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    1. 沉井施工的相關技術控制

      1工程概況
      1.1總體概況
      本文以某工程為例,采用沉井結構概況沉井結構尺寸為46.7 m×51.9 m×16.05 m,采用鋼筋混凝土制作,池體混凝土等級為C35,抗滲等級為P8。起沉標高為絕對標高3.000 m,共計下沉深度達15.35 m。
      1.2工程地質
      場地內除河流地段地形低洼外,其余地段地形較平坦??辈炱陂g陸域勘探點地面標高在5.180~
      3.910m,高差1.270m。主要分布②、③、④、⑤層土。
      1.3地下水
      (1)潛水。潛水賦存場地淺部土層中。年水位的變化幅度一般在1.0 m左右。
      (2)微承壓水。場地內的微承壓水賦存于⑤2 層、⑤3–2層砂質粉土層中。
      ( 3 )承壓水。場地內的承壓水賦存于⑦層
      (⑦1–1層砂質粉土、⑦2層粉砂層)中。
      2施工工藝及前期條件
      2.1施工流程
      本工程沉井結構刃腳底標高–12.350 m,預制標高
      (即起沉線標高)3.000m,平面尺寸46.7m×51.9m, 沉井準備分三節制作。沉井結構外壁5m處做隔離保護SWM工法樁。
      基坑圍護→測量放點→開挖土方至起沉線→沉井放線→墊層施工→安裝支撐支架及底層模板→安裝內?!苍摻?、止水鋼板→澆筑第一節混凝土→第二節結構模板安裝→安扎鋼筋、止水鋼板→澆筑第二節結構混凝土→第三節結構模板安裝→安裝綁扎鋼筋、止水鋼板→澆筑第三節結構混凝土→沉井下沉施工
      (首段結構混凝土強度達到100%,其他各段結構混凝土強度達到齡期強度70%)→C20混凝土封底→沉井結構底板施工→沉井內部結構施工→沉井封頂。
      2.2施工準備
      在工程開工前提前策劃,做好前期施工工作必需的預備工作,主要包括施工組織建立、技術措施、安全方案、施工物資、施工場地的準備等。
      (1)熟悉地質勘察與施工圖紙等技術文件,編制總體施組和專項方案。
      (2)平整場地,施工場內施工道路,做好場內三通工作。
      (3)做好施工控制點的交、接樁工作,同時做好導線控制點與水準控制點的符合工作,為了施工方便,可以在場內設置臨時導線控制點與水準控制點。
      (4)做好施工人員、設備、原材料進場計劃, 同時及時跟進落實情況,完成開工各項準備工作。
      3施工過程控制要點
      3.1沉井施工的測量方式
      (1)主體結構水平高程與位置的控制測量:在主體結構外部地面設置高程控制點,沉井結構上頂部畫出十字形橫縱線,施工中采用水準儀、經緯儀控制標高與軸線,保證結構標高和位置符合要求。
      ( 2)主體結構軸線垂直控制:將主體結構均分,并在內壁畫出垂直均分線,作為垂直度控制線, 在施工過程中采用垂球與垂直控制線對比,保證下沉施工的垂直度,同時利用測量設備定期測量垂直度。挖土施工過程中必須隨時觀測沉井結構垂直度,在施工過程中如果出現垂球線與內壁均分線距離過大或者結構內壁標高不一致,必須實施糾偏工作。
      (3)沉井下沉量控制:井筒外側壁四周測點位置彈出水平控制線,或者井筒外壁上四個側面用墨線畫出標尺,每一格按施工需要的尺寸確定,用水準儀在施工工程中觀測下沉值。
      (4)做好沉井施工的監測工作: 按照相關規范要求,在施工過程中,做好高程、垂直度、下沉位置的檢測工作,監測頻率2次/每工作班。在結構高程快達到設計高程時,應加大觀測頻率,頻率2 h一次,標高符合設計要求。
      3.2沉井制作
      3.2.1基坑周邊排水
      基坑四周布置排水溝(300×400 mm)收集地面排水,然后通過水泵抽到沉淀池,經沉淀后再進入臨近溝渠排走。
      3.2.2起沉線開挖
      采用1臺200PC挖掘機由東向西依次開挖,一次性開挖至起沉標高線+3.000 m。
      3.2.3鋼筋工程
      (1)進場鋼筋應符合設計和規范要求,應該具有出場取樣檢驗報告、產品質保單,進場后立即按規范進行抽檢取樣,等檢定合格后,可以使用。
      (2)沉井井壁內的水平鋼筋與豎向鋼筋應該垂直平順,牢固綁扎,安裝位置必須準確無誤,誤差小于規 范要求,搭接長度滿足規范要求,接頭質量滿足要求。
      ( 3)沉井井壁鋼筋要確保鋼筋交叉點綁扎質量,在鋼筋與鋼筋之間設立板凳筋,同時拉筋必須按設計要求設置,梅花狀布置,間距≯圖紙要求,鋼筋保護墊塊必須采用鋼制墊塊且足量設置,保證保護層滿足要求。
      3.2.4沉井制作技術
      沉井結構制作:沉井結構采取分部結構,本項目共分4部分,1.2.3部分制作完畢后分別下沉封底,最 后再制作第4部分(一次完成到制作高度4.90 m含頂板),每節制作高度(每節標高)如下。
      第一節:-12.350~-8.150m,制作高度4.200m。第二節:-8.150~-1.750m,制作高度6.400m。第三節:-1.750~+3.500 m,制作高度5.250 m。第四節為沉井下沉后施工:+3.500~+4.900 m,
      制作高度1.400 m。
      沉井施工順序為腳手架→鋼筋→模板→澆筑
      →養護等過程,混凝土采用商品混凝土,強度等級
      C35P8,用泵車輸送入模,振動機、振搗密實。
      上節與下節澆搗時分節接縫處按施工縫處理,采用鋼板止水帶,施工縫應鑿毛并清理干凈,采用同強度等級水泥砂漿,接縫確保密實相互咬合和防止滲漏。
      3.2.5混凝土工程
      (1)混凝土澆搗。沉井的混凝土澆灌由2輛混凝土泵車同時澆灌,混凝土振搗采取插入式振動器,預留洞口及其他難以振搗的部位,為了確?;炷翝仓|量,必須延長搗固時長,對于振搗棒不能插入的部位可以采用人工搗固,從而保證混凝土密實澆筑。
      (2)混凝土養護。沉井井壁混凝土采用保溫保濕養護當同條件下養護的混凝土試件強度達到70%以上時即可,刃腳底模就可以拆除。
      3.2.6施工縫的技術處理
      本工程設計采用預埋止水鋼板進行施工縫的處理。
      (1)止水條粘貼之前,對混凝土粘貼部位表面必須清理干凈,將水泥浮漿、松散的碎石子用水沖刷干凈,接縫處必須清理干凈無殘留污漬,最后將結構上的積水清除干凈。
      (2)止水條粘貼緊固時,嚴格按照出場使用說明或者按照施工方案執行,必須牢固地固定在粘貼物表面。
      3.2.7沉井下沉
      (1)下沉前的準備工作。下沉前先做好監測測量標識的準備工作,在沉井內壁懸掛吊墜,下沉期間井內根據吊墜的垂直度適當控制挖土方向;在沉井外壁四角畫出測量標尺,下沉期間通過井外測量進行控制。
      (2)混凝土墊層拆除?;炷翂|層拆除遵循分區、依次、對稱、同步進行的原則。沉井墊層拆除時首先鑿除底梁下墊層,再鑿除隔墻下墊層,然后對稱鑿除井壁中段墊層,最后鑿除對角位置井壁下墊層。
      (3)沉井干挖法下沉。1)沉井制作前開挖至起沉開挖線。2)沉井制作完成,第一節達到強度100%開始下沉。3)沉井下沉至2 m(速率控制在
      0.3 m/d)。4)沉井下沉一半(速率控制0.5~0.8 m/ d)。5)沉井下沉至離設計標高2.000 m(速率控制0.2~0.3 m/d)。6)沉井下沉完成(預留35 cm讓沉井自由下沉)。7)沉井封底(經24 h沉降觀測,沉降量不大于10 mm時進行封底,誤差在20 cm內)。8)沉井內部及封頂施工。
      (4)沉井封底。在沉井施工下沉至標高時加強觀察,離底部標高35cm時,立即停止挖土作業,利用結構自重自行下沉,下沉隨時測量標高,確保能夠達到設計高程,如果到達設計高程,需要停止施工, 等待3 d左右的時間穩定,或者經過監測沉降值不大于1cm/8 h時,可以進行沉井底部封底。
      (5)沉井下沉速度控制。通過控制井內取土, 沉井結構下沉速度需要保持一定的范圍,以便下沉偏差可以進行控制,確保完工后的偏差滿足要求,下沉速度的控制主要通過結構內的取土速度。
      1)初始階段:由于剛開始施工,本階段主要以慢為主,確保各項工作能夠順暢,保證沉井軌跡能夠穩定準確,速度最大不能超過30 cm/d,本階段范圍初始2.0 m之內的距離。
      2)中間階段:本階段下沉速度可以加快,速度維持在50~80 cm/d之間,本階段距離自初始階段至設計標高以上2.0 m處。
      3)最終階段 :本階段設計高程2 m至設計高程之間,下沉速度與中間階段相比需要減小,速度保持在20~30 cm/d之間,在施工期間嚴格觀測,如果發現有施工偏差,立即糾正。
      4沉井工序施工中易出現問題及處理方法
      4.1下沉困難
      沉井結構下沉施工中,容易出現下沉速度過小或者沒有下沉量,結構出現懸掛或者擱置現象。出現以上問題的緣由主要是,沉井結構與周邊土層摩擦力太大,沉井結構本身自重不夠,下沉系數取值不當,地下有遺留的樹根、管道等障礙物,或者地面出現管涌與流沙現象。
      處理方法:為減少沉井下沉時,井筒外壁與土之間的摩阻力,在沉到一定深度后,在井筒壁四周設置300~500mm土壩,土壩用粘土分層夯實,在沉井下沉過程中,在土壩內充填膨潤土泥漿,并且隨沉井下沉, 及時補充泥漿,確保泥漿表面不低于地面,現場要儲備一定量的泥漿,或在井頂均勻加鐵塊或其他荷重。
      4.2下沉速度過快
      沉井結構下沉速率過大,會出現速率超過挖土速率的異常情況。引起上述異常情況主要是地下土層承載力過小,土層的耐壓系數過小,或者由于長期降水及地下水的流動造成砂的流動,減小了沉井結構主體與周圍土層摩擦力。
      處理方法:減小沉井結構每段高度,從而減少結構重量;將沉井結構外部土方夯實,或者對結構外部土方進行換填,采用粗糙材料,加大摩擦力;如果沉井結構由于土壤液化發生虛坑,可以采用碎石回填; 當沉井下沉接近設計標高,應停止挖土,但下沉速度仍未減慢時,應及時在刃腳下部拋填大塊石阻沉。
      4.3糾偏措施
      根據經驗,沉井下沉過程中可能會發生傾斜、移位或扭偏等偏離情況,為此要進行糾偏。糾偏前先要分析偏離原因,是未對稱抽除承墊木或未及時回填夯實刃角下土體,還是未對稱拆除混凝土墊層、井內土方,抑或刃角下土質軟硬不均勻、遇障礙物未及時發現和處理,或是井邊堆置棄土偏壓、突沉、造成不均勻下沉等,在分清原因后對癥下藥。
      4.4遇硬質土層
      遇厚薄不等的黃砂膠結層,質地堅硬,開挖困難。本工程采用干挖下沉,可采取以人力用鐵釬打入土中向上撬動、取出或用鐵鍬開挖,必要時打炮孔爆破成碎塊來處理。
      4.5流砂井外土、砂涌入井內的現象
      4.5.1原因分析
      ( 1)沉井結構內部土方開挖高度過大,沉井內、外土方高度差過大,壓力差過大,造成結構外部松散土進入結構內部。
      (2)沉井結構內部土層降水后,內、外水頭差過大,水壓力將外部砂、碎石推到結構內部。
      4.5.2預防措施及處理方法
      (1)挖土施工時避免掏挖刃腳處,防止砂石涌入,土方開挖后土層的現狀不宜形成鍋底形。
      ( 2)在沉井結構穿越流砂土層應快速施工速度,同時對結構增加豎向荷載,保證沉井底部刃角能夠快速進入下面土層。
      (3)如果沉井結構地層需要降水,可以將降水井設置在結構內部,并采取措施防止降水井淤積。
      5結束語
      沉井結構本身可以兼做圍護工程,不再需要增加防水措施與支撐,適合城市范圍內的基坑工程,減少了地面沉降,減少了對城市生活的干擾,同時具備明顯的經濟效益和綜合效益。

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