谈钢筋混凝土沉井施工

王 增 先

(太原市市政工程总公司，山西 太原 030002)

谈钢筋混凝土沉井施工

王 增 先

(太原市市政工程总公司，山西 太原 030002)

结合具体工程实例，介绍了钢筋混凝土沉井施工工序，论述了沉井的降水与排水方法，并对沉井的制作过程及下沉、纠偏、封底应注意的事项进行了归纳总结，为今后同类工程的施工提供了参考借鉴。

钢筋混凝土，沉井，降水，施工

1 概述

太原市集中供热南中环街主干线DN1 200供热管线过新晋祠路，由于新晋祠路是城市交通干线，且新晋祠路上有雨水，污水，煤气，自来水、电信、国防电缆等管线，不易大开挖铺设管道。采用顶管施工，顶管工作坑采用钢筋混凝土沉井，井深16.5 m；沉井的内径为7 500 mm×7 500 mm,井筒井壁厚为800 mm。

钢筋混凝土沉井作为地下构筑物的围护结构和基础，要有足够的强度，其内部空间可充分利用。靠它的自重克服筒壁周围土的摩阻力而下沉。

在沉井井筒的下部刃脚，形状为内刃环刀，其作用是使井筒下沉时减少井壁下端切土的阻力，并便于操作人员挖掘靠近沉井刃脚外壁的土体。刃脚的高度视土质的坚硬程度而异，当土质松软时应适当加高。刃脚下端有一个水平的支撑面，通称刃脚踏面，刃脚踏面以上为刃脚斜面，在井筒壁的内侧，它与水平面的夹角一般为50°～60°。

沉井的底板在井筒的下部，是沉井的井底。为增强井壁与底板的连接，在刃脚上部井壁上留有连接底板的企口凹槽，深度为10 cm～20 cm。

2 施工工序

由于本工程管网埋设较深，沉井总高度16.5 m，故采用井壁接高下沉，施工顺序为：

施工准备→打井点或大口井→排水→铺砂垫层、垫木→支刃脚内的模板→绑扎刃脚钢筋→支刃脚外模→浇筑刃脚混凝土→养护→井壁一次支模、绑筋、浇筑混凝土→养护→搭井壁内外脚手架→井壁二次支模、绑筋、浇筑混凝土→养护→拆除井壁和刃脚的模板→抽除垫木→挖土、下沉→浇筑底板垫层混凝土→绑扎钢筋→浇筑底板混凝土→养护→封底→养护→沉井内及上部结构施工。

3 沉井的降水与排水

1)降水井的布置。

根据本地区地质情况和沉井的构造特点，沉井下沉深度达16.5 m，地下静止水位在地表以下2 m～3 m，确定使用外围管井降水配合井内明沟排水降低地下水。沉井共四眼降水井，形式见图1。

降水井管为D=300无砂透水混凝土管，布置于沉井外围5 m的位置。

每个降水井内安设一台4寸泵抽水。

2)降水井深度的确定。

设：降水井深度为L，则：

L=H+L1+L2+L3+L4+L5。

其中，H为地表至沉井封底深度，取18 m；L1为水位降至井底以下1 m；L2为水力坡降值，按照深井至最远点距离15 m×I，I=1/3，L2=15×1/3=5 m；L3为水位位于水泵以上1 m；L4为水泵泵体长1 m；L5为水泵以下安全深度4 m。则：降水井深度L=1+5+1+1+4+18=30 m。

3)降水周期。

根据沉井作业的施工进度而定，从沉井制作开始降水，至下沉封底顶管作业完成后降水结束，每眼井降水周期为30 d。

4)沉井内排水。

井底土层为中粗砂，渗透系数大，地下水丰富，井内涌水量较大，根据以往经验，沉井下沉到6 m以下会有大量地下水涌入井内，需采用6寸泵抽排水。

5)临时排水。

由降水井抽出的地下水、沉井内的明排水，接长软管将水排至临时排水管。

4 沉井的制作

1)垫木支模。最先下沉那一节的沉井井筒的重量较大，且土基的允许承载力小于井筒自重，在井筒的刃脚踏面下铺垫木，以扩大支撑面积。垫木可使用铁道上的枕木(其规格为16 cm×22 cm×250 cm)，也可用其他规格的材料制作。为确保垫木下的土面平整，也便于在井筒下沉时抽出垫木，常在垫木下铺设砂垫层，砂垫层采用颗粒级配良好的中砂。

垫木应在刃脚踏面中线的平面位置上对称、均匀铺设，几根组成一组。铺设的程序是：先铺设平面垂直轴线与刃脚踏面中心的4个交点处的垫木，再按等间距离设其他垫木，为便于在井筒下沉时抽出垫木，相邻垫木之间应有不小于30 cm的净距。在铺完垫木后，用砂和碎石把垫木与垫木之间的空隙填满，并使之呈密实状态，保持与垫木表面相同的高程。垫木的表面必须保证为一水平面，需进行测量、找平、其误差应控制在±10 mm以内。

2)脚手架工程。沉井总高度16.5 m，为顺利下沉中间不停歇，沉井结构需全部施工完成再开始下沉，井壁混凝土分三次浇筑，井壁高度在4 m以上需搭设内外脚手架，沉井内的脚手架采用满堂式钢管脚手架，立杆间距0.9 m。沉井外的脚手架采用双排钢管脚手架，立杆间距0.9 m。脚手架总高度与沉井高度相同，每层上下水平杆间距1.2 m。

5 沉井下沉

1)沉井距离路面太近，需采取打拉森钢板桩支护，防止下沉时泥沙、泥土塌陷造成路面损坏。

2)沉井在上部的一面加设长臂挖机操作平台，平台坡道采用建筑垃圾修筑，长臂挖机操作平台9 m×9 m，坡道8 m×30 m，平台高度同沉井高度，平台建筑垃圾随沉井逐步下降，沉井下沉到位后坡道平台建筑垃圾全部外运。

3)沉井内淤泥、流砂采用长臂挖机挖掘下沉至井下8 m，再用抓斗挖掘机挖泥下沉至井下15 m。最后采用人工挖掘40 t吊车吊运出泥土至井下17 m。沉井下沉时井外涌入井内大量泥沙，挖泥量远大于沉井内部的体积。挖泥量应按沉井外围3 m全部挖出计算。挖淤泥流砂体积V=11.3 m×11.3 m×H(H为沉井总高度)。沉井周围不宜堆置大量泥沙，挖出的泥沙如果堆在沉井周围会对外围井壁产生挤紧作用，不利于沉井下沉，且对市容环境造成影响。采用泥浆车、自卸汽车将挖出的泥浆装车外弃。挖掘过程中的弃土应与下沉过程中使用的触变泥浆分开，待泥浆沉淀处理后用专用车尽快运至获准的地点。

6 沉井的纠偏

沉井在制作和下沉过程中允许的偏差范围见表1，对产生的偏差应及时的进行纠偏。

7 沉井封底

1)封底前的准备工作。

沉井采用两次封底，第一次为素混凝土封底，厚度1 m～1.5 m，采用商品混凝土标号C35P6早强。第二次为钢筋混凝土底板封底，厚度0.6 m，采用商品混凝土标号C50P6早强。

表1 沉井允许偏差范围

当沉井下沉到设计标高后，井内继续降水，保持较低的地下水位，清除井底余土，整平土基使土基面由沉井内壁四周向集水井倾斜，在集水井处为最低点。由集水井向井壁四周辐射挖排水沟，然后在土基上铺5 cm～10 cm粗砂或细石，在其上及排水沟底和壁上铺土工布，而后在土工布及排水沟内填铺碎石或卵石滤料(滤料的厚度应根据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过滤料层及排水盲沟汇集到集水井中，用泵排出。为防止浇筑混凝土时污染滤料，防止新浇筑的混凝土在凝固前被地下水冲刷，应在滤料上铺土工布或塑料布，作为混凝土和滤料的隔离层，在隔离层上浇筑混凝土垫层和钢筋混凝土底板。垫层和底板应留出集水井的位置，待强度达到要求时封底。

2)沉井底板钢筋混凝土浇筑。

当沉井沉到设计标高后，经2 d～3 d稳定后，8 h内沉井自沉累计不大于10 mm时方可进行素混凝土与钢筋混凝土底板的施工。

沉井底部设3个集水井，深2 m，井间以盲沟连通，插入φ800的四周带孔眼的钢管(顶部有法兰头，标高低于设计底板顶15 cm)四周填以卵石，使井底的水流汇集在井中用泵排出，保持地下水位低于基底面以下30 cm。

在设计底板下先浇筑素混凝土封底，集水井不得填埋，并继续排水。垫层的表面应平整，强度达设计强度的25%以上时才允许在上面绑扎底板钢筋。

底板浇筑应在整个沉井面积上分层，同时，不间断的进行，由四周向中央推进，层厚30 mm～50 mm，以振捣棒捣实。混凝土采用自然养护，期间应继续抽水，待底板混凝土达设计强度70%以上时，能满足抗浮要求时方可逐个封填集水井。上部用混凝土填实捣平。

3)沉井外围的回填。

沉井下沉过程中，周围2 m～3 m土体会塌陷，塌陷深度按2/3沉井总高度计算。采用级配碎石回填沉井周围并分层夯实。

8 沉井盖板制安

因现场无施工场地，沉井盖板需在场外定制，汽车运输至施工现场，运输距离20 km，人工配合50 t吊车安装盖板。

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，高级工程师

1009-6825(2015)04-0102-02

TU833.12

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