污水处理厂沉井施工组织设计方案阳江Word格式.docx
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1、制作高度的确定
根据以往经验,沉井高度大于12m,浇筑困难,下沉时易引起倾斜,本沉井高达15.2m,采取分节制作,分节高度应保证其稳定性,使沉井能在自重下顺利下沉,其下沉系数K应大于1.15,可按下式计算:
K=Q-B/L(H-2.5)f+R≥1.15(当H>
5m时)
式中Q—沉井自重及附加荷重(kN);
混凝土的重力密度,取24.000kN/m3
B—被井壁排除的水重(kN),当采取排水下沉时,则B=0;
H—沉井下沉深度(m);
L—沉井外部周长(m);
2.5—按摩擦力在深5m时达到最大值,5m以下保持常值;
f—单位面积摩擦力的平均值(kN/㎡),对粘性土为25~50,砂类土为12~25,砂卵石为18~30,砂砾石为15~20,软土为10~12;
R—刃脚反力(kN),当挖空时R=0。
本沉井采取分二节制作,高度分别为9.8m、5.4m,其混凝土量分别为837.69m3、425.36m3,取B=0,R=0,f=25kN/㎡,则
第一节K1=837.69×
24/((18.8×
2+12.3×
2)×
(9.8-2.5)×
22.6)=1.959>
1.15
第二节K2=(837.69+425.36)×
24/(18.8×
(15.2-2.5)×
22.6=1.698>
均大于1.15,可满足下沉要求。
浇筑程序是:
第一节沉井混凝土浇好后,待其达到设计强度的70%后,即行下沉9m,然后浇筑第二节沉井混凝土,待其达到设计强度的70%后,再继续下沉,至设计15.2m标高为止。
为缩短每节混凝土养护周期,采取掺加促凝剂。
刃脚外缘设0.1m间隙,井壁表面作成1/100坡度,以减少摩擦力。
2、刃脚支设计算
刃脚支设模板方案,有垫架法,半垫架法和无垫架法等,本沉井高度大,重量重,地基强度较低,拟采用垫架法,即在夯实平整地基上根据地基情况,铺一层砂垫层(厚度经计算确定),沿沉井刃脚部分铺设标准枕木(160mm×
220mm×
2500mm)作支承垫架的垫木,然后在其上支设刃脚及井壁模板,浇筑混凝土。
设置砂垫层可减少垫架数量,将沉井的重量扩散到更大面积上,避免制作中发生不均匀沉降,同时易于找平,便于铺设垫木和抽除。
垫架数量,可根据第一节沉井的重量和地基(或砂垫层)的承载力设计,按下式计算:
n=G/F[f]
式中n—每米内垫木根数(根);
G—第一节沉井的单位长度的重力(kN/m);
F—每根垫木与地基(或砂垫层)的接触面积(㎡);
[f]—砂垫层(或地基土)的承载力设计值(kN/㎡)。
垫架间距一般取0.5~1.0m,本工程地基强度较低,采用砂垫层加强,取[f]=250kN/㎡,则n=837.69×
4)×
0.22×
2.5×
250=1.68根,取间距为0.60m,共用枕木(18.2×
4)/0.60≈144根。
设16组定位垫架,每组由2~3个垫架组成。
垫架铺设应对称,在垫架内外设排水沟。
砂垫层厚度应满足砂垫层底面处的自重应力加砂垫层底面处的附加应力,应小于或等于砂垫层底部土层的承载力设计值。
一般根据第一节沉井重量和垫层底部地基上的承载力设计值按下式计算(砂垫层本身重力略去不计):
h=G/[f]-l/2tg
式中h—砂垫层厚度(m)
G—沉井第一节单位长度的重力(kN/m);
[f]—砂垫层底部土层的承载力设计值(kN/㎡);
l—垫木长度(m);
—砂垫层扩散角(。
),不大于45度,一般取22.5度。
取[f]=130kN/㎡;
=22.5度。
则h=837.69×
0.60×
130-2.5/2tg×
22.5。
=2.97-2.5/2×
0.414=0.47/0.828=0.567m
采用60cm厚砂垫层,选用中砂,用平板振动器振捣,并洒水,控制干密度≥1.56t/m3。
地基应清理整平,铺设垫木,使顶面保持在同一水平面上,用水平仪控制其标高差在10mm以内,并在其孔隙中垫砂夯实,垫木埋深为其厚度的一半。
如果基坑开挖后,实际地基强度高,也可采用半垫架法或土模使刃脚直接与土层接触。
3、外井壁模板
井壁模板采取分五段制作,外井壁厚度950mm,内井壁厚度800mm,第一段刃脚段3.80m,第二、三、四段均为3.00m,第五段余下2.4m,最高段为3.8m。
3.1、外井壁墙模板基本参数
计算断面宽度950mm,高度3800mm。
模板面板采用普通胶合板。
内龙骨间距200mm,内龙骨采用50×
100mm木方,外龙骨采用双钢管48mm×
3.5mm。
对拉螺栓布置11道,在断面内水平间距200+350+350+350+350+350+350+350+350+350+350mm,断面跨度方向间距400mm,直径16mm。
面板厚度18mm,剪切强度1.4N/mm2,抗弯强度15.0N/mm2,弹性模量6000.0N/mm2。
木方剪切强度1.3N/mm2,抗弯强度13.0N/mm2,弹性模量9000.0N/mm2。
模板组装示意图
3.2、墙模板荷载标准值计算
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值;
挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。
新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:
其中γc——混凝土的重力密度,取24.000kN/m3;
t——新浇混凝土的初凝时间,为0时(表示无资料)取200/(T+15),取5.714h;
T——混凝土的入模温度,取20.000℃;
V——混凝土的浇筑速度,取2.500m/h;
H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取1.200m;
β——混凝土坍落度影响修正系数,取0.850。
根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值F1=28.800kN/m2
考虑结构的重要性系数0.9,实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值:
F1=0.9×
50.000=45.000kN/m2
考虑结构的重要性系数0.9,倒混凝土时产生的荷载标准值:
F2=0.9×
6.000=5.400kN/m2。
3.3、墙模板面板的计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。
模板面板的按照连续梁计算。
面板的计算宽度取3.80m。
荷载计算值q=1.2×
45.000×
3.800+1.40×
5.400×
3.800=233.928kN/m
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=380.00×
1.80×
1.80/6=205.20cm3;
I=380.00×
1.80/12=184.68cm4;
计算简图
弯矩图(kN.m)
剪力图(kN)
变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下:
变形计算受力图
变形图(mm)
经过计算得到从左到右各支座力分别为
N1=18.714kN
N2=51.464kN
N3=51.464kN
N4=18.714kN
最大弯矩M=0.935kN.m
最大变形V=0.167mm
(1)抗弯强度计算
经计算得到面板抗弯强度计算值f=M/W=0.935×
1000×
1000/205200=4.557N/mm2
面板的抗弯强度设计值[f],取15.00N/mm2;
面板的抗弯强度验算f<
[f],满足要求!
(2)抗剪计算
截面抗剪强度计算值T=3Q/2bh=3×
28071.0/(2×
3800.000×
18.000)=0.616N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2
面板抗剪强度验算T<
[T],满足要求!
(3)挠度计算
面板最大挠度计算值v=0.167mm
面板的最大挠度小于200.0/250,满足要求!
3.4、墙模板内龙骨的计算
内龙骨直接承受模板传递的荷载,通常按照均布荷载连续梁计算。
内龙骨强度计算均布荷载q=1.2×
0.20×
45.00+1.4×
5.40=12.312kN/m
挠度计算荷载标准值q=0.20×
45.00=9.000kN/m
内龙骨按照均布荷载下多跨连续梁计算。
内龙骨计算简图
内龙骨弯矩图(kN.m)
内龙骨剪力图(kN)
内龙骨变形计算受力图
内龙骨变形图(mm)
经过计算得到最大弯矩M=0.246kN.m
经过计算得到最大支座F=5.054kN
经过计算得到最大变形V=0.045mm
内龙骨的截面力学参数为
W=5.00×
10.00×
10.00/6=83.33cm3;
I=5.00×
10.00/12=416.67cm4;
(1)内龙骨抗弯强度计算
抗弯计算强度f=M/W=0.246×
106/83333.3=2.95N/mm2
内龙骨的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!
(2)内龙骨抗剪计算
截面抗剪强度必须满足:
T=3Q/2bh<
[T]
截面抗剪强度计算值T=3×
2591/(2×
50×
100)=0.777N/mm2
截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2
内龙骨的抗剪强度计算满足要求!
(3)内龙骨挠度计算
最大变形v=0.045mm
内龙骨的最大挠度小于350.0/250,满足要求!
3.5、墙模板外龙骨的计算
外龙骨承受内龙骨传递的荷载,按照集中荷载下连续梁计算。
外龙骨按照集中荷载作用下的连续梁计算。
集中荷载P取横向支撑钢管传递力。
支撑钢管计算简图
支撑钢管弯矩图(kN.m)
支撑钢管剪力图(kN)
支撑钢管变形计算受力图
支撑钢管变形图(mm)
经过连续梁的计算得到
最大弯矩Mmax=0.353kN.m
最大变形vmax=0.054mm
最大支座力Qmax=10.866kN
抗弯计算强度f=M/W=0.353×
106/10160.0=34.74N/mm2
支撑钢管的抗弯计算强度小于设计强度,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于400.0/150与10mm,满足要求!
3.6、对拉螺栓的计算
计算公式:
N<
[N]=fA
其中N——对拉螺栓所受的拉力;
A——对拉螺栓有效面积(mm2);
f——对拉螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2;
对拉螺栓的直径(mm):
16
对拉螺栓有效直径(mm):
14
对拉螺栓有效面积(mm2):
A=144.000
对拉螺栓最大容许拉力值(kN):
[N]=24.480
对拉螺栓所受的最大拉力(kN):
N=10.866
对拉螺栓强度验算满足要求!
外侧模板计算满足要求!
4.1、内墙模板基本参数
计算断面宽度800mm,高度3000mm。
对拉螺栓布置9道,在断面内水平间距200+350+350+350+350+350+350+350+250mm,断面跨度方向间距400mm,直径16mm。
4.2、墙模板荷载标准值计算
4.3、墙模板面板的计算
面板的计算宽度取3.00m。
3.000+1.40×
3.000=184.680kN/m
W=300.00×
1.80/6=162.00cm3;
I=300.00×
1.80/12=145.80cm4;
N1=14.774kN
N2=40.630kN
N3=40.630kN
N4=14.774kN
最大弯矩M=0.738kN.m
经计算得到面板抗弯强度计算值f=M/W=0.738×
1000/162000=4.556N/mm2
(2)抗剪计算
22161.0/(2×
3000.000×
4.4、墙模板内龙骨的计算
(2)内龙骨抗剪计算
(3)内龙骨挠度计算
4.5、墙模板外龙骨的计算
4.6、对拉螺栓的计算
内侧模板计算满足要求!
第四章沉井制作
先施工刃脚部分结构,以固定池壁钢筋,再按四段制作剩余沉井部分。
1.模板工程
模板外模采用双排架,内模采用满堂架,均匀对称施工,以防止不均匀沉降。
1.1刃脚的支设施工
刃脚支设采用砖垫座,刃脚下砾砂(中砂)层50cm用平板振动器振捣铺枕木,并洒水夯实,然后浇筑1000mm宽、150厚C15砼垫层。
再砌砖垫座,砖垫座沿沉井周长分6—8段,中间留20mm空隙,以便拆除。
刃脚与砖垫座处抹水泥砂浆,干铺油毡一层(如下图所示):
。
然后即可绑扎钢筋、支模、浇砼。
1.2.井壁模板
井壁采用925×
1830×
18mm厚胶合板作模板,背楞用50×
100×
3000-4000mm木枋,内外模均采取竖向分节支设,每节高度4m左右,用ф14mm对拉螺杆固定,对拉螺杆必须加焊钢板止水环,
1.3模板施工顺序
施工外模→绑扎池壁钢筋→预埋铁件施工→支内模。
模板支设
沉井壁采用规格为1830mm×
900mm×
55mm的胶合模板拼装,在刃脚内侧、井壁与丁字隔墙连接部位(预留插筋处)以及墙壁穿对拉螺栓处,均采用非标准木模板。
刃脚垫架上模板应分段安装,以便垫架拆除。
刃脚上部井壁模板采用模板进行循环周转。
考虑浇筑速度快,对模板产生很大的侧压力,以φ16mm对拉螺栓固定,螺栓部中部设止水片,与螺栓接触的一圈满焊,相应地在靠混凝土一面以小方木等距离支顶,用适当支撑支顶在外脚手架上保持模板稳定。
并利用下一节沉井模板固定上一节沉井模板。
外壁支模和混凝土浇筑,在井外搭设双排钢管脚手架。
内壁模板支设,采取在下节沉井上预埋铁件的办法焊悬臂脚手架,随着沉井下沉,而不影响井内挖土、运土等作业。
对于井壁上预留管道孔,为防止下沉时重量不等,影响重心偏移和泥水涌入井内,施工中采取在洞口内外预埋钢框和螺栓,用钢板、木板封闭,中间填与孔洞重量相等的砂石或块石配重。
2、钢筋制作安装
钢筋在加工场机械成型,用场安装的施工水平运输机械塔吊进行垂直吊装就位,人工绑扎。
丁字形隔墙、沉井顶部梁板可采用钢筋网片和骨架,在沉井一侧绑扎成型,用塔吊进行大块安装,以加快速度。
每节井壁竖筋一次绑好,水平筋分段绑扎,与上节井壁连接处,伸出插筋,接头错开1/4,并采用焊接方法连接,与丁字隔墙连按部位预留连接钢筋,为保证钢筋位置正确,垂直钢筋间距离采用开出槽口的木卡尺控制,水平筋间距,选用一批竖筋按间距焊上短钢筋头控制。
钢筋的绑扎也应均匀对称施工,以防止不均匀沉降。
3.砼工程
3.1、池壁采用C35P8抗渗砼,封底采用C30素砼,底板采用C30P8抗渗砼,上部厂房采用C30砼,垫层C15砼。
3.2混凝土采用商品混凝土,并用砼输送泵,送至沉井浇筑部位,沿井壁均匀对称浇筑。
井壁砼用插入式振动器捣实,浇筑采用分层平铺法,每层厚30cm,将沉井沿周长分成若干段同时浇筑,保持对称均匀下料,以避免一侧浇筑,使沉井倾斜。
底板砼用平板振动器振实。
3.3砼应一次连续浇完,不允许留设水平施工缝(设计要求留施工缝处应埋设钢板止水带)如下图:
3.4施工中,严格按照设计要求,进行试块的强度和抗渗、抗冻试验。
砼抗压试块在同一台班中留置三组:
一组为按标准养护条件养护,一组标准抗压。
3.5砼浇完后按标准养护14天以上。
4.防水层施工
沉井壁模板拆除后,割掉对拉螺杆(螺杆低于砼面1-2cm),再用同标号水泥砂浆抹平砼面。
由于地下水对钢筋具有中等腐蚀性,地面以下
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