江滩涂泥上的沉井施工技术

2011-04-14肖荣美

山西建筑 2011年17期

肖荣美

1 工程概况

池州市供排水有限责任公司江口水厂一期工程——原水输水管线工程，水厂地处池州经济技术开发区滨江大道以南、牧之路以东，取水口位于长江边，管线沿着滩涂布设，取水头部至取水泵房长度680m，管道材料为双排d1 400钢管，中间设接收井2个及工作井2个。泵房地下部分设计为钢筋混凝土圆形沉井式结构，沉井面积530 m2，该泵房沉井结构尺寸为直径26 m(外墙线)，井壁厚1 500 mm，自然地面以下的下沉深度为18 m。结构混凝土强度等级C30，防渗等级S8。根据地质报告，沉井所处土层为:第①层11.5 m～9.8 m为粉质粘土，厚度在1.7 m左右;第②层9.8 m～3.9 m为淤泥质粉质粘土，厚度在5.9 m左右;第③层3.9m～-3.9m为粉土，厚度约7.8 m;第④层-3.9 m～-7.5m为粒径在2 cm～3 cm卵石，厚度约3.6 m。透水层与长江水有直接水力联系，根据现有长江水位，渗水层应在高程4.0 m以下。

2 施工方案

因工期较紧，实际施工时采取以下两项赶工措施:

1)将基坑明挖至5.5 m高程，减少沉井部分深度，沉井下沉深度约为11 m;

2)高程10 m以下沉井结构分五节制作、两次下沉。第一节制作高度取3 m(-3.5 m以下刃脚部分)，第二节制作高度3.5 m (±3.5 m～0.00 m)，第一、二节沉井结构混凝土浇筑达到设计要求强度后开始第一次下沉;第三、四节制作高度均为3.5 m(0.000 m～7.0 m)，第五节制作高度均为3.5 m(7.0 m～10.0 m)，第三节～第五节沉井结构混凝土浇筑达到设计要求强度后开始第二次下沉到位。

3 沉井施工工艺流程

首先是下沉段的结构制作，其工序包括:基坑明挖→基底排水沟、集水井→刃脚下部混凝土垫层→第一节沉井结构(刃脚)钢筋绑扎→第一节沉井结构支模架搭设及模板安装→第一节沉井结构混凝土浇筑及养护;完成第一节后再制作第二节→沉井结构壁钢筋绑扎(同第一节)→拆模拆架→第一次下沉;第一次下沉到位后进行第三节～第五节沉井结构制作→拆模拆架→第二次沉井下沉到位→沉井封底;最后进行隔墙与沉井上部结构施工。

4 施工说明

1)基坑测量放样。整平场地后，根据沉井的中心坐标定出沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。

2)基坑开挖。基坑开挖边线确定后，即可进行挖土工序的施工。挖土采用1 m3的单斗挖掘机，并与人工配合操作。基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整和干燥。为防止流砂及管涌产生采用在基坑边设置一套轻型井点降水，在底部四周设置排水沟与集水井相通，集水井内汇集的雨水及地下水及时用水泵抽除，防止积水而影响刃脚垫层的施工。

3)刃脚垫层。刃脚垫层采用砂垫层和混凝土垫层共同受力。a.砂垫层厚度的确定。砂垫层厚度H可采用公式N/B+γ砂H≤［σ］计算。根据计算结果，无论是工作井还是接收井，砂垫层厚度H均为60 cm，砂垫层采用加水分层夯实的办法施工，夯实工具为平板式振捣器。b.混凝土垫层厚度的确定。混凝土垫层厚度可按h=(G0/R-b)/2计算。根据计算结果，混凝土垫层厚度h= 15 cm。混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。在沉井刃脚部分，铺800 mm厚，下宽2 000 mm，上宽2 800 mm中砂并夯实，面做150 mm厚，2 000 mm宽混凝土垫层，用作沉井刃脚底支撑地基，如图1所示。砂垫层底应在地下水位以上(根据现场进行挖坑确定)，砂垫层施工前，先在基坑底周边设300 mm宽的排水沟(最浅处深度300 mm)和6个集水井，砂垫层施工期间和沉井制作期间，如有雨水天气可及时进行排水措施，保证砂基础不被浸泡。砂垫层分层振实，每层250 mm厚砂振实一次，用平板振捣器拖振，振捣时重叠区域为1/3，边洒水边振捣，砂层含水量达到20%左右，密实度达到93%以上。考虑到上部荷载较大，采取在砂垫面上浇150 mm厚C15素混凝土垫层作为沉井刃脚底模和沉井刃脚支模架立杆基础。

4)立井筒内模和支架。模板采用16 mm厚双面覆模胶合板，50 mm×100 mm杉木方，φ48×3.5钢管;模板采用内撑外挂的方式整体固定在内脚手架上，支撑脚手架采用φ48×3.5标准钢管，井筒内双排脚手架，呈正多边形布置，内外脚手架立杆横距1 200 mm，纵距1 500 mm，横杆步距1 800 mm，沉井内脚手架设置水平向和竖向剪刀撑。井壁模板采用φ14对拉螺栓(圆钢制作)连接，纵、横间距400 mm×500 mm，呈梅花形，两端用双螺母紧固。螺杆中央满焊40×40钢止水片，两端木垫块限位。内外模背竖向楞采用φ48×3.5标准钢管间距250 mm，沿筒内外模(背竖向楞钢管外侧)每400 mm设一道2Φ20钢筋箍外楞，钢筋箍采用花篮螺栓拉紧后焊接交圈。对拉螺栓采用双螺母拧紧。模板加固示意图，如图2所示。

5)钢筋绑扎。沉井钢筋由加工场成型制作，井壁钢筋分次绑扎接高，φ16以上钢筋采取闪光对焊工艺接长，绑扎时接头相互交叉。井壁双层钢筋用φ10钢筋撑脚把网片撑开。钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定，绑扎钢筋时应采用撑件将二层钢筋位置固定，保证钢筋设计间距。为了保证保护层的厚度，应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块，垫块应与钢筋扎紧并互相错开。

6)立外模和支架。沉井制作采用组合定型钢模板，在沉井插筋部位用木模板间隔拼装，拼装的木模表面刨光，拼缝严密平整。立模前所有模板涂刷脱模剂，使混凝土表面能平整、光滑。内外模板顺序原则上先立内模，后立外模。模板与钢筋安装应互相配合进行。模板采用双层钢筋用φ48×3钢管作竖围囹，φ25钢筋弯成与井壁同圆形作水平围囹，内外模用φ16对拉螺杆与模板围囹结合牢固，支架的底脚衬垫30 mm×60 mm木板，支架每隔9 m设一道剪刀撑与地面的夹角控制在45°左右。外脚手架的纵向立杆间距为1.4 m，横向立杆间距为1.2 m。

7)养护及拆模。混凝土浇捣完成后应及时养护，养护方法采用自然养护。在养护过程中，对混凝土表面需浇水湿润，严禁用水泵喷射而破坏混凝土。养护确保混凝土表面不发白，至少养护7 d以上。拆模时间控制在混凝土浇捣后的3 d～4 d内进行，拆模顺序一般是先上后下，小心谨慎，以免对混凝土表面造成破坏。对于分段浇捣混凝土部位，应保留最后一排模板，利于向上接模。

8)沉井下沉。根据沉井的自重计算下沉系数与稳定系数，沉井下沉前，割除对拉螺栓的拉杆，并用水泥砂浆分两次对拉杆割除位置进行修补。

9)沉井封底。a.准备工作。沉井下沉至设计标高的要求范围内，经沉降观测沉降率在允许范围内即可进行封底。沉井封底前绘出沉井内开挖锅底简图。本工程在井点降水条件下施工，在封底前应用大石块先将刃脚下垫实，同时加强井点降水保持连续抽水。封底前应准备好集水井筒。b.干封底与浇筑钢筋混凝土底板。封底前整理好锅底和清除浮泥，对新老混凝土接触面应凿毛清洗，井内积水应尽量排干并在每个井格底部中央设置至少一个集水井，其深度和大小要满足水泵吸水要求。本工程封底前按照规定，先铺碎石，填平整实后再浇筑素混凝土封底，此类工作均须沿井壁四周向中央进行。素混凝土封底一次浇筑、分格、逐段、对称进行，不得中途停顿。素混凝土封底的表面应平整，当强度达到设计强度的25%以上时才允许在上面绑扎底板钢筋。当底板钢筋混凝土强度达到设计要求时，根据抗浮计算，地下水位控制值可适当提高。钢筋混凝土底板表面应平整，整个底板不得有渗漏现象。封底根据底梁分格情况进行对称分格置换，先清除1个～2个井格内的土体，抛大石块铺填碎石，浇筑素混凝土垫层，然后依次进行。

5 沉井施工质量要求

1)基坑开挖后，下设砂填层，井壁四周均匀设置垫木，垫木长度为2 m，厚度0.2 m，宽度0.3 m，每米内垫木不少于四块，垫木中心线与刃脚中心线重合，埋置深度为其侧壁厚度的1/2。2)沉井开始下沉时，抽除垫木应在专人指挥下，分组编号按顺序依次对称，同步地抽除，抽垫过程中，应随抽随填夯砂石或砂砾石，在刃脚外填筑土堤并分层夯实。3)采用水力机械冲泥时，应以集泥坑为圆心逐渐向四周冲射，并注意在刃脚内侧保留0.5 m～1.0 m宽的土台，均衡对称地自上而下一层层冲去，严禁用水枪掏挖刃脚踏面以下的土层。4)采用人工挖土时，次序是先中央后四周，均衡对称地进行，并应根据需要留有土台，逐层切削，使沉井均匀下沉。5)沉井施工刃脚底离设计标高2 m时，应减缓挖土速度，严禁超挖以免超沉。6)施工时定时观测井外四角点沉降情况。7)井壁施工时，不能遗漏地梁，墙板、平台、水管及中间隔板出水管等预留钢筋，并应留出足够搭接长度和铲开接头。