钢筋混凝土沉井(不排水下沉)施工

钢筋混凝土沉井（不排水下沉）施工

孙磊张荣根

江苏苏州第一建筑工程集团公司

[摘要]通安泵房基础工程为钢筋砼内阶梯式沉井，是苏州市水环境综合整治工程——引水泵站工程之单项工程，本工程采用分节制作筒身、不排水下沉的施工方法。

[关键词]分节制作排水下沉不排水下沉下沉摩擦力测量控制封底

1、工程概况

工程位于苏州市相城区通安镇街西村，南为金墅取水站，西为太湖，北面为渔民新村，场地为农田，古北角一部分为鱼池。本工程由上海市政工程设计研究院苏州自来水公司给排水设计院设计。沉井的平面尺寸为25.45×23.6m，刃脚底标高为▽-8.10m，全高12m，壁厚为：刃脚部位1.2m、▽-4.90～▽-0.35部位1.0m、▽-0.35～▽+3.90部位0.6m。砼沉井墙壁及底板均采用C25号密实砼、抗渗标号S6，沉井底采用水下封底用C15砼。

1.1土层分布情况

江苏纺织工业设计院进行地基土层的勘探，地基土层的分布：

（1）素填土：新近沉积土，软塑，高压缩性，fk=90(Kpa)工程性能较差，不能利用，厚度0.8～1.4m。

（2）淤泥：饱和，流塑，高压缩性，为局部薄层的不良地质层，工程性能差，厚度0.4～0.5m。

（3）粘土：可塑，饱和，中压缩性，fk=200(Kpa)，工程性能良好，为理想的天然地基持力层，厚度2.10～4.20m。

（4）粉质粘土夹粉土：可塑～软塑，饱和，中压缩性，fk=140(Kpa)，工程性能一般，厚度1.6～3.80m。

（5）粉质粘土：软塑，饱和，中压缩性，fk=120(Kpa)，工程性能一般，厚度0.70～2.0m。

（6）淤泥质粉质粘土夹粉质粘土：饱和，流塑～软塑，中压缩性，fk=90(Kpa)，工程性能差，厚度1.90～3.90m。

1.2水文地质条件

拟建场地地下水位为黄海高程0.73～1.58m，该水位为上层滞水和潜水的混合水位，地表水与地下水有密切关系，受降水及灌溉影响。本处地下水对砼无侵蚀性。

2、下沉方案的选择

沉井下沉分为排水下沉和不排水下沉两种施工方法。排水下沉适用范围：①渗水量不大（每平方米≤1立方米/分钟）的土；②稳定的粘性土如粘土、粉质粘土以及各种岩质土；③渗水量很大而排水并不困难的砂砾层。不排水下沉适用范围：①严重的流砂地层；②渗水量大的砂砾层；③地下水无法排除或大量排水将影响附近生活、生产和建筑安全。

本工程的实际情况是：沉井最终下沉量为11.7米，由工程地质勘探报告知地质性能一般，地层有较严重的流砂，沉井周围水资源较丰富，大量抽除地下水非常困难，沉井周边取水方便，排污也很方便，主要是不污染周边的环境，降低工程造价，质量、安全也能得到有效的保证，所以确定采用不排水下沉方法。

3、沉井施工

3.1沉井制作

本沉井制作总高度为12m，根据设计要求及工程地质条件分三次制作、一次下沉，第一节制作高度为5.2m，第二节制作高为3.6m，第三节制作3.2m。为减少沉井四角的集中应力及沉井下沉的摩阻力，四角采用圆角。

模板施工要点：模板与已经浇筑好的混凝土接触处垫50毫米宽泡沫塑料带，防止漏浆。第一节沉井筒壁应按设计尺寸周边加大10—15毫米，第二节相应缩小一些。

钢筋施工要点：在沉井墙板旁预先绑扎钢筋骨架和网片，竖筋一次绑扎到位，水平钢筋分段绑扎，与前一节井壁连接伸出的插筋采用电渣压力焊连接，接头错开1/4，内外钢筋之间加设Φ14钢筋铁码，1.5米间距一个。钢筋应控制好垂直度和水平度。

混凝土施工要点：采用泵送混凝土浇筑，将混凝土分成4段对称均匀分层浇筑，每层控制的厚度为30厘米，一次连续浇筑完成，等到第一节混凝土强度达到70%再浇筑第二节，在浇筑下一节混凝土前，先浇筑一层减半石子的混凝土。在上下节水平缝处设钢板止水带。

制作质量验收结果（数据为最大的偏差）为下表所示：

D—沉井外径（m）；

H—沉井下沉高度（m）；

R—刃脚反力（KN）；

f—井壁与地基土的摩擦系数(KN/ m2)。

K=(Q-B)/(T+R)=(Q-B)/[T+L×(H-2.5)×f0]≥1.15

式中：Q=48000KN；

B=12000KN；

R=10009KN；

f0=15Kpa；

H=11.7 m；

L=πd=98m

K=(48000-12000)/ [10009+98×(11.7-2.5)×15]=1.70>1.15

经计算下沉系数较大，因此下沉冲泥时应统一协调，隔墙、刃脚部位应严格控制取土，取土时遵循“先锅底，后掏底梁、对称取土、均匀下沉”的原则，在沉井偏差不大的情况下，向四周分层、对称、均匀取土、刃脚部位必须保留2.0米左右的土堤。

3.3沉井下沉

3.3.1工作原理

用高压水泵将高压水流通过进水管分别送进沉井内的高压水枪和吸泥机，利用高压水枪射出的高压水流冲刷土层，使其形成一定稠度的泥浆汇流至集泥坑，然后用吸泥机将泥浆吸出，从排泥管排出井外。

3.3.2下沉准备

（1）清除井内散落的混凝土、脚手管、木板等杂物。

（2）井壁上的对拉螺栓应割掉，并作抗渗处理，刃脚部位的预插筋加装PVC防护套管，以防钩破潜水服等。

（3）井内外均应设置钢梯，并加防护栏。设计好下沉排泥管路，确保排泥畅通至指定排泥场地。

（4）沉井四角短边设立下沉标尺，用水准仪控制沉井下沉量，用经纬仪控制沉井四角位移，及时调整，保证其偏差在规范允许的范围内。

3.3.3垫架、排架的拆除

沉井混凝土强度达到100%后垫架方可拆除，刃脚下的垫架的拆除应分区、分组、对称、同步进行。将垫木底部的土挖去，利用人工或机械将垫木抽出，抽出时应进行下沉观测，注意下沉是否均匀。

3.3.4下沉速率控制

目的：通过控制井内取土，使沉井下沉速率保持在一定的范围内，从而保证下沉偏差符合设计及规范要求。

（1）初沉阶段：即下沉深度2.0米内，为使沉井形成稳定准确的正常轨迹，此时应以慢为主，速率控制在0.3米/天。

（2）中沉阶段：即距设计标高2.0米前，速率可加快，控制在0.5—0.8米/天范围内。

（3）终沉阶段：即距设计标高2.0米时，此时应减慢下沉速度，控制在0.2—0.3米/天，以纠偏为主，做到有偏必纠，严格控制底梁、隔墙下取土，锅底挖深应减小。沉井下沉离设计标高0.1米时应停止下沉施工，靠自重下沉至设计标高，下沉达到设计标高，经24小时沉降观测，沉降量不大于10毫米后进行封底施工。

3.3.5遇到问题的预防和处理措施

在沉井下沉各阶段，应及时加强观测，若发生偏移应立即采取措施予以纠正。

（1）沉井倾斜：即沉井垂直度出现偏差、歪斜。因此应加强观测资料的校核和分析，在刃脚高的一侧加强取土，低的一侧少取土或不取土，待正位后再均匀分层取土下层。

（2）沉井偏移：即沉井轴线产生位移现象。首先加强测量资料的校核，然后控制沉井不再向偏移方向倾斜，当几次倾斜纠正后即可恢复到正确位置。

（3）沉井下沉过快：即沉井下沉速率超过挖土速度，出现异常情况，则应控制底梁等处取土。及时将下沉方法改为注水下沉，增加浮力。

（4）沉井下沉过慢：沉井下沉至一定深度后，井壁与土体摩阻力增加，可能导致下沉缓慢。此时可以采用的方法是：在井壁四周压触变泥浆护壁、设置空气幕降低井壁与土的摩阻力或在沉井顶部压铁