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                淺析沉井施工對策 發布者:     發布時間:2017-11-28

                淺析沉井施工對策

                阮其福

                摘要:沉井施工作業面狹小,施工工序多,質量控制要求高,施工過程錯綜復雜,面臨地下水位高的淤泥土層、砂層、施工場地狹小等條件的約束時,使用該技術可以取得較好的施工效果。它具有基坑開挖量小、施工安全、造價低、工期快等優點,可獲得較好的經濟效益和社會效益。

                關鍵字:沉井;刃腳;封底。

                一、沉井施工的特點

                沉井井體通常用鋼筋混凝土制成,由刃腳、井壁、隔墻、橫豎框架和底板等構件組成。其施工一般可分為制作和下沉兩個過程。根據不同現場情況和施工條件(如沉井設計尺寸、土層水文地質條件、施工機械等),沉井可采取一次制作(澆筑),一次下沉;分段制作、接高,一次下沉;或制作與下沉交替進行。也有在陸上制作,浮運至水中沉放地點后下沉和接高的浮式沉井施工。

                沉井筒體通常在地面或人工筑搗上直接完成制作,或轉運后安裝就位,然后配合井內不斷挖土(常采用抓斗或水力機械等方法取土)。井筒在自重作用下克服井壁與土層的摩擦力和刃腳端部阻力而不斷下沉,到達預定標高后進行鋼筋混凝土封底施工,最終形成一個完整的筒體結構。

                二、沉井施工中常見的問題

                針對以下問題,本人結合實際施工經驗,談一談沉井施工中下沉階段應重點注意的事項。

                2.1 偏沉

                沉井下沉過程出現偏沉的原因是多方面的,如井體和刃腳制作不標準,土體性質不均,遭遇孤石或殘留建筑物基礎、地下管道,或井體受不均勻荷載等。不當的施工方法也可能造成偏斜,如采用大型抓斗挖土致使挖土速度不對稱、不均勻,從而導致井體下沉不均勻,出現偏沉的現象。

                針對偏沉產生的不同原因應具體分析對待,采取不同的措施。如在下沉速度較慢的一側增加配重、局部采取射水或充填泥漿等減阻措施,控制下沉速度較快一側的挖土速度和挖土量、調整不同部位的挖土次序,最后使偏沉逐步減小。如果偏沉是由于孤石造成,則應暫停下沉,及時以機械(破碎錘、風鎬等)或爆破方式去除孤石,消除下沉所遇的不均勻阻力后再下沉。對于因挖土方法不當引起的偏沉,則可改換采用小型挖土工具或大、小型工具相結合的方法,對于靠近刃腳處的土體,還可采用人工挖除,以減小挖土作業的擾動干擾。下沉過程中應加強測量觀測,發現偏沉應及時采取措施糾偏,有效控制偏沉的發生。

                2.2 下沉困難

                出現井體下沉困難,主要是由于井壁摩擦力或刃腳端部阻力過大,超過了沉井本身的自重,下沉系數過小所致(一般要求下沉系數為1.10~1.25)。對于刃腳端部阻力造成的下沉困難,可采取調整挖土深度,及時排除障礙物等手段。對于井壁摩擦力過大造成的下沉困難,則應采取適當的助沉措施:①井體制作時表面須平整光滑,接高時拼縫應嚴密,相鄰塊高差符合要求,以減小摩擦系數;②在沉井下沉慢一側的頂面增加配重,加大沉井的下沉自重,以獲得較大的下沉系數;③遇軟粘性土層中下沉系數不大的沉井,應加強施工組織協調力度,保證挖土作業連續、不間斷下沉,避免或減少中間停歇時間;④在井壁腔內的不同高度處對稱預埋射水管,遇下沉緩慢或停沉時,用高壓水向外側土層射水以減少井壁與土層之間的摩阻力;⑤在井壁與外側土層間的空隙中充填觸變泥漿,使其形成一層具有潤滑作用的泥漿套,可大大減少作用在井壁上摩擦力。

                2.3 突沉

                體突然下沉常因對土層特性掌握不足或施工不當引起,具有較強的人為因素。防止突然下沉的方法有:適當減小下沉系數;控制挖土深度,即鍋底不要挖得太深;井筒結構上合理分隔,設置一定數量的底梁;采用泥漿套法或壁后壓氣法,以減小摩擦力,實現勻速下沉等措施。

                2.4 超沉

                在淤泥、流沙等軟弱土層上進行沉井施工常常會發生超沉現象。為防止超沉,可以加大刃腳寬度,以提高下沉阻力。也可以通過降低地下水位的方法使土層固結,從而提高土層承載力,達到防止超沉的目的。降水可采用重力降水或井點降水,根據需要而定。雨季施工時應做好地表擋水,防止雨水進入井壁外側導致摩擦力降低,造成井體突沉。對可能發生超沉的沉井,設計時一定要控制其下沉穩定系數,在施工階段加強沉降觀測,隨時預估超沉的可能性,以便提前采取措施

                2.5 涌砂

                涌砂的發生與土層類別和地下水動水壓力有關。在粉、細砂土層中下沉沉井,如采用排水取土法施工,極易產生流沙現象。如施工不采取適當措施,就會在下沉過程中造成傾斜、超沉、破壞井體等難題,對施工極為不利。有時雖然對沉井本體未造成影響,但由于井內抽水導致井外砂土大量涌入井內,而致井外土體塌陷失穩,嚴重時對周邊建筑物造成不利。

                為防止涌砂發生,可改變施工方法,變排水挖土為不排水挖土,在沉井周圍采用井點降水,改變地下水水力梯度。在發生流沙時,可向井內灌水,以改變地下水動水壓力條件,破壞流沙產生的水力條件,達到降低流沙破壞的目的。對于大型沉井,采取井點降水更是防止流沙、穩定土層的有效手段。

                2.6 井體開裂

                井體產生開裂的原因是多方面的,但往往與人為的主觀因素有關。有結構方面的原因,如配筋不足、砼強度偏低、井體預制施工質量問題等,也有下沉施工中井體受力不均或超負荷受力造成的開裂。為避免井體裂縫,在井體預制階段應加強質量控制、精心施工。下沉施工要安排在井體砼強度達標后進行。

                三、舉例

                某工地,設計采用鋼筋混凝土圓形井筒,內徑18.5m,井筒預制14m后,開始下沉施工,下沉深度為13m,經計算,沉井自重足以克服土的摩擦力而順利下沉到設計標高?,F場地質情況:地表以下8~9m為軟流塑狀亞粘土,其下近4m為易液化粉砂層,刃腳坐落在強度較好的中砂層上。

                根據以上地質條件,若采用排水下沉,必然引起翻砂,下沉速度將無法控制,容易發生井筒的傾斜、移位、扭轉。因此,在下沉取土過程中,必須始終保持井內外壓力平衡;在井筒下沉接近粉砂層時,往井內灌水,保持井內水位高出井外水位1~2m,即不排水下沉。

                粘土層:該層采取排水下沉,水泵抽排地下水,人工分層挖土,自中部向四周臺階形均勻開挖,分層厚度為0.5~0.8m,以保證井筒初入土時有良好的導向。中心點挖深5m。

                流砂層:井內灌水,沉井頂部搭設平臺,水槍在中部一定范圍區間射散井底泥砂,同時用潛水砂石泵吸出,粉砂層延自然角度塌落,井底形如鍋底,從而使井筒逐漸下沉。

                結束語:沉井施工作業面狹小,施工工序多,質量控制要求高,施工過程錯綜復雜,但在修筑深基礎及地下構筑物工程,面臨地下水位高的淤泥土層、施工場地狹小等條件的約束時,使用該技術可以取得較好的施工效果。它具有基坑開挖量小、施工安全、造價低、工期快等優點,可獲得較好的經濟效益和社會效益。

                參考文獻

                [1]洪坤鵬.沉井施工中常見的問題及解決方法[J].上海鐵道科技,2009(02)

                [2]邱創興.沉井施工在城市河涌泵站建設中的運用[J].廣東工業大學學報,2010(03)

                [3] 梁建立,王歡剛.沉井下沉常見問題及處理方法[J].中小企業管理與科技2009(03)


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