探析沉井技术在大型混凝土结构下沉中的应用

【摘要】本文通过对沉井技术及施工原理的概述，表明了沉井施工工艺的优势特点，并具体论述了沉井施工技术在大型混凝土结构下沉中的实施应用过程及技术要求，以达到为广大施工建设者提供参考和借鉴的目的。

【关键词】沉井技术;大型混凝土结构;应用

随着科学技术的不断发展，在建筑工程施工领域里出现了很多新工艺和新技术，为工程建设实施提供了极大的帮助，大型沉井施工技术作为一种修筑深基础和地下构筑物的一种施工工艺，近年来经过施工人员的不断总结和完善，变得日渐成熟，成为了被广泛应用的一门施工技术，而许多大型混凝土结构工程恰好需要这种新型技术的支持与利用，因此，加强对沉井技术在大型混凝土结构下沉中的实践应用研究具有一定的现实意义。

一、沉井施工工艺的优势特点

正所谓：“知己知彼，方能百战不殆”，要想更好地将沉井施工技术运用到大型混凝土结构工程当中，施工人员首先应该了解这种施工工艺的优势特点，这样才能在实际的施工过程中把握准确，做到有的放矢，那么，对于沉井施工技术首先要说的是沉井的整体稳定性较好，由于利用自重下沉的方式，其基础可以埋置于很深的位置，能够承受较大的荷载能力，在施工中无须利用机械设备，加快了施工进度，提高了施工效率，例如：运用沉井施工技术相较于大型开挖工程，减少了对于土方的挖、运与回填量，其施工所需的时间及经济成本费用也大大降低，其次，沉井施工技术可以运用在各种复杂的地形及窄小环境中，在施工中对周围的建筑影响较小，并且具有一定的灵活性，如果沉井尺寸较大，也可以利用机械设施来完成其制作及下沉的过程。

二、沉井施工技术在大型混凝土结构下沉中的实施应用过程

（一）、沉井制作的控制技术

沉井制作的控制要点：刃脚基础、钢筋制安、模板制安、混凝土拌制及浇筑。

1、刃脚基础

沉井制作时的基础必须能有效承受沉井的自重，保证沉井制作时的整体性、安全性和稳定性，是确保沉井制作成败的关键，是沉井能否顺利下沉的先决条件。因此，对沉井制作时的基础必须进行计算和验算。

2、钢筋制安

钢筋制安分项工程作为提升泵站工程施工质量控制的要点之一，控制目标值如下：

⑴钢筋的绑扎接头应符合下列规定：

①搭接长度的末端与钢筋弯曲处的距离，不得小于钢筋直径的10倍。接头不宜位于构件最大弯矩处;

②受拉区域内，级钢筋绑扎接头的末端应做弯钩;、级钢筋可不做弯钩;

③直径等于和小于12mm的受压级钢筋的末端，以及轴心受压构件中任意直径的受力钢筋的末端，可不做弯钩，但搭接长度不应小于钢筋直径的30倍;

④钢筋搭接处，应在中心和两端用铁丝扎牢;

⑤绑扎接头的搭接长度应符合设计和规范要求。

⑵受力钢筋的绑扎接头位置应相互错开。在受力钢筋直径30倍且不小于500mm的区段范围内，绑扎接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率，应符合下列规定：

①受压区不得超过50%;

②受拉区不得超过25%;但池壁底部施工缝处的预埋竖向钢筋可按50%控制，并应按本规范规定的受拉区钢筋搭接长度增加20%。

⑶当钢筋采取焊接排架的方法固定时，排架的间距应根据钢筋的刚度适当选择。

⑷预埋件、预埋螺栓及插盘等，其埋入都 分不得超过混凝土结构厚度的3/4。

（二）、沉井下沉的控制技术

沉井下沉的控制要点：刃脚基础的凿除、土方的开挖和沉井的下沉。

1、刃脚基础的凿除

采用风镐以沉井平面中心点为对称凿除刃脚基础混凝土，随时观测沉井四角下沉情况，确保整体下沉均匀。

2、土方的开挖

采用人工以沉井平面中心点为对称开挖沉井内土方，随挖随运，随时观测沉井四角下沉情况，确保整体下沉均匀。

3、沉井的下沉

沉井下沉前必须对沉井整体稳定性、摩阻力、抗滑移、抗倾覆验算：

3.1、整体稳定的计算

整体稳定是指由于井内、外土体的高差达到一定程度后，井外土体在自重的作用下挤入井内而造成周围土体和沉井一起下沉。对软土地质应进行整体稳定的计算。如果验算不能满足要求，应采用搅拌桩或白灰桩对基底进行加固处理，处理后方可进行沉井的施工。

3.2、摩阻力的计算

沉井下沉时，作用在沉井外壁上的土产生的摩阻力及其沿井筒高度的分布情况，应根据施工现场工程地质水文条件、井筒的外形及施工方法确定。

3.2.1、极限摩阻力标准值的确定

施工现场各土层的极限摩阻力标准值应由勘察单位通过试验确定并提供勘察报告。没有勘察报告的可按土壤的类别按下表估算：

序号

土壤的类别

f（Kpa）

序号

土壤的类别

f（Kpa）

1

2

3

4

砂卵石

砂砾石

砂土

硬塑粘性土

18―30

15―20

12―25

25―50

5

6

7

可塑软塑粘性土

流塑粘土、粘土

泥浆套

12―25

10―15

3―5

注：当采用泥浆助沉时：取f=0.3―0.5KN/m2，当沉井外壁为阶梯形，在灌砂段可取

f=0.7―1.0KN/m2。

3.2.2土体作用在沉井上的摩阻力的计算

土体作用在沉井上的摩阻力可按下式计算： 1、筒柱形沉井

Tf=π∑Dhifi，

式中：D―沉井的外径（m）;

hi―i土层的厚度（m）;

fi―i土层的极限摩阻力标准值;对地面以下5米范围内为平均值（Kpa）。

2、外壁呈阶梯形

Tf=π∑D1h1ifi+0.6π∑D2h2ifi，

式中：D1―阶梯沉井下部的外径（m）;

D2―阶梯沉井上部的外径（m）;

H1i―阶梯下部i土层的厚度（m）;

H2i―阶梯上部i土层的厚度（m）;

fi―i土层的极限摩阻力标准值;对地面以下5米范围内为平均值（Kpa）。

3.3沉井下沉系数的计算

沉井按自重下沉时，计算公式如下：

G-Pfw/Tf≥Ks

式中：G―沉井自重（KN）;

Pfw―沉井承受的水的浮托力（KN）;

Tf―沉井外壁承受的土的总摩擦力（KN）;

Ks―下沉系数。Ks≥1.05，当沉井在软土层中下沉时，宜取1.05;在其他一般土层中下沉时，宜取1.15。

3.4沉井施工过程中的抗浮稳定验算

抗浮稳定验算应根据可能出现的最高水位进行计算，公式如下：

Kw=（G+0.5 Tf）/ Pfw≥1.1―1.25;

式中：G―沉井自重（KN）;

Tf―沉井外壁的总摩阻力（KN）;

Pfw―沉井承受的浮力（KN）;采用不排水下沉时，为沉井壁浸入水或泥水中的体积乘以水或泥水的比重;排水封底后，为沉井浸入地下水面的体积。

Kw―沉井抗浮安全系数。一般取Kw≥1.1―1.25。

总结

综上所述，大型沉井施工技术作为近年来受到认同并被大量应用的新型施工工艺，需要进一步通过不断的工程实践和研究来寻求发展和技术突破，将大型沉井施工技术应用于大型混凝土地下结构施工中，不失为一种有效的验证与改进这门施工技术的最好途径。在沉井的设计和施工中巧妙地应用这种技术，有利于实现建筑工程施工进度、降低施工安全风险、节约工程投资。希望通过本文的通篇论述，可以带给众多建筑施工人员更多的启迪与帮助，从而不断完善自身的施工技术水平，获得更大的经济效益。

参考文献

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