談鋼筋混凝土沉井施工

王 增 先

(太原市市政工程總公司，山西 太原 030002)

談鋼筋混凝土沉井施工

王 增 先

(太原市市政工程總公司，山西 太原 030002)

結合具體工程實例，介紹了鋼筋混凝土沉井施工工序，論述了沉井的降水與排水方法，并對沉井的制作過程及下沉、糾偏、封底應注意的事項進行了歸納總結，為今后同類工程的施工提供了參考借鑒。

鋼筋混凝土，沉井，降水，施工

1 概述

太原市集中供熱南中環(huán)街主干線DN1 200供熱管線過新晉祠路，由于新晉祠路是城市交通干線，且新晉祠路上有雨水，污水，煤氣，自來水、電信、國防電纜等管線，不易大開挖鋪設管道。采用頂管施工，頂管工作坑采用鋼筋混凝土沉井，井深16.5 m；沉井的內(nèi)徑為7 500 mm×7 500 mm,井筒井壁厚為800 mm。

鋼筋混凝土沉井作為地下構筑物的圍護結構和基礎，要有足夠的強度，其內(nèi)部空間可充分利用。靠它的自重克服筒壁周圍土的摩阻力而下沉。

在沉井井筒的下部刃腳，形狀為內(nèi)刃環(huán)刀，其作用是使井筒下沉時減少井壁下端切土的阻力，并便于操作人員挖掘靠近沉井刃腳外壁的土體。刃腳的高度視土質(zhì)的堅硬程度而異，當土質(zhì)松軟時應適當加高。刃腳下端有一個水平的支撐面，通稱刃腳踏面，刃腳踏面以上為刃腳斜面，在井筒壁的內(nèi)側，它與水平面的夾角一般為50°～60°。

沉井的底板在井筒的下部，是沉井的井底。為增強井壁與底板的連接，在刃腳上部井壁上留有連接底板的企口凹槽，深度為10 cm～20 cm。

2 施工工序

由于本工程管網(wǎng)埋設較深，沉井總高度16.5 m，故采用井壁接高下沉，施工順序為：

施工準備→打井點或大口井→排水→鋪砂墊層、墊木→支刃腳內(nèi)的模板→綁扎刃腳鋼筋→支刃腳外模→澆筑刃腳混凝土→養(yǎng)護→井壁一次支模、綁筋、澆筑混凝土→養(yǎng)護→搭井壁內(nèi)外腳手架→井壁二次支模、綁筋、澆筑混凝土→養(yǎng)護→拆除井壁和刃腳的模板→抽除墊木→挖土、下沉→澆筑底板墊層混凝土→綁扎鋼筋→澆筑底板混凝土→養(yǎng)護→封底→養(yǎng)護→沉井內(nèi)及上部結構施工。

3 沉井的降水與排水

1)降水井的布置。

根據(jù)本地區(qū)地質(zhì)情況和沉井的構造特點，沉井下沉深度達16.5 m，地下靜止水位在地表以下2 m～3 m，確定使用外圍管井降水配合井內(nèi)明溝排水降低地下水。沉井共四眼降水井，形式見圖1。

降水井管為D=300無砂透水混凝土管，布置于沉井外圍5 m的位置。

每個降水井內(nèi)安設一臺4寸泵抽水。

2)降水井深度的確定。

設：降水井深度為L，則：

L=H+L1+L2+L3+L4+L5。

其中，H為地表至沉井封底深度，取18 m；L1為水位降至井底以下1 m；L2為水力坡降值，按照深井至最遠點距離15 m×I，I=1/3，L2=15×1/3=5 m；L3為水位位于水泵以上1 m；L4為水泵泵體長1 m；L5為水泵以下安全深度4 m。則：降水井深度L=1+5+1+1+4+18=30 m。

3)降水周期。

根據(jù)沉井作業(yè)的施工進度而定，從沉井制作開始降水，至下沉封底頂管作業(yè)完成后降水結束，每眼井降水周期為30 d。

4)沉井內(nèi)排水。

井底土層為中粗砂，滲透系數(shù)大，地下水豐富，井內(nèi)涌水量較大，根據(jù)以往經(jīng)驗，沉井下沉到6 m以下會有大量地下水涌入井內(nèi)，需采用6寸泵抽排水。

5)臨時排水。

由降水井抽出的地下水、沉井內(nèi)的明排水，接長軟管將水排至臨時排水管。

4 沉井的制作

1)墊木支模。最先下沉那一節(jié)的沉井井筒的重量較大，且土基的允許承載力小于井筒自重，在井筒的刃腳踏面下鋪墊木，以擴大支撐面積。墊木可使用鐵道上的枕木(其規(guī)格為16 cm×22 cm×250 cm)，也可用其他規(guī)格的材料制作。為確保墊木下的土面平整，也便于在井筒下沉時抽出墊木，常在墊木下鋪設砂墊層，砂墊層采用顆粒級配良好的中砂。

墊木應在刃腳踏面中線的平面位置上對稱、均勻鋪設，幾根組成一組。鋪設的程序是：先鋪設平面垂直軸線與刃腳踏面中心的4個交點處的墊木，再按等間距離設其他墊木，為便于在井筒下沉時抽出墊木，相鄰墊木之間應有不小于30 cm的凈距。在鋪完墊木后，用砂和碎石把墊木與墊木之間的空隙填滿，并使之呈密實狀態(tài)，保持與墊木表面相同的高程。墊木的表面必須保證為一水平面，需進行測量、找平、其誤差應控制在±10 mm以內(nèi)。

2)腳手架工程。沉井總高度16.5 m，為順利下沉中間不停歇，沉井結構需全部施工完成再開始下沉，井壁混凝土分三次澆筑，井壁高度在4 m以上需搭設內(nèi)外腳手架，沉井內(nèi)的腳手架采用滿堂式鋼管腳手架，立桿間距0.9 m。沉井外的腳手架采用雙排鋼管腳手架，立桿間距0.9 m。腳手架總高度與沉井高度相同，每層上下水平桿間距1.2 m。

5 沉井下沉

1)沉井距離路面太近，需采取打拉森鋼板樁支護，防止下沉時泥沙、泥土塌陷造成路面損壞。

2)沉井在上部的一面加設長臂挖機操作平臺，平臺坡道采用建筑垃圾修筑，長臂挖機操作平臺9 m×9 m，坡道8 m×30 m，平臺高度同沉井高度，平臺建筑垃圾隨沉井逐步下降，沉井下沉到位后坡道平臺建筑垃圾全部外運。

3)沉井內(nèi)淤泥、流砂采用長臂挖機挖掘下沉至井下8 m，再用抓斗挖掘機挖泥下沉至井下15 m。最后采用人工挖掘40 t吊車吊運出泥土至井下17 m。沉井下沉時井外涌入井內(nèi)大量泥沙，挖泥量遠大于沉井內(nèi)部的體積。挖泥量應按沉井外圍3 m全部挖出計算。挖淤泥流砂體積V=11.3 m×11.3 m×H(H為沉井總高度)。沉井周圍不宜堆置大量泥沙，挖出的泥沙如果堆在沉井周圍會對外圍井壁產(chǎn)生擠緊作用，不利于沉井下沉，且對市容環(huán)境造成影響。采用泥漿車、自卸汽車將挖出的泥漿裝車外棄。挖掘過程中的棄土應與下沉過程中使用的觸變泥漿分開，待泥漿沉淀處理后用專用車盡快運至獲準的地點。

6 沉井的糾偏

沉井在制作和下沉過程中允許的偏差范圍見表1，對產(chǎn)生的偏差應及時的進行糾偏。

7 沉井封底

1)封底前的準備工作。

沉井采用兩次封底，第一次為素混凝土封底，厚度1 m～1.5 m，采用商品混凝土標號C35P6早強。第二次為鋼筋混凝土底板封底，厚度0.6 m，采用商品混凝土標號C50P6早強。

表1 沉井允許偏差范圍

當沉井下沉到設計標高后，井內(nèi)繼續(xù)降水，保持較低的地下水位，清除井底余土，整平土基使土基面由沉井內(nèi)壁四周向集水井傾斜，在集水井處為最低點。由集水井向井壁四周輻射挖排水溝，然后在土基上鋪5 cm～10 cm粗砂或細石，在其上及排水溝底和壁上鋪土工布，而后在土工布及排水溝內(nèi)填鋪碎石或卵石濾料(濾料的厚度應根據(jù)地下水涌水量的多少而定，一般不得小于50 cm)，使沉井底的地下水通過濾料層及排水盲溝匯集到集水井中，用泵排出。為防止?jié)仓炷習r污染濾料，防止新澆筑的混凝土在凝固前被地下水沖刷，應在濾料上鋪土工布或塑料布，作為混凝土和濾料的隔離層，在隔離層上澆筑混凝土墊層和鋼筋混凝土底板。墊層和底板應留出集水井的位置，待強度達到要求時封底。

2)沉井底板鋼筋混凝土澆筑。

當沉井沉到設計標高后，經(jīng)2 d～3 d穩(wěn)定后，8 h內(nèi)沉井自沉累計不大于10 mm時方可進行素混凝土與鋼筋混凝土底板的施工。

沉井底部設3個集水井，深2 m，井間以盲溝連通，插入φ800的四周帶孔眼的鋼管(頂部有法蘭頭，標高低于設計底板頂15 cm)四周填以卵石，使井底的水流匯集在井中用泵排出，保持地下水位低于基底面以下30 cm。

在設計底板下先澆筑素混凝土封底，集水井不得填埋，并繼續(xù)排水。墊層的表面應平整，強度達設計強度的25%以上時才允許在上面綁扎底板鋼筋。

底板澆筑應在整個沉井面積上分層，同時，不間斷的進行，由四周向中央推進，層厚30 mm～50 mm，以振搗棒搗實。混凝土采用自然養(yǎng)護，期間應繼續(xù)抽水，待底板混凝土達設計強度70%以上時，能滿足抗浮要求時方可逐個封填集水井。上部用混凝土填實搗平。

3)沉井外圍的回填。

沉井下沉過程中，周圍2 m～3 m土體會塌陷，塌陷深度按2/3沉井總高度計算。采用級配碎石回填沉井周圍并分層夯實。

8 沉井蓋板制安

因現(xiàn)場無施工場地，沉井蓋板需在場外定制，汽車運輸至施工現(xiàn)場，運輸距離20 km，人工配合50 t吊車安裝蓋板。

On reinforced concrete open caisson

Wang Zengxian

(TaiyuanMunicipalEngineeringCorporation,Taiyuan030002,China)

Combining with the factual engineering examples, the paper introduces the construction procedure for the reinforced concrete open caisson, indicates the dewatering and drainage methods of the caisson, and sums up some precautions for the manufacturing process, settlement, corrective measures, and ground sealing, so as to provide some reference for similar projects.

reinforced concrete, caisson, dewatering, construction

2014-05-13

王增先(1978- )，男，高級工程師

1009-6825(2015)04-0102-02

TU833.12

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