潮汐环境下集水坑电梯井坑预制钢板沉箱施工工法-灵山湾悦府

潮汐环境下集水坑电梯井坑预制钢板沉箱施工工法
1.前言
沉箱技术多用于码头、港口、桥梁工程，近年来我国经济快速发展，建筑业与市政工程、水利等工程技术交流日益加深融合，沉箱技术已多用于高层和超高层建筑，对地下室埋深较大，基础施工阶段处于地下水位以下的集水坑、电梯井起到良好的降水和止水作用，对于位于沿海的建筑，沉箱技术也可用于解决强透水地质环境下集水坑、电梯井坑施工时潮汐水涌出问题。

沉箱的材质种类多种多样，主要为混凝土沉箱、钢板沉箱、陶瓷沉箱，钢板沉箱它结构质量轻便、吊装方便，结构强度高不宜破坏。

青岛东捷建设集团通过在灵山湾悦府项目，使用预制钢板沉箱技术运用，获得良好的效益。

本工法采用预制钢板沉箱替代砖胎膜、减少了受潮汐水对集水坑和电梯井坑施工干扰，降低集水坑、电梯井坑的潮涌渗水机率，降低了工程成本，加快了项目整体施工进度，效果显著。

本工法主要对预制钢板沉箱技术进行阐述。

2 工法特点
2.0.1钢沉箱厂家预制现场吊装，施工工艺简单，工人技术要求低、大大缩短施工工期。

2.0.2沉箱替代砖胎膜，结构坚固安全，减少开挖面积减轻对原地基的扰动，对深集水坑和电梯井有更好的安全保障。

2.0.3钢板沉箱可以切割拆改，受灌注桩影响小。

2.0.4沉箱减少了受潮汐水对集水坑和电梯井坑施工干扰，同时基础垫层和钢沉箱一起浇筑降低了降低集水坑、电梯井坑的潮涌渗水几率，沉箱内部干槽作业有利于后续工序的施工。

2.0.5环保、节材上沉箱采用钢材制作工厂加工减少了施工现场对环境的破坏，沉箱钢支撑可拆除在利用，节约了材料。

3 适用范围
本工法适用于潮汐环境下集水坑和电梯井施工或地下水位以下的集水坑、电梯井施工
4 工艺原理
预制钢板沉箱是利用钢材强度高，结构防水强的特点，将钢材焊接成箱形状，
利用与基础垫层同时浇筑形成四周封闭的防水层，提高了集水坑、电梯井坑的防水防渗能力。

5 工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
沉箱图纸设计→沉箱制作→基坑开挖→第一次垫层浇筑→定位放线→箱体吊装→基础浇筑→土方回填压实→临时支撑拆除
5.2操作要点
5.2.1沉箱图纸设计
据集水坑、电梯井坑的剖面详图确定沉箱的平面尺寸、底标高，在《基础平面图》中绘制沉箱轮廓线，明确沉箱侧壁位置处基础筏板底标高、后浇带下卧、挡土墙下卧、其他沉箱侧壁等情况后计算出沉箱各边顶标高，考虑到吊装、按装、结构安全等，最后绘制出钢板沉箱的平面图、立面图、剖面图如下图5.2.1所示。

图5.2.1钢板沉箱的平面、立面、剖面示意图
5.2.2沉箱制作
沉箱选择专业的制作厂家，工厂加工制作，制作前及时沟通交底制作厂家。

钢板沉箱制作加工如图5.2.2所示
图5.2.2钢板沉箱制作示意图
5.2.3基坑开挖
基坑开挖坑底的平面尺寸因较设计图纸集水坑大小向外扩大500mm和集水坑侧壁基础厚度，边坡放坡系数为1:1具体开挖如图5.2.3所示
图5.2.3集水坑、电梯井坑开挖放坡示意图
5.2.4第一次垫层浇筑
基坑开挖完成达到设计标高后清理基层，浇筑采用一次性浇筑完成，浇筑高
度400mm，混凝土选用强度等级为C30抗渗等级为p8的抗渗混凝土。

混凝土终凝后对垫层进行凿毛处理。

5.2.5定位放线
根据沉箱优化图纸和基础图利用全站仪放出沉箱位置。

5.2.6箱体吊装
箱体采用施工现场塔吊作为沉箱吊装设备，吊装时由指挥人员单独指挥，落入基坑后塔吊缓慢下降，安装人员根据垫层标线调整箱体位置，当箱体位置符合要求后，测定箱体水平和标高，当水平标高不满足要求时箱体地下采用垫片调整高度和水平。

沉箱吊装如图5.2.4所示
图5.2.4钢沉箱吊装示意图
5.2.7基础混凝土浇筑
在退潮时进行沉箱底部防水混凝土基础浇筑，混凝土浇筑同样均为一次性浇筑，浇筑高度300mm，混凝土强度等级为C30抗渗等级为p8的抗渗混凝土，浇筑完成后表面覆膜养护。

浇筑时复核钢板沉箱的平面位置及标高，防止沉箱偏位。

沉箱基础混凝土浇筑如图5.2.5所示
图5.2.5钢沉箱基础浇筑示意图
5.2.8土方回填
基坑回填选用基槽内的同类土回填，回填时分层回填厚每层厚度不大于250mm，夯实机具选用蛙跳式打夯机夯实，保证回填强度满足地基承载力要求。

土方回填如图5.2.6所示
图5.2.6钢沉箱基坑回填完成示意图
5.2.8临时支撑拆除
土方回填完成后，采用切割机将沉箱内型钢支撑、吊环切除，并打磨切口使其平整，保障后续防水施工。

临时支撑拆除如图5.2.7所示
图5.2.6钢沉箱临时支撑拆除完成示意图
6.材料与设备
6.1主要材料
表6.1施工主要材料表
表6.2施工主要设备表
7.1质量标准
7.1.1《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB50204-2015
7.1.2《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2011
7.1.3《地下工程防水技术规范》GB50108-2008
7.1.4《钢结构设计规范》GB50017-2014
7.2质量控制措施
7.2.1钢板沉箱制作前钢板沉箱深化设计图由技术总工复核无误后，安排技术人员负责现场技术指导作业人员在专业钢结构厂房进行深化加工。

7.2.2钢板沉箱制作时，钢板材质需送检满足设计要求，沉箱运送进场时现场材料员查验钢板的各个焊口焊缝饱满合格后方可入场。

7.2.3第一次垫层浇筑完成后，垫层混凝土进行凿毛处理，保障能与第二次基础混凝土更好的结合。

7.2.4沉箱吊装定位前采用全站仪重新校验定位线是否准确，技术人员提前对吊装人员进行沉箱位置方向、高度进行交底并且吊装时旁站指导吊装定位。

7.2.5吊装定位完成后，由测量员对定位位置和标高重新复核校正。

7.2.6钢板沉箱进场时，根据沉箱深化设计图纸检查其临时支撑是否符合设计要求。

7.2.7土方回填时，观察沉箱变形有无变形迹象，当沉箱开始出现变形时停止土方回填，并且于施工现场增设焊接临时支撑以确保沉箱质量。

7.2.8根据当日潮汐情况，在退潮时进行沉箱底部防水混凝土基础浇筑，浇筑时复核钢板沉箱的平面位置及标高，防止沉箱偏位。

7.2.9抗渗混凝土的原材，配合比与施工质量应符合设计与规范要求。

7.2.10混凝土浇筑时对塌落度要严格控制，严禁出现加水现象。

7.2.11砼浇筑过程中，按规范要求对砼进行振捣密实，沉箱根部防水薄弱部位加强振捣。

8.安全措施
8.0.1加强安全教育，强化安全意识。

工作人员上岗前必须进行安全技术培训和安全教育，牢记“安全第一”的宗旨，特种作业人员必须持证上岗，施工人员进入现场必须佩戴安全帽。

8.0.2施工期间应以防触电，防机械事故和现场保护为安全重点，切实做好防护措施
8.0.3吊装作业时，应由专人指挥、专人监督，吊装前检查吊绳和吊钩是否有起毛和裂纹，在确定已安全情况下起吊。

8.0.4遇六级以上的大风和大雾天气时，应吊装工作，雨后应先清理施工现场，略干不滑时再进行工作。

8.0.5基坑边临边作业应设置防护围栏和安全网。

8.0.6所有现场作业人员和机械操作手严禁酒后上岗。

8.0.7沉箱等材料堆放规范，严格按照规划区域放置，材料放置做到上覆下垫的要求。

9.环保措施
9.0.1执行JGJ 146-2004《建筑施工现场环境与卫生标准》和青岛市《市政工程文明施工管理规定》
9.0.2现场路面硬化率满足施工要求，采用封闭围挡，并及时洒水防尘、清理建筑垃圾，保证作业面的清洁。

9.0.3 混凝土中掺加粉煤灰以代替部分水泥，做到废物的综合利用，减轻环境污染。

9.0.4工程化加工减少材料浪费和占用施工现场场地减少现场环境污染
9.0.5进场前做好员工环保教育，提高员工环保意识。

9.0.6加强机械管理，改进施工工艺，减少施工过程中的噪音。

噪声控制符合国家标准。

9.0.7施工作业面应做到工完场地清，对于多余或拆除下来的材料及时运到指定地点堆放整齐，做到文明施工。

9.0.8 冲洗出场区的混凝土运输车，防止污染周边的市政道路。

冲洗混凝土泵车、输送管等的污水应流入现场的明沟及沉淀池中。

9.0.9 人为产生的固体废弃物应该集中收集，处理，严禁随意倾倒。

10 效益分析
10.1 经济效益
采用预制钢板沉箱代替传统砖胎膜工艺，减少了基坑降水的成本，降低了集水坑、电梯井潮涌渗水机率，加快了施工速度，减低了各种管理成本。

以灵山湾悦府一期B区工程为例，由于采用本工法单个集水坑基础完成比计划工期提前了2天，单个电梯井基坑基础完成比计划工期提前了3天，基础比计划共计提前15天完成，其经济效益分析见下表10.1：
表10.1 经济效益分析表
10.2其它综合效益
10.2.1使用预制钢沉箱技术，满足建筑施工低碳、节能等环保要求。

10.2.2 从社会效益分析，使用预制无底钢沉箱技术，施工质量高，安全文明施工效果好，降低了工程成本，加快了项目整体施工进度，效果显著。

本工法技术的推广应用将促进沿海区域受潮汐影响建筑基础施工技术的进步，经济、社会及环保效益明显。

11 应用实例
11.1 青岛灵山湾悦府项目一期B区工程
11.1.1 工程概况
青岛灵山湾悦府项目一期B区项目位于青岛市西海岸新区灵山湾，滨海西路以北，滨海二路以南，建筑功能为住宅、地库。

该工程地下车库一层，层高3.6m，建筑面积约23000㎡；地上共6栋主楼（4#、5#楼10层、6#与7#楼26层、13#楼27层、14#楼33层），建筑面积约71000㎡。

该工程地下车库及高层基础采用桩基承台+防水板，4#楼、5#楼小高层基础采用桩基础+承台梁+防水板。

11.2.2 施工情况
该工程于日期2021年11月20日开工地下室内电梯基坑、集水坑数量较多，共计70个，集水坑、电梯井坑底标高-0.8m，地下室南侧挡土墙距海边约50m，基础土质为素填土，土壤渗透系数为8×10-2cm/s，透水能力极强，西海岸新区灵山湾海域的潮汐每12小时一次涨落，基坑开挖后受潮汐影响时间长，坑内水位反复涨落，基坑开挖后地下水位0.2m，涨潮后基坑水位2.41m，施工期间每天基坑内有6个小时保持在高水位。

该工程电梯基坑、集水坑采用预制钢板沉箱工艺施工。

11.1.3 工程应用效果
通过工程实践证明，预制钢板沉箱工艺有效的减少了受潮汐水对集水坑和电梯井坑施工干扰，降低集水坑、电梯井坑的潮涌渗水机率保障了施工质量，加快了施工进度。

11.2青岛灵山湾悦府科创中心（商务办公区）工程
11.2.1.工程概况
位于青岛黄岛区，滨海二路以南，辛屯山路西，占地面积 28581.40 ㎡，总建筑建筑面积 162121.22 ㎡，包含办公楼、展示中心、办公配，项目地上建筑面积为 128859.86 ㎡，地下建筑面积为 33261.36 ㎡
11.2.2.施工情况
该工程距海边约1000m，基础土质为素填土，透水能力极强，基坑开挖后受潮汐影响时间长，坑内水位反复涨落，施工期间每天基坑内有长时间保持在高水位。

该工程电梯基坑、集水坑采用预制钢板沉箱工艺施工。

11.2.3.应用效果
本工法在该工程中的应用取得了很好的效果，集水坑电梯井渗漏降低了 95%以上，有效的减少了受潮汐水对集水坑和电梯井坑施工干扰，加快了施工进度，达到了节约成本、提高工效等施工效果，取得了良好的经济和社会效益。