10-鉆吸排土沉井工法

1、鉆吸排土沉井工法 (YJGF10-92) 上海市隧道工程公司鉆吸排土沉井施工技術(shù)是軟土地層中不排水下沉的新工藝，其通過(guò)特制的鉆吸機(jī)組，在水中進(jìn)行對(duì)土 體的切削破碎以及同時(shí)完成排泥工作，從而使沉井下沉到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高。該工藝無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲、對(duì)環(huán)境影 響小，具有技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、施工安全可靠、下沉質(zhì)量保證等優(yōu)點(diǎn)。隨著城市基礎(chǔ)工程建設(shè)的發(fā)展， 沉井施工對(duì)相鄰環(huán)境的影響引起各方面的關(guān)注，為此上海市隧道工程公司在1984年立題開(kāi)發(fā)研究鉆吸排土下沉工藝，經(jīng)過(guò)多年來(lái)的工程實(shí)踐，已取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并于1988年通過(guò)上海市政工程局組織專家鑒定，達(dá)到了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的先進(jìn)技術(shù)水平，1989年榮獲上海市科學(xué)技

2、術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)。這項(xiàng)新技術(shù)通過(guò)上海市延安東路二號(hào)豎井等工程的施工實(shí)踐，得到專家和有關(guān)部門的好評(píng)。一、工法原理在軟土地層中沉井采用不排水下沉施工，有多種不同方式的施工技術(shù)，但在水中破土排泥一直是難度 較大的關(guān)鍵技術(shù)，而鉆吸排土沉井是一項(xiàng)可靠、高效的不排水下沉新的手段。該工藝在水中破土是以潛水 鉆機(jī)為主要?jiǎng)恿Γ谒聦?duì)土體進(jìn)行強(qiáng)制式的機(jī)械切削，并輔以高壓水槍將破碎土體搗成泥漿，然后由潛 水砂泵進(jìn)行反循環(huán)排泥。沉井不排水下沉?xí)r，可由提升吊機(jī)將鉆吸機(jī)組作水平或垂直方向移動(dòng)，合理地按下沉要求進(jìn)行有秩序 的鉆吸破土，還須配以必要的助沉措施，以提高下沉工效，使沉井按要求平穩(wěn)地下沉到位。二、主要施工設(shè)備1 .鉆

3、吸法沉井組成系統(tǒng)鉆吸排土工藝中的工作主機(jī)是鉆吸機(jī)組，還應(yīng)相應(yīng)地配置供水、供電、吊機(jī)、輸送管路、排放泥漿管 路、泥漿沉淀池和助沉設(shè)施等部分有機(jī)地組合成一個(gè)系統(tǒng)。2 .主要機(jī)具設(shè)備(圖1)3.主要設(shè)備簡(jiǎn)解(1)鉆吸機(jī)組 由二臺(tái)GZQ- 1250A潛水鉆機(jī)和一臺(tái) Q4PSf水砂泵對(duì)稱組合而成。 潛水鉆機(jī)設(shè)有。1250 籠式鉆頭，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)二臺(tái)鉆機(jī)呈相反方向旋轉(zhuǎn)，并在鉆頭上端的周圓方向設(shè)有旋轉(zhuǎn)式水力沖槍，擴(kuò)大鉆吸破 土范圍。潛水砂泵安裝在二臺(tái)鉆機(jī)中間，可直接將鉆機(jī)破土后的泥漿提升排出。(2)供水 每臺(tái)鉆吸機(jī)組的工作水量約150m7h,應(yīng)視沉井所處的地質(zhì)條件合理選用工作水的壓力，并按工程規(guī)模選用鉆吸機(jī)組的數(shù)

4、量，再確定多級(jí)泵的設(shè)置臺(tái)數(shù)以滿足施工需要。圖1主要機(jī)具設(shè)備系統(tǒng)示意圖1取水泵；2增壓泵；3高壓水管；450t吊車；5電纜卷筒；6一防水電纜；7浮標(biāo)；8一鉆 吸機(jī)；9泥漿管；10沉淀池；11溢流槽(3)供電 鉆吸機(jī)組功率為 74kW/臺(tái)，可由施工變電所送電到沉井現(xiàn)場(chǎng)，下沉作業(yè)面須設(shè)專用配電控制箱皮漏電保護(hù)裝置，再經(jīng)電纜轉(zhuǎn)盤將防水電纜緩緩放入水中向鉆吸機(jī)組供電，防水電纜應(yīng)隨著鉆吸機(jī)組的 工作位置而不斷變化。配電箱應(yīng)設(shè)有電壓、電流等儀表，可直接反映鉆機(jī)在水下的工作狀況，以便有效地 控制鉆吸機(jī)組的工作速度。(4)提升設(shè)備 有足以提升鉆吸機(jī)的能力，并能有效地控制鉆吸機(jī)組的垂直和水平向位置、下沉鉆吸 速度

5、以及鉆機(jī)作平面移動(dòng)等能力。可選用移動(dòng)式吊車，也可根據(jù)施工單位的實(shí)際情況選用必要的提升設(shè)備,但提升力必須大于鉆吸機(jī)組自重的1.5 2倍為宜。三、工法特點(diǎn)(1)具有水中破土排泥效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。由于鉆吸機(jī)具有切削破碎土體和高壓 水?dāng)U孔造漿的雙重功能，加上潛水砂泵置于二臺(tái)鉆機(jī)中間能連續(xù)不斷地抽吸較高濃度的泥漿，集破土排泥 于一組合機(jī)組，是不排水下沉施工中最為簡(jiǎn)練有效的施工工藝。(2)在飽和含水的軟土層中施工，能適應(yīng)各類土質(zhì)的地層情況，并已得到廣泛的應(yīng)用，特別是在有環(huán) 境保護(hù)要求的條件下，本工法能成功地減少地表沉降量，并能有效地控制下沉對(duì)相鄰建筑物產(chǎn)生的影響。(3)能在作業(yè)面上直接控

6、制水下破土工作，避免了水下作業(yè)的不足。施工中按順序操作，可均勻有序 地分層破土排泥，使沉井平穩(wěn)下沉，可避免沉井施工中抓挖深鍋底、突沉和超沉等現(xiàn)象，確保下沉施工質(zhì) 量。(4)鉆吸法沉井下沉機(jī)械化程度高，不需要潛水員水下作業(yè)，大大地減輕了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改 善了勞動(dòng)環(huán)境，提高了水下作業(yè)施工的安全度。四、適用范圍鉆吸法沉井經(jīng)多年來(lái)的工程實(shí)踐，顯示了它對(duì)深大型沉井的優(yōu)越性和對(duì)環(huán)境保護(hù)的特殊作用，為不排 水沉井施工提供了一種工效高、速度快的新方法。在不排水條件下，避免了沉井開(kāi)挖面與地下水位的水頭 差，防止了下沉過(guò)程中的流砂、涌土、塌方等現(xiàn)象，能有效控制沉井周圍環(huán)境的地表沉降。本工藝能廣泛 適用于淤泥

7、、淤泥質(zhì)土、粘土、粉質(zhì)粘土、粉土等軟土地基中的不排水沉井施工，尤其適用于城市區(qū)域的 深大型沉井工程。五、工藝流程1 .鉆吸機(jī)組操作工藝流程(圖2)M Elrl 1機(jī)組累擾變案'圖2站吸機(jī)組操作工藝流程圖2 .鉆吸排土沉井旅工流程圖的定位標(biāo)志曲立；杭.-JS沉i_一井內(nèi)層水I _- I I -= 1 ,-井汽水位闞底測(cè)起吊粘機(jī)位侖卜.監(jiān)理# I調(diào)定卜逝流程 :t- . . « 一 «-. = #察鉆機(jī)初始救摳，| 況制 / i *供電送水升機(jī);:日動(dòng)助河澄飴Li站一腹一最二我累瞌測(cè)數(shù)據(jù)| !I_1_ 4，, J. -Iy移力卜沉軸或；,一-|痢11闔底抑高 一F &#

8、39; '圖3帖吸排土沉井楠工流程圖六、施工操作要點(diǎn)1 .鉆吸機(jī)組施工階段操作要點(diǎn)(1)鉆吸機(jī)組制造完畢，應(yīng)按機(jī)組設(shè)計(jì)要求檢查驗(yàn)收，同時(shí)對(duì)潛水電機(jī)潛水砂泵、電纜接頭等作好絕 緣電阻的測(cè)試工作，驗(yàn)收合格后方能允許使用。(2)做好鉆吸機(jī)組操作規(guī)程的技術(shù)交底工作，并按工種人員的配備分工明確，各司其職，嚴(yán)格培訓(xùn)和 操作。(3)機(jī)組上端的供水、排泥連接軟管和電纜，應(yīng)在適當(dāng)?shù)奈恢蒙显O(shè)綁一根附加吊索，并在鉆吸排土過(guò) 程中按鉆機(jī)置態(tài)作相應(yīng)的吊放，以保持軟管較好的形態(tài)，防止軟管、電纜損壞而影響施工。(4)按鉆吸機(jī)組的有效工作范圍，在沉井工作面上作出縱橫鉆吸定位標(biāo)志，使機(jī)組吊放時(shí)不致進(jìn)入結(jié) 構(gòu)區(qū)域，防止機(jī)

9、組移位時(shí)同豎井結(jié)構(gòu)碰撞。(5)機(jī)組就位正確后，啟動(dòng)鉆機(jī)和砂泵，按鉆進(jìn)速度8cm/min緩慢吊放，待機(jī)組切入土層50cm后，打開(kāi)高壓水閥，并連續(xù)下放鉆機(jī)，下放速度由電氣控制裝置的電流監(jiān)測(cè)表控制，工作電不應(yīng)大于額定值，但 主吊鋼索應(yīng)始終處于受力狀態(tài)，禁止在鉆吸過(guò)程中放松主吊鋼索。(6)機(jī)組在不平坦基底或不均勻土層內(nèi)鉆吸施工時(shí)，應(yīng)防止機(jī)組自轉(zhuǎn)、傾斜等現(xiàn)象。2 .鉆吸排土沉井操作要點(diǎn)(1)鉆吸下沉施工中，必須執(zhí)行“定位正確、先中后邊、對(duì)稱鉆吸、深度適當(dāng)”的原則，操作中可按 “沉多少鉆、沉少多鉆”規(guī)律來(lái)實(shí)施。(2)鉆吸施工前應(yīng)正確掌握井內(nèi)水位和鍋底土面的標(biāo)高，并認(rèn)真控制好鉆吸過(guò)程中進(jìn)排水量對(duì)井內(nèi)水 位的

10、變化，井內(nèi)水位不得低于允許水位標(biāo)高。(3)沉井鉆吸下沉?xí)r，應(yīng)分層均勻、對(duì)稱地鉆吸，鉆吸超前深度不宜大于2.5m。多格倉(cāng)沉井施工時(shí)，相鄰倉(cāng)的鍋底高差宜掌握在0.5 1m左右，使沉井保持均勻、平穩(wěn)下沉。(4)鉆吸中應(yīng)用測(cè)量和量測(cè)數(shù)據(jù)反饋指導(dǎo)下沉工作，并應(yīng)合理配套使用助沉措施，使其形成一個(gè)完整 的下沉程序。七、勞動(dòng)力組織鉆吸排土沉井施工必須連續(xù)作業(yè)，每班工種人員配備見(jiàn)表1(按每臺(tái)機(jī)組的臺(tái)班人員)。表1« 1X吊機(jī)司機(jī)品機(jī)指揮電工機(jī)脩水源管理測(cè) X 他總 計(jì)人 ft12122，12八、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)本工法施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可參照上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范DBJ08-11 89和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)

11、定標(biāo)準(zhǔn) GBJ301 88等有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。施工過(guò)程中還須隨時(shí)做好施工監(jiān)測(cè)和記錄工作，并加強(qiáng)施工期間對(duì)周圍構(gòu)筑物的沉降觀測(cè)，把對(duì)地表沉降影響列入本工法的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。九、安全措施應(yīng)嚴(yán)格遵照國(guó)家頒發(fā)的建筑安裝工程安全技術(shù)規(guī)程和上海市建設(shè)委員會(huì)、上海市政工程管理局頒發(fā)的有關(guān)安全規(guī)定實(shí)施，并應(yīng)在施工中特別注意：(1)施工前必須對(duì)鉆吸機(jī)組進(jìn)行絕緣電阻的測(cè)試，達(dá)不到額定數(shù)值不得使用。當(dāng)鉆吸機(jī)在水中工作時(shí)， 施工人員不得進(jìn)入水域。(2)鉆吸機(jī)組未進(jìn)入水域作業(yè)時(shí)，一般不宜開(kāi)啟高壓旋轉(zhuǎn)水槍，以防高壓水傷害情況的發(fā)生。(3)當(dāng)鉆吸機(jī)組不能按要求下鉆時(shí)，不得采取沖擊的鉆進(jìn)方式，必須謹(jǐn)慎查明原因，排除障礙后方能 繼續(xù)操作

12、。十、效益分析在特定的施工環(huán)境條件下，既要把地表沉降影響控制在最小限度，又須采納不排水下沉方式施工時(shí)， 采用本工法能獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在深大型沉井的不排水下沉施工中，本工法出土效率高、施工速度快、下沉質(zhì)量好，更能顯示可觀的 經(jīng)濟(jì)效益。十一、工程實(shí)例上海市延安東路隧道的二號(hào)豎井工程是隧道施工的關(guān)鍵項(xiàng)目，其長(zhǎng)28.2m、寬24.3m、地下埋深33.36m,豎井分五次制作、三次下沉的施工方案。第一次下沉9m深度采用輕型井點(diǎn)降水，水力機(jī)械化排水下沉。第二次下沉均采用鉆吸法排土不排水下沉。在采用鉆吸法沉井新工藝的施工過(guò)程中，還輔以沉井刃腳踏面反力和側(cè)壁土壓力的跟蹤量測(cè)工作，并在沉井周壁設(shè)置了觸變泥漿套和在刃腳部位預(yù)留了高壓射水系統(tǒng)，因此在整個(gè)沉井下沉過(guò)程中形成了“鉆、吸、射、動(dòng)”這四大工藝流程，下沉中四角高差均控制在20cm左右，確保了相鄰建筑物的安全，經(jīng)施工中累計(jì)測(cè)量的最大沉降量為6.2cm,最小沉降量為 1.2cm。終沉的各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求，工程質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良。*24目 工程名年 份豎井結(jié)構(gòu)尺寸下沉方式質(zhì)等級(jí)延安東珞隆道二號(hào)井198424. 3X2fi. 2