圆形沉井施工工法最新版Word文件下载.docx
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5工艺流程及操作方法
先按照钢筋混凝土构筑物制作的要求,在地面分节浇筑大口径井,待最上面一节强度达到75%以上时,采用不排水吸泥法下沉。
5.1工艺流程图
基坑开挖→砂垫层、混凝土垫层→搭设脚手架→支设刃脚内模板→安装刃脚钢筋→支设刃脚外模板→浇筑刃脚混凝土→支设井壁内模板→安装井壁钢筋→支设井壁外模板
→浇筑井壁混凝土→养护→拆除模板脚手架→下沉准备→沉井下沉→沉井水下封底→养护→浇筑底板。
5.2基坑开挖、做垫层
因井身较高,地下水位较低,故选用在基坑中制作方式。
在松软地基上进行沉井制作,应先对地基进行处理,地基处理根据沉井一次下沉前自重,考虑相应的施工荷载,确定垫层的承载力,从而设计人工砂垫层厚度。
(砂垫层最小厚度计算可参见式屉h=(N[f]-B)/2tgφ。
式中h-砂石垫层(m);
N一每米范围沉井重量与施工荷载之和(kN/m)B-刃脚底宽度(m);
[f]-地基允许承载力kPa;
φ一垫层应力扩散角;
垫层底部宽B1=2tgφ+Bo)基坑挖至施工季节当地最高地下水位以上,在其上铺设砂垫层并强夯至密实,再在砂垫层上沿刃脚及井字梁底浇素垫层,以防止由于地基不均匀下沉,引起井身裂缝。
5.3刃脚支设
沉井制作,下部刃脚模的选择应视沉井重量、施工荷载和地基垫层承载力情况确定,使用砖胎模法能保证承载力且施工方便、易于控制刃脚边线。
根据中心控制桩和沉井中心桩,在混凝土垫层上放出沉井外边线,然后根据图纸尺寸分别放好刃脚和井字粱两侧边线。
砂浆强度等级、砖的强度应根据上部荷载大小,经计算设计确定。
砖模和刃脚接触处刷沥青作隔离剂,考虑每隔3m设一条伸缩缝,便于拆除砖胎模,并在砖模内预埋PVC管,以便对拉螺栓穿出,加固井壁外模。
5.4井壁制作
5.4.1制作方式
一般井壁高于12m,且总高不大于0.8D(D一沉井直径)时,采用分节制作一次下沉以节约工期,并能顺利下沉,从而缩短作业时间。
1钢筋绑扎
钢筋制作按设计要求,每节井壁竖筋,一次绑好,水平筋分段绑扎,上下节井壁连接处,按《给水排水构筑物施工及验收规范》(GBJl41-90),伸出主筋接头错开1,4。
钢筋接头采用搭接焊,焊缝厚度不得小于6mm,焊缝长度双面焊不小于5d,单面焊不小于10d,且焊缝须错开。
在焊接长度范围内,受力钢筋接头截面积不得大于总面积的25%。
2模板支设
大口径圆形沉井模板工程选用定型组合钢模和木模配合,用海绵条嵌缝,采用对拉螺栓和筑厚度不大于500mm,避免一次浇筑过厚,不易振捣,而影响混凝土成形质量;
套管四周要加强振捣。
混凝土振捣采用插入式振捣器振捣,振捣器操作做到快插慢拔30s;
采用行列式或交错式的次序,插点要均匀,每点移动位置距离不大于30cm;
振捣器在振捣上一层时,应插入下一层混凝土中50mm左右,以消除两层之问的接缝,混凝土自由下落高度超过2m时,必须使用串筒,确保混凝土浇筑过程中不发生离析。
已完的混凝土要浇水养护,在每一节混凝土强度达到70%以上,可浇灌第二节。
井壁分节接缝处设钢板止水带,并加强振捣,以满足抗渗要求。
4套管和预埋件
套管和预埋件制作成形的尺寸必须符合设计要求,同时确定套管在井上的位置、数量,确保套管和预埋件一次性安装到位,且不影响模板的安装。
5.5沉井下沉
根据地质资料及施工具体情况,不同土质采用不同的设备及方法进行取土下沉(城市施工,多采用不排水法下沉)。
5.5.1下沉系数K
下沉系数K可按:
K=(G1-F)/f计算(G1一沉井自重与施工荷载之和;
F--沉井下沉施
工中所受的浮力;
f-沉井下沉时R的摩擦力;
通常,K>
1.15~1.25)。
5.5.2下沉取土方法
l地下水位以上土层及砂石垫层采用人工挖掘下沉。
2沉井沉至地下水位后,井内注水采用空气吸泥带水下沉法,并用抓土机配合取土。
用不排水法下沉时,应注意保持井内水位高出井外水位1~2m。
5.5.3取土下沉
l取土顺序,先取四周井格土,最后取中间井格土,每格内取土则应遵循先中央后四周的顺序。
2井格中央土用抓斗水中抓取,沿刃脚、井字梁留出土台,然后用空气吸泥器分层对称冲挖,但不得冲挖刃脚下土层,使井格底部土层形成锅底状,一般当锅底土比刃脚低l~1.5m时,沉井即靠自重下沉,而将刃脚下土挤向锅底中央,再从井孔中央继续取土,沉井即可继续下沉。
此时,应注意相邻井格内锅底土高差不大于lm。
井内取土下沉示意图如下图:
5.5.4沉井辅助下沉方法
l沉井下沉过程中,出现因土质不均匀所产生不均匀下降,可采取灌砂助沉的方法平衡外壁摩擦阻力,并结合平衡取土及各种纠偏方法使沉井均匀、平稳下沉,砂子可采用中粗砂,施工过程中要保证灌砂的连续、均匀。
2泥浆套减阻:
为防止地下土质变化,造成下沉困难,预先准备泥浆护壁设备,在井下沉过程中,通过设置在井壁的注浆管向井筒外壁和土体之间注入触变泥浆,使其成为泥浆润滑套,减小沉井下沉过程中的摩擦力。
触变泥浆用20%膨润土及5%石碱(碳酸钠)加水调制而成,采用触变泥浆法可大大减少井壁的下沉摩阻力;
同时,还可起阻水作用,方便取土。
使用时必须注意:
沉井下到沉设计标高后,为使沉井稳定,用1:
2水泥浆把触变泥浆置换出。
5.5.5测量控制与观测
在沉井外部地面及井壁顶部四周设置纵横十字中心控制线、水准点,以控制沉井位置和标高,并在井身内、外各平均分布绘出8根标尺,以观测沉井的下沉量及垂直度,定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测,每班至少测量两次,发现倾斜及时纠偏,使偏差控制在允许范围内。
5.5.6沉井纠偏
l造成沉井产生倾斜的常见原因:
(1)沉井脚下土层软硬不均匀;
(2)没有均匀取土下沉,使井孔内土面高低相差很多;
(3)刃脚掏空过多,沉井局部突然下沉;
(4)刃脚一侧被障碍物搁住,没有及时发现和处理;
(5)由于井外弃土或其他原因造成对沉井井壁的偏压。
2解决方法:
(1)过量取土纠偏,即通过调整掘土的高差及调整沉井刃脚处保留土台的宽度进行纠偏。
(2)局部增加荷载纠偏;
(3)加速对较高侧井格内取土;
(4)遇孤石或其他坚硬障碍物可将四周土掏空,后将障碍物取出;
(5)如沉井外有影响井身下沉的弃土或堆物,应及时清除。
5.6沉井封底
5.6.1沉井下沉到距设计标高0.1m时,应停止井内取土,使其靠自重沉至设计标高或接近设计标高,再经2~3d下沉稳定,或者经观测一周累计下沉量不大于lOmm时,才可进行封底。
5.6.2沉井封底前先进行抗浮验算,解决抗浮问题的方法有:
(1)提高井内水位以满足抗浮要求;
(2)适当降低地下水位来满足抗浮要求,
(3)两者一并使用以满足抗浮要求。
5.6.3沉井底坐落于较软弱土层,以防井底涌水量很大或出现流砂现象,应选用水下浇筑混凝土进行封底。
待沉井基本稳定后,将井底浮泥清干净,新老混凝土面用高压水枪冲刷干净,并铺碎石垫层;
水底封底混凝土采用提升导管法灌注,开导管方法采用球胆,开导管时,首灌混凝土量要经过计算确定,以保证完全排出导管内泥浆,并使导管出口埋深不小于0.8m的流态混凝土中,封底混凝土厚度,根据井封底时满足抗浮要求而定;
封底混凝土厚度较厚,应分层连续浇灌;
待水下封底混凝土达到所需强度,方可从沉井内抽水,检查封底情况进行检漏补修,然后再施工钢筋混凝土底板。
6机具设备
以南京某污水处理系统过程进水泵房下部沉井为例;
机具配备见表6。
7劳动力组织
以南京城北污水处理厂进水泵房下部沉井工程为例,工作班组及劳动力配备计划见表7。
主要施工机械设备表表6
工作班组及劳动力配备计划表7
8质量标准及检验方法
8.1质量控制措施
8.1.1建立质量管理制度,成立专门的质量管理领导小组,提高施工人员管理水平;
8.1.2组织施工人员进行技术交底,提高施工人员综合素质和施工水平;
8.1.3加强原材料的检测,做到复试合格后方可使用;
8.1.4对投入本工程的所有检测设备、测量仪器、计量器具等进行检验,确保符合工程精度要求;
8.1.5加强质量检查,做到上道工序经验合格,才能进行下道工序;
8.1.6验收标准提高一级,从严把关,从细部把关,提高各级人员的质量意识,从而保证工程优质高效地完成。
8.2质量标准
8.2.1沉井制作
(1)沉井制作尺寸与设计尺寸允许偏差绝对值小于20ram;
(2)井壁厚度偏差小于±
15ram;
(3)混凝土保护层偏差小于±
5ram。
8.2.2沉井下沉
(1)底面中心位置偏移,当H>
10m时,小于/移100;
(2)沉井刃脚平均标高与设计标高的偏差
(3)刃脚底面高差,L>
10m时,/J100且300。
8.2.3质量通病及防冶措施
l沉井下沉困难
(1)产生原因:
1)井壁与土壁间的摩阻力过大;
2)沉井自重不够,下沉系数过小;
3)遇有地下管道、树根等障碍物;
4)遇流砂、管涌。
(2)防治措施:
1)继续浇灌混凝土增加重量,在井顶均匀加铁块或其他荷重;
2)挖除刃脚下的土或在井内继续进行第二层碗形破土;
用小型药包爆破震动,但刃脚下挖空宜小,药量不宜大于0.1kg,刃脚应用草垫等防护;
3)不排水下沉改为排水下沉,以减少浮力;
4)在井外壁装射水管冲刷井周围土,减少摩擦力,射水管亦可埋于井壁混凝土内,此法仅适用于砂及砂类土;
5)在井壁与土间灌入触变泥浆或黄土,降低摩擦力,泥浆槽距刃脚高度不宜小于3m;
6)清除障碍物;
控制流沙、管涌。
2沉井下沉过快
1)遇软弱土层,土的耐压强度小,使下沉速度超过挖土速度;
2)长期抽水或因砂的流动,使井壁与土问摩擦力减少;
3)沉井外部土液化。
(2)防治措施
1)可用木垛在定位垫架处给以支承,并重新调整挖土,在刃脚下不挖或部分不挖土;
2)将排水法下沉改为不排水法下沉,增加浮力;
3)在沉井外壁间填粗糙材料,或将井筒外的土夯实,加大摩擦力,如沉井外部的土液化发生虚坑时,可填碎石处理;
4)减少每一节筒身高度,减轻沉井重量。
1)挖土不注意,将锅底挖得太深,沉井暂时被外壁摩擦力和刃脚托住,使处于相对稳定状态;
当继续挖土时,土壁摩擦力达极限值,井壁阻力因土的触变性而突然下降,发生突沉;
2)流砂量大量涌入井内。
1)适当加大下沉系数,可沿井壁注一定的水,减少与井壁的摩擦力;
2)控制挖土,锅底不要挖太深;
刃脚下避免掏空过多;
3)在沉井梁中设置一定数量的支撑承受一部分土反力;
4)控制流砂现象发生。
4沉井倾斜
1)沉井刃脚下的土软、硬不均;
2)没有对称地抽除垫木或没有及时回填夯实;
井外四周的回填土夯实不均;
3)没有均匀挖土,使井内土面高差悬殊;
,
4)刃脚下掏空过多,沉井突然下沉,易于产生倾斜;
5)刃脚一侧被障碍物搁住,未及时发现和处理;
6)排水开挖时井内一侧涌砂;
7)井外弃土或堆物,井上附加荷重分布不均,造成对井壁的偏差。
1)加强沉井过程中的观测和资料分析,发现倾斜及时纠正;
2)分区、依次、对称、同步地抽除垫木,及时用砂或砂砾填夯实;
3)在刃脚高的一侧加强取土,低的一侧少挖土或不挖土,待正位后再均匀分层取土;
4)在刃脚较低的一侧适当回填砂石或石块,延缓下沉速度;
5)在井外深挖倾斜反面的土方,回填到倾斜一面,增加倾斜面的摩擦力;
6)不排水下沉,在靠近刃脚低的一侧适当回填砂石;
在井外射水或开挖,增加偏心压载以及施加水平外力等措施。
5沉井偏移
1)大多由于倾斜引起;
当发生倾斜和纠正倾斜时,井身常向倾斜一侧下部产生一个较大压力,因而,伴随产生一定位移,位移大小随土质情况及向一边倾斜的次数而定;
2)测量定位差错。
控制沉井不再向偏移方向倾斜,有意使沉井向偏位的相反方向倾斜,当几次倾斜纠正后,即可恢复到正确位置或有意使沉井向偏位的一方倾斜,然后沿倾斜方向下沉,直至刃脚处中心线与设计中线位置相吻合或接近时,再将倾斜纠正。
加强测量的检查复核工作。
9安全措施
9.1沉井施工前,应做好调查研究工作,查清沉井部位地质水文及地下障碍物情况,摸清对邻近建筑物、地下管道等设施影响情况,采取有效措施,防止施工中出现异常情况,影响正常、安全施工。
9.2严格遵循沉井取土程序,控制均匀挖土和速度,防止发生突然性下沉、严重倾斜现象,导致人身事故。
9.3做好沉井下沉降排水工作,以保证沉井挖土过程中不出现大量涌水、涌泥或流砂现象。
9.4沉井上部应设安全平台,周围设栏杆;
井内上下层立体交叉作业,设安全网、安全挡板;
井下作业应戴安全帽,穿胶皮鞋。
9.5沉井内土方吊运,应由专人操作和专人指挥,统一信号,预防发生碰撞或脱钩;
起重机吊土方和材料靠近沉井边坡行驶时,应加强对地基稳定性检查,防止发生塌陷倾翻事故。
9.6沉井挖土应分层分段对称、均匀进行,达到破土下沉时,操作人员要离开刃脚一定距离,防止突然性下沉造成事故。
9.7不排水下沉,井内操作人员应穿潜水服、佩安全带,下井应设安全爬梯,井应有可靠的应急措施。
9.8加强机械设备维护、检查、保养。
机电设备由专人操作,认真遵守用电安全操作规程,防止超负荷作业,并设漏电保护器;
夜班作业,沉井内外应有足够照明,沉井内应采用36V安全电压。
10效益分析
以南京城北污水处理系统过程进水泵房过程为例,选择其他方法施工,施工周期要长约一个月,而且可能出现一定范围内地面沉陷和塌方,给邻近建(构)物筑造成不同程度的影响,并给施工带来不便,可比费用高出15%。
因此,沉井法不排水下沉的经济效益、社会效益比较显著。
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