的顶面设置防护栏杆，在操作平台的四周设置安全挡板，在脚手架外侧四周设置安全防护网。

有益效果：增加了内侧脚手架和外侧脚手架的安全性。

沉井内取土采用两套高压水枪设备协同进行取土，首先利用高压水枪分别在沉井内两端中部冲出集水坑，再用高压水枪冲刷切割土体逐渐扩大集水坑，然后用泥浆泵将泥浆从集水坑中排出。

有益效果：通过高压水枪进行取土，节省了大型取土设置的固定和安装，使取土更加方便。

在井内取土时始终保持沉井底部为中间低四周高的锅底形状；在沉井刃脚下取土时，沿井壁延伸方向间隔分段取土。

有益效果：保证沉井能够逐渐下沉，增加了沉井下沉的稳定性，避免沉井下沉过程中引起井身裂缝。

封底混凝土浇注后应进行自然养护，待封底混凝土强度达到要求后，再对集水井进行混凝土封堵处理，在对集水井进行封堵时，先将井内水抽干，在套管内迅速用干硬性的高强度混凝土进行堵塞并捣实。

有益效果：保证了封底混凝土具有较好的密封效果，避免封底后出现渗水现象。

附图说明

图1是本发明的一种大体积异形沉井基础施工工法的流程图；

图2是本发明中用砖胎模制作刃脚的示意图；

图3是本发明在预制第一节沉井时在井壁内外两侧分别搭设内侧脚手架和外侧脚手架的示意图；

图4是图3中在预制第一节沉井时的左视图；

图5是在第一节沉井凹槽上铺设型钢后的示意图；

图6是在第一节沉井凹槽上铺设支撑板后的示意图；

图7是在作业平台上搭设脚手架的示意图；

图8是在井内取土作业的示意图；

图9是刃脚下土体掏挖示意图。

附图标记：1-井壁；2-刃脚；3-砖胎模；4-混凝土垫层；5-内侧脚手架；6-外侧脚手架；7-斜撑；8-沉井；9-型钢；10-支撑板；11-立杆；12-沉井底部；13-沉井外侧；14-取土段。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明的一种大体积异形沉井基础施工工法作进一步详细描述：

本发明以污水泵站为例进行具体说明，污水泵站采用钢筋混凝土沉井结构，沉井8的平面形状为一端宽另一端窄的“点”字型，沉井8的长边为25.8米，较长的宽边为11.6米，埋深为24.1米，根据沉井结构深度及形式共将沉井分为三节，对三节沉井8进行依次制作和下沉。

如图1所示，污水泵站沉井基础施工工法的具体步骤包括：

（1）基坑测量放样，根据沉井8设计图纸和工程地质报告所揭示的地质情况，确定沉井基坑开挖深度，平整场地后，根据沉井8的中心坐标定沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。

（2）制作沉井8垫层并进行刃脚2制作；当地基为软弱层时，制作沉井垫层，沉井垫层为砂石垫层或者为混凝土垫层4，通过沉井垫层增加沉井底部12的硬度，避免由于地基不均匀下沉而引起井身裂缝。

如图2所示，在刃脚2制作时，为了增加刃脚2制作模型对刃脚2的支撑强度，在井壁1下端设置砖胎模3，待井壁1混凝土浇注完成达到强度后，对砖胎模3进行剔除处理以形成刃脚2，为防止沉井8下沉中通过坚硬土层或遇到岩石时遭到破坏，在刃脚2制作时脚端加设角钢，同时也有利于刃脚2切割土体下沉，刃脚2的内侧面倾角大于45°。

（3）预制第一节沉井，如图3和图4所示，首先，对基坑土进行夯实，使其承载力不小于50kPa，然后在沉井8井壁1内外两侧分别搭设双排落地式内侧脚手架5和外侧脚手架6，为了增加脚手架的结构强度，在内侧脚手架5和外侧脚手架6的上下两层之间固定设置有斜撑7，斜撑7与地面之间的倾角为45°；在每层脚手架上用竹串竹笆片设置操作平台，为了增加工人在操作平台上操作的安全性，内侧脚手架5和外侧脚手架6的搭设高度高出沉井8顶面，在内侧脚手架5和外侧脚手架6的顶面设置防护栏杆，在操作平台的四周设置安全挡板，在脚手架外侧四周设置防护网。

然后安装井壁制作模板，井壁制作模板采用厚的竹胶合板，当井壁制作模板的安装顺序为先安装井壁内模板后安装井壁外模板，模板表面应平整、光滑，拼接缝处严密不漏浆；井壁内模板和井壁外模板均安装好后，应在第一节沉井井壁内模板和井壁外模板的顶部沿长度方向间隔埋设模具以形成预制孔洞，然后浇注砼，完成第一节沉井的制作，本实施例中，模具为木盒。

（4）待第一节沉井制作完成并达到设计强度后，拆除模板、操作平台、内侧脚手架5、外侧脚手架6，然后进行抽垫，抽垫时分区、依次、对称、同步进行。

（5）在井内取土使第一节沉井下沉。

（6）预制第二节沉井，在井壁1外侧搭设双排落地式外侧脚手架6，此时的外侧脚手架6的搭设与第一节沉井的外侧脚手架6的搭设相同，在搭设内侧脚手架5时，与第一节沉井的内侧脚手架5不同的是，如图5和图6所示，首先在第一节沉井顶部设搭设作业平台，具体的，将预制第一节沉井时在井壁内模板和井壁外模板的顶部设置的模具去除，在第一节沉井的顶部形成了预制孔洞，然后根据沉井跨度选用合适的型钢9架设在第一节沉井顶部，并使型钢9的两端分别放置在预制孔洞中，然后在型钢9上铺设方木，在方木上固定支撑板10形成作业平台。然后在作业平台上根据施工需求搭设内侧脚手架5，如图7所示，内侧脚手架5的立杆11间距根据预制孔洞中放置的型钢9的位置进行调整，使内侧脚手架5的立杆11与型钢9对应以使脚手架上的载荷直接作用在型钢9上；在每层脚手架上设置操作平台，安装井壁制作模板，然后浇注砼，完成第二节沉井的制作。

（7）待第二节沉井制作完成并达到设计强度后，拆除模板、内侧脚手架5、外侧脚手架6、作业平台，在预制孔筒采用高标号混凝土进行封堵。

（8）在井内取土使第二节沉井下沉。

（9）当第二节沉井下沉完成后，按照第二节沉井的制作步骤依次预制第三节沉井并进行井内取土使第三节沉井下沉。

（10）沉井8封底；当沉井8下沉至距离设计标高上10cm时，停止井内挖土，使沉井8依靠自重下沉至设计底标高，当沉井8下沉至设计标高后及时进行封底作业，对井底进行修整使其形成锅底形状，并设置集水井，在浇封底混凝土时封底混凝土应振捣密实，保证刃脚2下填实。

在第一节沉井混凝土强度达到设计强度后可进行下沉施工，在第二节沉井和第三节沉井混凝土强度达到设计强度的70%即可进行下沉施工。在每节沉井进行井内取土下沉时，沉井内取土采用两套高压水枪设备协同进行取土，首先利用高压水枪分别在沉井内两端中部冲出集水坑，再用高压水枪冲刷切割土体逐渐扩大集水坑，然后用泥浆泵将泥浆从集水坑中排出，为确保沉井8稳定下沉，如图8所示，在井内取土时始终保持沉井底部12中间低四周高的锅底形状，同时在沉井井壁1保留50cm宽的土堤，沉井外侧13的土层高度高于沉井底部的土层高度。如图9所示，在沉井刃脚2下取土时，沿井壁1延伸方向间隔排布取土段14，在刃脚2下掏挖取土段14时应分层缓慢掏挖，避免沉井出现突然下沉倾斜，在取土时杜绝用高压水枪直接对刃脚2下土体长时间冲刷。

待沉井8下沉接近设计标高时，井内土体每层开挖深度应小于10cm或更薄，以免沉井8发生倾斜。若沉井8不能下沉或下沉速度过慢，为使沉井8下沉，可对沉井8中间隔墙底部进行适当冲扫，形成中心向四周近似梯形的受力工况，让沉井8依靠自重下沉到位。

在沉井8封底混凝土浇注后应进行自然养护，在养护期内，应继续利用集水井进行排水。带封顶混凝土强度到达要求后，再对集水井进行混凝土封堵处理。集水井封堵时，将集水井内水抽干，在套管内迅速用干硬性的高强度混凝土极性堵塞并捣实。

采用本发明的沉井基础施工方法的好处有：在对第二节沉井及其以后的沉井段进行预制时，在已经预制完成的沉井段的顶端搭设作业平台，然后将内侧脚手架5架设在作业平台上，内侧脚手架5无需从沉井底部12进行搭设，第一，内侧脚手架5的整体高度变低，搭设内侧脚手架5所需的钢材变少，节省了钢材的用量；第二，内侧脚手架5搭设所需钢材变少，在进行内侧脚手架5搭设和拆除时，只需要将少量的内侧脚手架5需要的钢材进行周转即可，需要周转的材料的数量变少，周转变得更加简单；第三，内侧脚手架5无需从沉井底部12进行搭设，内侧脚手架5的搭设和拆除将变得更加简单，缩短了内侧脚手架5的架设周期，从而缩短了整个施工周期；第四，内侧脚手架5无需从沉井底部12进行架设，沉井底部12就不需要对内侧脚手架5进行支撑，也就无需考虑沉井底部12的基坑土是否具有足够的支撑强度，从而也就无需对沉井底部12的基坑土进行夯实，节省了施工步骤。

上述实施例中，在预制每节沉井时，应在沉井模板顶部沿沉井井壁延伸方向间隔埋设模具以形成预制孔洞，在预制下一节沉井过程中制作作业平台时，去除上一节沉井顶部的模具形成预制孔洞，预制孔洞在上一节沉井的顶部以及沉井的内壁面均为开口设置，然后根据跨度选用合适的型钢架设在上一节沉井顶部，使型钢的两端分别放置在预制孔洞中，然后在型钢上铺设方木，然后在方木上固定支撑板形成作业平台；其他实施例中，在预制每节沉井时，也可以在沉井顶部预制孔洞，而直接将型钢架设在上一节沉井的顶部，然后在上一节沉井的顶部钻孔，用固定结构将型钢固定在上一节沉井的顶部。

上述实施例中，在作业平台上搭设内侧脚手架时，内侧脚手架的立杆间距根据预制孔洞中放置的型钢的位置进行调整，使脚手架的立杆与型钢对应以使脚手架上的载荷直接作用在型钢上；其他实施例中，脚手架的立杆也可以不与型钢对应，此时，需要增加脚手架的结构强度，使脚手架能够承受较大的载荷。

上述实施例中，在拆除脚手架及作业平台后，在预制洞孔采用高标号混凝土进行封堵；其他实施例中，在拆除脚手架及作业平台后，也可以对预制孔洞不进行封堵，而在整个沉井完全施工完成后，再进行预制孔洞的封堵。或者，在封堵预制孔洞时，还可以采用普通混凝土进行封堵。

上述实施例中，在刃脚制作时，在井壁下端设置砖胎模，待井壁混凝土浇注完成达到强度后，对砖胎模进行剔除处理以形成刃脚，在刃脚制作时脚端加设角钢；其他实施例中，在刃脚制作时，还可以在井壁下端设置木模来制作井壁刃脚。

上述实施例中，所述内侧脚手架和外侧脚手架的搭设高度高出沉井顶面，在内侧脚手架和外侧脚手架的顶面设置防护栏杆，在操作平台的四周设置安全挡板，在脚手架外侧四周设置安全防护网；其他实施例中，防护栏杆、安全挡板、安全防护网还可以不设置，而在操作工人身上设置捆绑安全绳索。

上述实施例中，沉井内取土采用两套高压水枪设备协同进行取土；其他实施例中，还可以采用挖掘斗在沉井内取土。

上述实施例中，在井内取土时始终保持沉井底部为中间低四周高的锅底形状；在沉井刃脚下取土时，沿井壁延伸方向间隔分段取土；其他实施例中，在沉井刃脚下取土时，还可以沿井壁延伸方向连续取土，而在取土后增设临时支撑结构。

上述实施例中，沉井分三段进行预制和下沉，其他实施例中，还可以根据沉井的高度分两段、四段、五段进行预制和下沉。

Claims (10)

1.一种大体积异形沉井基础施工工法，其特征是，包括：

(1)基坑测量放样，平整场地；

(2)制作沉井垫层并进行刃脚制作；

(3)预制第一节沉井，在井壁内外两侧分别搭设双排落地式内侧脚手架和外侧脚手架，在每层脚手架上设置操作平台，安装井壁制作模板，然后浇注砼，完成第一节沉井的制作；

(4)待第一节沉井制作完成达到设计强度后，拆除模板、操作平台、内侧脚手架和外侧脚手架，然后进行抽垫；

(5)在井内取土使第一节沉井下沉；

(6)预制第二节沉井，在井壁外侧搭设双排落地式外侧脚手架，在沉井顶部设搭设作业平台，在作业平台上搭设内侧脚手架；在外侧脚手节和内侧脚手架上分别设置操作平台，安装井壁制作模板，然后浇注砼，完成第二节沉井的制作；

(7)待第二节沉井制作完成达到设计强度后，拆除模板、操作平台、内侧脚手架、外侧脚手架、作业平台；

(8)在井内取土使第二节沉井下沉；

(9)当第二节沉井下沉完成后，按照第二节沉井的制作步骤依次预制接下来的沉井段并进行井内取土下沉；

(10)沉井封底，对井底进行修整使其形成锅底形状，并设置集水井，在浇封底混凝土时封底混凝土应振捣密实，保证刃脚下填实。

2.根据权利要求1所述的大体积异形沉井基础施工工法，其特征是，在预制每节沉井时，应在沉井模板顶部沿沉井井壁延伸方向间隔埋设模具以形成预制孔洞，在预制下一节沉井过程中制作作业平台时，去除上一节沉井顶部的模具形成预制孔洞，预制孔洞在上一节沉井的顶部以及沉井的内壁面均为开口设置，然后根据跨度选用合适的型钢架设在上一节沉井顶部，使型钢的两端分别放置在预制孔洞中，然后在型钢上铺设方木，然后在方木上固定支撑板形成作业平台。

3.根据权利要求2所述的大体积异形沉井基础施工工法，其特征是，在作业平台上搭设内侧脚手架时，内侧脚手架的立杆间距根据预制孔洞中放置的型钢的位置进行调整，使脚手架的立杆与型钢对应以使脚手架上的载荷直接作用在型钢上。

4.根据权利要求2或3所述的大体积异形沉井基础施工工法，其特征是，在拆除脚手架及作业平台后，在预制洞孔采用高标号混凝土进行封堵。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的大体积异形沉井基础施工工法，其特征是，在刃脚制作时，在井壁下端设置砖胎模，待井壁混凝土浇注完成达到强度后，对砖胎模进行剔除处理以形成刃脚，在刃脚制作时脚端加设角钢。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的大体积异形沉井基础施工工法，其特征是，所述沉井垫层为砂石垫层或者为混凝土垫层。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的大体积异形沉井基础施工工法，其特征是，所述内侧脚手架和外侧脚手架的搭设高度高出沉井顶面，在内侧脚手架和外侧脚手架的顶面设置防护栏杆，在操作平台的四周设置安全挡板，在脚手架外侧四周设置安全防护网。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的大体积异形沉井基础施工工法，其特征是，沉井内取土采用两套高压水枪设备协同进行取土，首先利用高压水枪分别在沉井内两端中部冲出集水坑，再用高压水枪冲刷切割土体逐渐扩大集水坑，然后用泥浆泵将泥浆从集水坑中排出。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的大体积异形沉井基础施工工法，其特征是，在井内取土时始终保持沉井底部为中间低四周高的锅底形状；在沉井刃脚下取土时，沿井壁延伸方向间隔分段取土。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的大体积异形沉井基础施工工法，其特征是，封底混凝土浇注后应进行自然养护，待封底混凝土强度达到要求后，再对集水井进行混凝土封堵处理，在对集水井进行封堵时，先将井内水抽干，在套管内迅速用干硬性的高强度混凝土进行堵塞并捣实。

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