建筑工程深基础沉井施工技术浅谈

摘 要: 建筑工程中的沉井施工技术广泛应用于工业及民用建筑的深坑、地下室、大型设备的深基础、桥梁和码头的墩台等埋深较大的复杂建造构筑物工程,此施工方法可以同时解决好地基承载力和地基渗透变形等问题。本文着重探讨了沉井技术工艺流程、施工措施、纠偏方法,以及沉井施工过程中的注意事项等。

关键词: 建筑工程; 沉井技术; 深基础

中图分类号: TU7文献标识码: A文章编号: 1009-8631(2010)03-0072-01

沉井是修筑深基础和地下构筑物的一种施工工艺。施工时先在地面或基坑内制作开口的钢筋混凝土井身,待其达到规定强度后,在井身内部分层挖土运出,随着挖土和土面的降低,沉井井身藉其自重或在其他措施协助下克服与土壁间的摩擦阻力和刃脚反力,不断下沉,直至设计标高就位,然后进行封底。

沉井施工工艺的优点是:可在场地狭窄情况下施工较深(可达50余米)的地下工程,且对周围环境影响较小;可在地质、水文条件复杂地区施工;施工不需复杂的机具设备;与大开挖相比,可减少挖、运和回填的土方量。其缺点是施工工序较多、技术要求高、质量控制难度大。

1. 沉井技术适用范围和类型

沉井工艺一般适用于工业建筑的深坑(料坑、铁皮坑、翻车机室等)、设备基础、水泵房、桥墩、顶管的工作井、深地下室、取水口等工程施工。

沉井类型很多,按材料分,有混凝土、钢筋混凝土、砖石等,但应用最多的还是钢筋混凝土沉井。按平面形状分,有圆形、方形、矩形、多边形、多孔形等,主要取决于其用途。由于圆形沉井受力性能好、易于控制下沉,应用最多。沉井的剖面,有圆筒形、锥形、阶梯形等。

为减少下沉摩阻力,井壁在刃脚外缘处常缩进20~30mm,呈圆柱带台阶形,井壁表面呈1/1000的坡度。

2. 沉井技术工艺流程

沉井根据设计井壁形式,一般分2次制作、1次下沉,施工顺序为:挖基坑――铺设砂垫层――安装垫架――制作底节、第二节沉井、隔墙――拆除垫架和模板、挖土下沉到设计深度――沉井封底、浇筑钢筋砼底板――制作第三节沉井――上部泵房结构处理。

3. 沉井施工工艺

3.1 沉井下沉方案选择

沉井下沉有排水下沉和不排水下沉两种方案,前者适用于渗水量不大、稳定的粘性土,或在砂砾层中渗水量虽很大,但排水并不困难使用。后者适用于在严重的流砂地层和渗水量大的砂砾层中使用,以及地下水无法排除或大量排水会影响附近建筑物的安全和生产的情况。

3.2 沉井下沉的技术措施

(1)做好下沉前的各项准备工作。在混凝土达到设计强度的70%方可拆模,拆除模板时,应对混凝土表面进行外观检查,每次下沉时,须将井筒内的满堂架全部拆除。

(2)沉井下沉。各项准备工作就绪,待混凝土强度达到100%后方能开始挖土下沉。

(3)刃脚承垫架的拆除。当井内土方由中间向四周均匀扩挖到刃脚附近时,先分段对称地掏土至刃脚处,深井在重力作用下第一次开始下沉,第二次再由中间向四周均匀挖至刃脚附近时,先掏剩余部分(承垫下面)的土至刃脚下,抽除承垫架,再掏其余部分的土,沉井便开始第二次下沉。

(4)每次开挖的厚度不要过大,一般开挖厚度控制在200mm左右。

(5)加强沉降观测与外观观察。第一次下沉前,做好对沉井的初始标高、轴线位移等校核,并做好记录,以此作为对以后各项指标观测的参照依据。

3.3 沉井混凝土浇灌技术措施

(1)将沉井分成若干段对称均匀分层浇灌,每层厚300mm,均衡下料,以免造成地基不均匀下沉,使沉井倾斜。

(2)混凝土应振捣密实,在每段交接处,振捣范围应延伸至另段500mm处。

(3)每节混凝土应一次连续浇灌完成,第一节混凝土强度达到70%方可浇灌第二节。

(4)上下节井壁的接缝应设置止水带,接缝处凿毛并冲洗处理后,再继续浇灌下一节,并在浇灌前先浇一层贫石子混凝土。

(5)在井壁浇筑混凝土时,应停止挖土下沉,以保证安全,同时前一节下沉应为后一节混凝土浇灌工作预留0.5～1.6m高度,以便操作。

4. 沉井施工中的纠偏措施

沉井下沉过程中,有时会出现倾斜、位移及扭转等情况,应加强观测,及时发现并采取措施纠正。

4.1沉井产生倾斜的原因

(1)刃脚下土质软硬不均;

(2)拆刃脚垫架时,抽出承垫木未对称同步进行,或未及时回填;

(3)挖土不均,使井内土面高低悬殊;

(4)刃脚下掏空过多,使沉井不均匀突然下沉;

(5)排水下沉,井内一侧出现流砂现象;

(6)刃脚局部被大石块或埋设物搁住;

(7)井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。

4.2纠偏措施

(1)加强沉井过程观测和资料分析,发现倾斜及时纠正。如沉井已经倾斜,可采取在刃脚较高一侧加强挖土并可在较低的一侧适当回填砂石,必要时配以井外射水,或局部偏心压载,都可使偏斜得到纠正。待其正位后,再均匀分层取土下沉。

(2)从倾斜高起的一端,也就是从土质硬的一端挖土,同时向土质软的一端递减挖土深度逐渐开挖,使沉井两端基本保持在同一水平面上,这样沉井就由倾斜逐渐摆平。

(3)位移纠正措施一般是有意使沉井向位移相反方向倾斜,再沿倾斜方向下沉,至刃脚中心与设计中心位置吻合时,再纠正倾斜,因纠正倾斜重力作用产生的位移,可有意向位移的一方倾斜后,使其向位移相反方向产生位移纠正。

5. 沉井施工中的注意事项

(1)由于沉井施工的特点是施工工序较多、作业面狭小、下沉控制难度大、安全性要求严、施工连续性要求强、施工技术过程错综复杂,因此劳动组织必须要适合这一特点。根据实践,一般多采取混合工作队形式,便于统一领导、指挥和管理,以避免频繁的劳动力调配和工序间过多的交接和相互影响脱节,造成不必要的停歇,可使工效大大提高。

(2)在原有建筑物附近下沉沉井、沉箱时,应经常对原有建筑物进行沉降观测,必要时应采取相应的安全措施。在沉井、沉箱周围布置起重机、管路和其他重型设备时,应考虑地面的可能沉陷,并采取相应的技术措施。

(3)沉箱下沉时应用两根或两根以上输气管不断地向沉井供给压缩空气,供气管路应装有逆止阀,以保证安全和正常施工。井下操作人员应戴安全帽、穿胶鞋、防水衣裤。潜水泵应配装漏电保护器。

(4)下沉挖土应分层进行,防止锅底挖得太深,或刃脚挖土太快以防突沉伤人。再挖土时、刃脚处、隔墙下不准有人操作或穿行,以免刃脚处切土过快伤人。

参考文献:

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