切割及碳纤维加固技术在沉井中的应用

王宝泉 上海市政工程设计研究总院

切割及碳纤维加固技术在沉井中的应用

王宝泉 上海市政工程设计研究总院

随着现代切割技术的发展，切割钢筋混凝土成为了现实。本工程为钢筋混凝土沉井，沉井为变截面矩形沉井，为了避开φ 2700合流污水管，采取减小尺寸的办法。对沉井进行切割。然后重新浇注混凝土井壁，养护达到设计强度后下沉。为确保新老混凝土接合处强度达到原设计要求，在接缝处粘贴新型加固材料碳纤维进行加固。现沉井已经下沉到位，监测结果表明，该设计方案非常成功，沉井本身结构及防水都达到原设计水平。

1、工程概况

本工程位于上海，沉井用途为顶管接收井。由于沉井制作完成后，发现沉井刃脚下方地面以下9m处存在φ 2700合流污水管，由于沉井下沉对周边土体影响较大，其影响范围约为下沉深度一倍，为确保合流污水管安全及附近某变电站超长工井安全，根据现场实际情况对1＃井必须进行处理。沉井需离开污水管一定距离。沉井位置平面示意图如下：

图一 沉井位置平面示意图

2、处理方案

根据现场情况，并结合实际，提出如下两种方案：

（1）方案一

拆除已浇捣1＃井钢筋混凝土结构。采用先施工围护结构再进行基坑开挖并重新施工内部结构。

为确保工程的顺利进行，不影响工程总的施工进度，围护结构采用SMW工法，工法桩直径850mm，内插型钢，支护建议采用钢支承加围檩的形式，底板下5m土壤采用搅拌桩加固。同时对污水管的加固，结合监测数据，进行跟踪注浆。

SMW工法外侧距合流污水管至少保证1m的距离，工法与变电站内道路的距离至少保证20cm以上。

（2）方案二

将沉井长边方向尺寸在满足电力部门工艺要求情况下，由原来15m缩短3.2m即为11.8m，即将靠近污水管一侧井壁切掉3.2m，这样就等于沉井离开污水管3.2m。

沉井尺寸缩小方案如下：

（1）将要缩掉的井壁部分混凝土采用切割法切除，采用小孔钻并凿出原来井壁水平筋。

（2）凿除混凝土后，在转角处应增加水平筋并利用原来井壁水平筋作为后浇井壁水平筋，竖向钢筋重布，立模浇注井壁。

（3）在凿除要缩掉的井壁时，由于沉井重心偏移，势必发生倾斜，施工时要对沉井周围采取加固措施，保证其稳定安全。另对于新老混凝土交界处要采取一定止水措施，确保沉井下沉后不渗水。切割及加固示意图见图二。

图二 切割平面图

由于沉井下沉对周围影响较大，在沉井周围距沉井外壁1m处打双排三轴φ650深层搅拌桩形成一圈止水帷幕，前排部分位置插型钢。这样就不会因为沉井下沉时土的流动而危及污水管的安全。在保证污水管安全情况下将沉井下沉到位。

3、方案比选

从沉井位置平面示意图上我们可以看出。因该工程地处交通要道，来往车辆频繁，采用爆破方案势必造成一定社会影响。基于目前切割技术比较成熟，新老混凝土结构连接技术以及加固技术的进步，经综合比较后，最后采取第二种方案。

4、监测结果及经验总结

该沉井目前已经按以上第二种方按切割完成，并已经下沉到设计标高。

从最终监测结果看切割后后浇沉井下沉到位后对合流污水管影响最大值为-6.2毫米，对超长工井最大影响值为-5.0毫米。均在保护安全范围内。可见采取方案二是非常成功的。本工程难点在于：1）高度12米左右，壁厚800毫米的沉井切割施工难度大，而且还涉及切割后沉井稳定问题，需加临时支撑。2）如此高的混凝土沉井新老混凝土浇捣问题，浇注不好结构后期堵漏问题将非常严重。事实证明施工时通过调整施工工艺，以上问题是可以解决的。3）沉井下沉受力情况复杂，我们采用新型材料碳纤维加固，对结构强度及防水均增加了一定安全储备。

综上所述，在理论计算基础上，采用新型材料及新的施工工艺常常可以解决工程中遇到的常规做法无法解决的问题。本工程的成功实施对切割及加固技术在地下工程中的应用具有较大的借鉴意义。

[1]葛春辉.钢筋混凝土沉井结构设计施工手册.2004,10

[2]刘建航.基坑工程手册

[3]徐维强.碳纤维复合材料的应用[J].碳纤维复合材料.1996,(3)

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.04.016