浅谈水利工程沉井施工技术措施

2015-10-31汪同顺施展

建材与装饰 2015年15期

关键词：挖土沉井模板

汪同顺　施展

（河南省水利第二工程局河南省郑州市　450016）

浅谈水利工程沉井施工技术措施

汪同顺施展

（河南省水利第二工程局河南省郑州市450016）

水利工程沉井施工技术是深基础构造物施工方法之一，它具有占地面积小，开挖土方量少，对邻近构造物及附近地质条件影响及破坏力小，且施工方法简单，容易操作，工程造价低等特点。本文结合实际的工程案例，对水利工程沉井施工技术措施进行了详细的分析，仅供参考。

水利工程；沉井施工；措施

南水北调穿越白河顶管工程施工长度为750.543m，管道采用JPCCP管（DN1800），管道工作内压为0.8MPa，水平顶进长度660m。顶管工程两端设圆形工作井和接收井各一座，均为沉井施工，内径均为10m。

1　工程概况

本工程沉井法井体采用4次预制，4次下沉的施工方法。沉井采用不排水下沉、干封底方法。井内取土拟采用用高压喷水枪破碎砂性土，再用泥浆泵将冲出的泥浆抽出，排到指定地点。为保证沉井稳定性满足沉井浇筑要求，应将刃脚下土回填密实，并采取填土或者灌砂的措施。井内取土拟采用高压水泵，人工配合。沉井下沉前，在顶部设置沉降观测点，以控制沉井均匀下沉，及时纠偏。沉井下沉至设计标高并趋于稳定时方可混凝土封底，沉井的施工质量，应符合沉井施工验收规范要求。

2　沉井制作

2.1模板施工

沉井制作采用木模与扣件式脚手管及D25二级钢配套使用，钢筋接头处采用焊接方式固定。木模板所承受的施工荷载主要来源于振捣混凝土时产生荷载；新浇筑混凝土对模板侧面的压力；泵送混凝土具有较高的运送速度，浇筑时会对模板产生一定强度的冲击力。新浇筑混凝土对模板的侧向压力，依靠设置在模板外侧的扣件式钢管及D25二级钢组合成两根为一道梁肋，纵横交叉，在交叉点处布设M16拉条螺栓镶嵌“山”字头水平对拉，拉条螺栓间距为900/600mm，抵御该侧向压力。拉条螺栓锚入混凝土中点处焊50×50×4钢板止水；沉井支模先支井体内模，一次支到比施工缝略高100mm处，竖缝处用90mm×90mm方木支撑在内部脚手架上或用胶布封堵，外模亦一次支到施工缝略高100mm处；浇筑混凝土之前应对模板进行质量验收，检查时应按图纸仔细核对控制尺寸和模板的垂直度和平整度，施工和设计布置的预埋件，预留孔安放位置准确，固定可靠；对较大的孔洞底部增设助捣孔，便于捣实孔底混凝土；一般在混凝土浇捣完成以后的第二天或第三天（视当时气温而定）后，可以放松沉井墙板的拉条螺栓，拆卸模板和扣件式钢管。操作顺序是自上而下，由内向外拆卸模板和扣件式钢管。注意拆除模时，不要用力敲打或将新浇筑的混凝土表面碰伤。在有止水带处模板应小心拆除不要损伤混凝土，必要时保留模板待混凝土强度提高以后再拆除。模板拆除后及时在螺栓根部将混凝土表面凿成半径3cm、圆形深3cm的凹坑，然后割除拉条螺栓，用防水砂浆补坑。对于较大孔洞口悬空部分的混凝土底模应按要求，当混凝土强度达到70～100%设计强度时，方可拆除之；拆除后的模板、钢管脚手、五金配件，应及时清理，堆放整齐，对破损的模板要及时处理。并在沉井底部喷涂标志，已监测沉井位移；结构模板的支模要求：支模前必须弹好轴线、边线及标高控制线。模板拼装要求严密、平整，防止漏浆，板模拼缝宽度大于2mm的应用胶带粘结堵严。模板安装前应在其表面涂脱模剂，并保持模板内侧面的清洁，封模前必须做好隐蔽工程验收。所有模板均用钢管支撑，以防混凝土浇筑时模板跑模。模板底标高断面尺寸、平整度均符合设计要求和施工规范规定。内衬模板混凝土浇捣前，利用支架体系用可调丝杆两端撑住，防止模板移动。预埋件按设计要求绑扎或点焊在主筋或箍筋上，点焊时不得损伤钢筋。

2.2钢筋混凝土施工

2.2.1钢筋加工

本工程钢筋加工采用现场加工，现场配备1台钢筋弯曲机、1台钢筋切断机、2台电焊机。钢筋连接接头应错开35d，同一断面受力钢筋接头面积不得超过钢筋总面积的50%。钢筋翻样根据设计图纸要求及规范标准进行翻样，填写加工单经复核后交施工班组加工。钢筋加工的规格、尺寸、搭接、锚固长度，必须符合设计及规范要求。

2.2.2钢筋连接

d≤25的钢筋搭接长度为：HRB335，受拉区45d，受压区40d，采用绑扎；d＞25的钢筋用单面焊接10d。钢筋下料长度应符合钢筋绑扎或焊接的搭接长度，如采用钢筋对焊、下料长度应满足烧化留量，顶锻留量等长度要求。

2.2.3钢筋绑扎

钢筋绑扎施工严格按设计要求的钢筋排列间距顺序自下而上施工。钢筋保护层厚度、位置及标高要从严控制。扎丝规格、长度必须满足设计及施工规范要求。严禁偷工减料，严禁漏扎，现场设专人监护，对钢筋的锚固，搭接长度，连接方法，钢筋数量尺寸、绑扎等全面检查。施工过程中设计要求设置附加箍或吊筋处，应按要求设置，数量、位置、尺寸应符合要求。

2.2.4混凝土施工

沉井结构采用C30混凝土，抗渗标号S6。采用商品混凝土。沉井混凝土浇注时应对称分层均匀施工，每层厚50cm，以免造成地基不均匀下沉或产生倾斜。井壁及底板混凝土必须振捣密实，防止蜂窝麻面，混凝土浇毕后，应及时养护。采用插入式振动棒时，振动棒插入间距不大于其作用半径1.5倍，与模板的距离不大于其作用的半径的0.5倍。为保证混凝土密切结合，在以下部位须对混凝土表面凿毛、按施工缝处理。施工缝处混凝土应振捣密实，浇注第二次混凝土前应清理施工缝，将表面松散浮离部分凿掉，再洒水，确保新老混凝土结合良好。混凝土采用草包养护，冬、夏季分别采用保温或保湿措施。

2.2.5其他要点

混凝土浇筑时，应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况，当发现有变形和移位时，应立即停止浇筑，并应在已浇筑混凝土凝结前修整完好。用振动器振捣密实，振动器应插入下层50mm。保证保护层厚度及钢筋位置的正确性，浇筑过程中发现有预埋件偏位或预留孔洞偏差等情况，应及时纠正。混凝土浇捣时采用振动棒振密实，振动棒宜快插慢拔，同时注意振动棒移动间距和振捣时间，一般以混凝土面不再冒出气泡为止。振捣时严禁漏振并禁止碰撞钢筋和模板。浇筑节点处的混凝土时，若钢筋较密集，有必要对钢筋间距做适当调整，以利于浇灌混凝土和进行振捣。加强混凝土的级配管理和坍落度控制，混凝土标号按设计要求，确保混凝土的可泵性。在整个施工过程中每隔2～4h进行一次检查，发现坍落度有偏差时，及时与拌站联系加以调整。底板应做好混凝土表面收尾工作，振捣后应用刮尺刮平，待初凝前再用木蟹等压实、抹光，防止混凝土表面产生收缩裂缝。振捣时间宜控制在15～30s内，振捣至砂浆上浮石下沉，且不再出现气泡为止。在井壁凝土浇筑过程中，应注意控制各结构段的下料高度，两侧的下料高差控制在50cm内，防止因为混凝土高差过大而对模板和排架产生过大的偏心挤压，造成跑模或走样等质量问题。

3　沉井下沉施工

（1）首先凿除素混凝土垫层，素混凝土垫层的凿除流程如图1。

图1　

（2）注意在凿除混凝土时应该对称施工，在凿除时原则上由周边向井壁施工，凿除时由专人负责，测量要求在此期间加强观察，当沉井发生倾斜时，应及时调整凿除位置，尽可能使沉井平稳的切入土中。

（3）用高压射水冲碎土层后，再用水力吸泥机将泥浆及土的水块排到井外，使井下沉。井内设两台高压水枪，高压水枪通过进水管路与水泵相接。两工人持枪分别向两对称方向冲泥。冲泥从沉井中间开始，并逐渐向四周加深和加宽。加深加宽的过程应符合对称原则，直至沉井周边刃脚位置，形成锅底状。土经水枪射水破坏后变成泥浆流向中部，设一台水力泥浆泵（直径150mm）吸到沉井以外地面上的泥浆池内，经沉淀后再排出。

（4）初沉时，井下沉系数大，重心高，稳定性差，当井高差值> 25mm时就应该及时纠偏。纠偏的方法主要采用选择挖土区域，一般由不均匀对称地挖土；利用不同的挖土深度，对高处多挖土，对低处少挖土，调整井内刃脚踏面的土反力分布状况，使得沉井改变倾斜状态，逐步过渡到竖直方向下沉。

（5）初下沉阶段测量要求每间隔4h测一次，平面位移每24h测一次，当测量报表反映沉井偏差超限时，应及调整取土部位，一般取土底面高差不宜大于50cm。限制挖土锅底深度不宜超过1m，以防止沉井突然发生突沉事故，确实做到勤冲、勤测、勤纠冲土均匀，控制好高差。

（6）初沉阶段对沉井下沉的阻力极大多数来自井底刃脚踏面，并且伴随着下沉进尺量的增加，井外侧向摩擦力增加。上述的土反力亦会相应减小，其合理的分布将变为踏面土反力不变或少变，底面的土反力则明显减小。在施工中通常采用调整锅底挖土的尝试、形状来改变上述土反力的分布状况。初沉阶段井高差测量每2h进行一次，并及时出单递交给施工现场负责人。井平面位移2～3d测量一次，其余同上处理。在该阶段未期至少每天要测报一次。

（7）沉井下沉时，由于沉井重心分布不均匀，所以在挖土施工中，先从中间向四周开挖，每层厚0.4～0.5m，沿刃脚周围保留0.5～1.5m的土堤，然后再沿井壁每2～3m一段向刃脚方向逐层开挖，使得沉井在重力作用下均匀垂直挤土下沉。施工时应随时观测下沉情况，若发现倾斜，及时采取纠偏措施。施工中作好沉井下沉的记录工作，画出下沉的速度图，为终沉施工提供可靠的数据依据。由于沉井自重大，土质差，沉井下沉时须特别注意突沉和超沉。

（8）当沉井的进尺到最后2m时即进入终沉阶段，终沉初定刃脚踏面比设计高程抛高200mm为警示标高。在终沉时，井点降水应满负荷工作，确保土体的稳定。挖土锅底形状由“凹”面逐步过渡到“凸”形反锅底，并且适当放慢取土速度和数量。终沉阶段是沉井的关键时刻，故一定要加强观测，测量在最后阶段应每隔不少于1h，提供一份测量报告，严格控制沉井的下沉速率。

（9）下沉过程中在每层土的平台上修一300mm×300mm的横向截水沟，在沟的两端各设一800×800×600（高）的集水坑，随时将坑内的水排出坑外。