沉井法施工演示

沉井與沉管的施工第四節(jié)沉井法施工一 要求1 沉井的定義 施工工藝 分類 構造2 沉井的施工工藝分類 下沉方法3 沉井下沉中的三類問題處理 一 沉井的類型和構造1 定義 沉井是一個上無蓋下無底的井筒狀構筑物 屬于深基礎的一種型式 挖基坑 鋪墊層 沉井井筒 取土 沉井下沉 澆注底板 內部結構和頂蓋 稱為沉井法施工 挖基坑 鋪墊層 沉井制作 挖土下沉 封底 取墊木 2 用途 1 橋梁墩臺 重型廠房和各種工業(yè)構筑物的基礎 工作井 拼裝井 和接收井 通風井和排水泵房井等 但更多的是作為市政工程的排水泵房 自來水廠的取水口等 2 地下工廠 車間 地下車庫 地下娛樂場所等 3 大型浮運沉井可用來建造海上石油開采平臺 3 分類1 材料 鋼沉井 磚砌沉井 鋼筋混凝土沉井2 平面形狀 單孔圓沉井 單孔方形沉井 多孔方形沉井 多孔橢圓形沉井 多排多孔沉井等 具有良好的受力性能 故不管直徑大小 通常都作為單孔的 單孔圓沉井直徑最大可達80m 只有平面尺寸較小時才做成單孔的 邊長一般小于20m 邊長大于20m的單孔沉井整體剛度不足 必要時可在中間加內隔墻或框架 形成單排孔沉井 多排孔沉井 在沉井內設置幾道縱橫交叉的內隔墻 使沉井成為剛度較好的空間結構 每個井孔內可設置底梁或不設底梁 該類沉井挖土和下沉工作可以較均衡地進行 有利于均勻下沉 適用于平面尺寸大而重量大的地下建筑物 4 沉井的基本構造 由刃腳 井壁 隔墻 取土孔 底框架 頂板 底板等組成 1 井壁 沉井的主要組成部分 應有足夠的強度 剛度 重量 井壁厚度主要取決于沉井大小 下沉深度以及地層的力學指標 一般為0 4 1 2m可達1 5 1 8m 上下等厚的直墻形井壁和階梯形井壁兩種 適用 當土質松軟 摩擦力不大 下沉深度不深時可采用直墻形優(yōu)點 1 較好地約束井壁 易于控制垂直下沉2 接長井筒亦簡單 模板能多次重復使用3 對周圍土的擾動影響范圍較小 特別適用于建筑物密集的市區(qū)中 適用 土質松軟 下沉深度較深優(yōu)點 減少沉井的截面尺寸 節(jié)省材料 內階梯形 外階梯形 適用 土層密實 且下沉深度很大規(guī)定 臺階設在每節(jié)沉井接縫處 寬度一般為10 20cm 最下面一級階梯宜設在 1 4 1 3 H高度處或1 2 2 2m處 施工時一般在階梯面所形成的槽孔中灌填黃沙或觸變泥漿 2 刃腳 主要功能 引導沉井下沉 并阻止井外土體涌入井內 構造 刃腳底部為踏面 通常寬度10 20cm 刃腳內側為一傾面 通常傾角為450 500 3 內隔墻 并井非專為施工而設置 可以下沉就位以后澆注 也可以在下沉之前做成 下沉之前澆注的隔增減少了井壁跨度 增加了沉井的整體剛度 同時將沉井分隔成幾個取土井 便于均衡取土 均勻下沉 構造 底面一般應比刃腳踏面高出0 5 1 0m 為了防止 突沉 也可以將內墻底面與刃腳踏面齊平 隔墻厚度由設計計算確定 通常為0 5m左右 4 封底及頂蓋 定義 往開挖井孔內填入相應厚度的素混凝土 以混凝土的自重和強度抵消井孔內土體的隆起 以混凝土與井壁間的密實聯(lián)接克服地下水的滲入 為澆注鋼筋混凝土底板創(chuàng)造條件 分類 濕封底 干封底 濕封底是水下混凝土封底 干封底是為了減少水壓力對封底混凝土的作用 需設置集水井排水減壓 為了使封底混凝土和底板 井壁間有更可靠的聯(lián)結 以傳遞地基反力 使沉井成為空間受力結構 通常在刃腳上方的井壁上預留一凹槽 下邊線距刃腳踏面應在2 5m以上 槽高約1 0m 近于封底混凝土的厚度 以保證封底工作順利進行 凹入深度約為0 15 0 25m 5 底梁和框架 目的 在不便設置內隔墻時 為了增加沉井下沉過程中的整體剛度 在松軟地層中下沉的沉井 底梁及其框架的設置還有防止沉井 突沉 的功能 并便于糾偏 二 沉井施工工藝沉井制作階段和沉井下沉階段 分節(jié)灌筑 多次下沉 工序交插多 工期長 容易發(fā)生井身傾斜和沉降不均勻等現(xiàn)象分節(jié)灌筑 一次下沉 制作總高度不宜超過沉井短邊或直徑的長度亦不應超過12m 一次灌筑 一次下沉 一般中小型沉井 其井身不高且地基較好時 可采用此法 原則 根據(jù)沉井的規(guī)模 形狀 尺寸 深度 環(huán)境 水文地質 環(huán)境條件 施工能力 設備及施工單位的經(jīng)驗和習慣 確定 1 挖基坑及基礎處理 平面尺寸略大于沉井平面的基坑 砂墊層一般選用級配較好的中 粗砂或砂夾卵石 砂墊層密實度的質量標準用砂的干容重控制 抽除墊木應按一定順序分區(qū) 依次 對稱 同步地進行 對矩形沉井 先內隔墻 再短邊 最后長邊 長邊的墊木應隔根抽出 然后以四角處的定位墊木為中心由遠及近地對稱抽除 最后抽定位墊木 墊木布置圖 1 井壁外側應做到光滑 2 沉井制作高度應保證穩(wěn)定性 有足夠的下沉系數(shù)3 第一節(jié)沉井的灌筑高度為1 5 2 0m 地面以上沉井的高度不超過6 7m 沉井頂面露出地面尚有0 8 2m時 停止下沉 并在強度達70 后方可灌筑第二節(jié) 4 沉井的實際尺寸與設計尺寸的偏差 不得超過國家標準 地基和基礎工程施工及驗收規(guī)范 GBJ1202 中的規(guī)定數(shù)值 2 沉井制作 分類 1 排水挖土下沉 在土質的透水性很低或滲水量不大的穩(wěn)定土層 排水不會產(chǎn)生流砂 優(yōu)點 是挖土方法簡單 容易控制 下沉較均衡且易糾偏 達設計標高后又能直接檢驗基底土的平衡 并可采用干封底 以加快工程進度 保證質量 節(jié)省材料 所以應優(yōu)先采用 水力機械排水下沉 人工挖土小型機械吊運 抓斗挖土汽車運輸 勞動強度大 機械化程度低 工作效率差 且施工速度慢 機械化程度很高 勞動強度低 施工速度比較快 2 不排水 或灌水 挖土下沉 當沉井穿過有較厚的砂性土或粉砂層 且含水量很大 含水量w 30 40 在動水壓力作用下產(chǎn)生流砂 3 中心島式下沉 為了減少內外應力差值 可采用 中心島式 開挖方式 先沿井壁內側挖槽 槽內充滿泥漿 隨著槽的挖深 沉井在槽內下沉 而中心部位的土體暫不挖除 形成 中心島 當沉井到設計標高后 將槽內的泥漿置換固化 再在井底部位壓密注漿封閉 最后挖除 中心島 部分的土體 該類開挖方式適用于面積較大的圓形沉井 需用兩臺設備對稱均衡挖土 中心島式下沉 挖土一般先挖成 鍋底 狀 然后再挖靠近刃腳旁的泥土 挖土設備要均勻布置 使上面保持在同一水平上 當沉井下部有梁時 應先將梁下土方超前開挖一部分 以免沉井下沉時土將梁頂壞 沉井下沉時 每次不得超過50cm即須進行清土校正 然后再繼續(xù)開挖 沉井下沉完畢后 一般應有3 5cm至5 10cm的下沉預留量 泥漿的作用 降低井壁與土之間的摩擦阻力 4 沉井基礎處理及封底 當沉井沉到設計標高且穩(wěn)定后 沉降速率 20mm d即認為穩(wěn)定 先將超挖部分用煤渣填充夯實 再在刃腳四周填以毛石 有時尚須鋪設10 30cm厚的砂墊層 然后用素混凝土封底 干封底 能保證混凝土的準確厚度及表面平整 且節(jié)省材料 保證質量 同時設備簡單 進度快 省去后續(xù)的清理及抽水工作 所以應優(yōu)先采用 濕封底 水下混凝土封底 是利用井內灌水的重量克服流砂的涌入 封底混凝土在水下進行灌注 水下灌注混凝土采用豎管灌注法 使用時應進行水密性及拉拔力的檢驗 三 浮式沉井浮式沉井的底節(jié)都是采用空腔薄壁井壁 其優(yōu)點是重力輕 吊裝下水方便 在深水河流中采用浮式沉井可以避免圍堰筑島等困難 且縮短工期 降低造價 現(xiàn)在國內已較多采用 一 浮式沉井的結構型式1 鋼絲網(wǎng)水泥薄壁沉井井壁是用刃腳角鋼豎向骨架角鋼與內外兩側鋼筋網(wǎng)焊接成整體骨架后 再在鋼筋網(wǎng)上鋪設多層鋼絲網(wǎng) 一般為4 6層 然后涂抹水泥砂漿構成空腔而成 2 鋼筋混凝土薄壁沉井混凝上強度等級不宜低于C25 3 裝配式鋼筋混凝土薄壁沉井用預制的鋼筋混凝土井壁 支撐梁和拼裝用的梯狀導桿組成 在拼裝船上拼裝底層井壁后 浮運至墩位起吊 下沉 就位 4 帶臨時井底沉井在沉井內刃腳特設凹槽處安裝臨時性的底板 底板結構要便于拆除 然后浮運至墩位 接高井壁或在沉井內灌水使之下沉至接近河床面 二 陸上制作浮式沉井下水1 岸邊制作滑道下水 滑道工程量大 且施工后的清理工作量也較大 但可利用有利地形 減少其他工作量 2 岸上制作索道下水 在地形有利于布置架空索道 兩岸地形較高時 可架設纜索起重機 以便將岸上制作的浮式沉井 由索道吊運至墩位入水下沉 三 水中制作浮式沉