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摘要:团结路污水泵站分为地下泵房及地上管理房两部分,其中地下泵房采用沉井法施工。通过本工程的实践,我对沉井施工法有了一定了解,同时也提出一些个人的看法和心得。
关键词:沉井、刃脚、降水、混凝土浇筑、封底
中图分类号:TU37文献标识码: A
1、工程概况和工程特点
本工程为团结路污水工程配套的工程,位于团结路的一侧。该泵站分地下泵房及地上管理房两部分,附属工程包括进、出水管,配电房、室外道路、安装、顶管及绿化。用地面积为1201.06m2建筑面积172.76m2,工期152天。
泵房钢筋混凝土井筒外形尺寸为13.74m10.04m,井筒下部刃脚段壁厚90cm,上部井壁厚50cm,底板及井壁砼为C25S6,
地质情况:本工程场地土层很复杂,沉井范围主要分布有粉质粘土、粉质粘土夹粉土等土层,具体可分为5个工程地质层,现由上而下分别描述评价如下:
①填土层,大部分地段为混凝土覆盖,其下含碎石、碎砖等厚约0.5米,下部为素填土层,黑灰色,松软状。
②粉质粘土层,场区普遍分布,黄褐色,含铁锰质结核,夹青灰色条纹,硬塑状,层厚2.8-3.2米,地基土承载力特征值fak=260Kpa,压缩模量Es=9.50Mpa,本层土工程地质特性良好,可为一般建筑物的浅层基础持力层。
③粉质粘土层,场区普遍分布,灰黄色为主,铁锰质浸染,可塑状,层厚1.8-2.0米,地基土承载力特征值fak=200Kpa,压缩模量Es=7.00Mpa,本层土工程地质特性稍好。
④粉质粘土层,场区普遍分布,灰黄色一浅灰黄色为主,略具层理,可塑状,层厚1.8-2.0米,地基土承载力特征值fak=170Kpa,压缩模量Es=5.90Mpa,本层土工程地质特性一般。
⑤粉质粘土夹粉土层,场区普遍分布,青灰色-灰色,含少量云母碎屑,偶夹贝壳,具微层理,流塑状,层厚4.7-5.2米,地基土承载力特征值fak=125Kpa,压缩模量Es=6.40Mpa,本层土工程地质特性稍差。
2、泵房沉井施工方案
沉井按以下步骤进行施工:
施工准备 土方开挖 井点降水砌刃脚垫层支刃
脚模 扎第一节钢筋 立 模浇混凝土养护拆模
挖土、下沉扎第二节钢筋立 模 浇混凝土
养护拆模 挖土、下沉 扎第三节钢筋 立 模
浇混凝土 养护拆模浇底板垫层砼扎钢筋 浇底板砼
养护 封底 井内、上部结构施工
2.1基坑开挖
根据团结路污水泵房设计施工图要求及现场实际情况,基坑采用机械开挖,辅以人工修整,开挖放坡为1:0.67。由于施工现场紧邻河道、道路,现场无堆方所需场地,故开挖土方均需机械外运10KM弃土,在基坑开挖前先由机械拆除原场地障碍物及清理各种建筑垃圾。
由于泵房施工周期较长(超过3个月),因此基坑四周土壁暴露晾晒时间较长,为防止基坑四周土壁塌方,决定基坑四周按1:0.67放坡,同时为满足沉井正常施工(如垫木设置)及井点降水布置等要求,基坑工作面宽度不能少于2M。
2.2排水
根据地质资料及先前的顶管施工情况反映,本次沉井要穿越粉砂土层,故本工程排水分为基坑排水及井点降水二种形式。
①基坑排水:在基坑开挖及其他工序施工时,基坑内采用明沟排水,即在基坑四周挖0.5m×0.5m排水沟,引入1m×1m深1.5m集水井内,然后用水泵排除积水。
②井点降水:根据地质资料及类似工程施工经验,在沉井挖土下沉时会产生“流砂”现象,引起井筒突沉而引发事故,因此在沉井挖土下沉时,必须采用井点降水措施,确保沉井挖土下沉的顺利,从而确保工程质量。
根据本工程特点及从节约工程造价的原则出发(刃脚至地面12m 以上)本次井点降水設备采用2套喷射井点降水设备,井点降水设备待沉井段预制结束后,安装在基坑平台上,井管间距采用0.8m,井管长约10.0m,井点降水在沉井挖土下沉时即开始使用。必要时在沉井下沉一定深度在沉井内再增加两套轻型降水设备,到时请甲方、监理见证。
由于井点降水在使用期间不能停止,故需配备50kw发电机组一套,作为备用电源,同时需配备一套备用喷射井点降水设备及相应的维修力量,确保工程施工的顺利。
为防止沉井井筒在封底后,因沉井筒身自重轻,沉井筒身在地下水浮力作用下,可能上浮出现事故,因此井点降水必须在上部管理房施工结束、沉井筒体稳定后才能拆除。
在井点降水设备安装的同时,在沉井相对两侧各设一根观测孔,通过观测孔来测定地下水位是否满足施工要求,如发现地下水位较高,不能满足施工要求,则增加井点降水设备。
2.3沉井井筒制作
根据设计施工图纸及类似工程的施工经验,防止筒身因自重过大,筒身在挖土下沉过程中下沉过快或突沉,本工程决定泵房钢筋混凝土筒身高程0.7m以下为预制段,采用沉井法施工,预制段分三段预制,二次下沉到位。
①刃脚垫层及刃脚砖模施工
为了避免沉井筒身制作中产生过大的不均匀沉降,在人工夯实的基础上,在沉井中刃脚处铺设50cm厚砂垫层及垫木,为保证砂垫层的密实性,要选用级配较好的中粗砂,铺设时分层夯实,然后在砂垫层上铺垫木,垫木应均匀对称,分组布置,组与组之间留出30cm间隙,以便抽出垫木,为使沉井对称着力,应在沉井长边设置定位垫木,垫木铺设完成后,再进行定位放线及测量,后用机制红砖砌筑砖模,砖模每2m留设垂直缝,并对与砼接触面抹水泥沙浆后铺二层油毡隔离。
②施工缝留设
根据施工步骤,泵房井筒体分两段预制:一段现浇,因此筒体井壁留设二条施工缝,一条在高程-0.2m处,另一条在高程-4.0m处,为防止接缝处渗水,在施工缝预埋B=430mm,δ=5mm止水钢板,在上段混凝土浇筑时,对接缝处砼进行凿毛处理。
③立模、扎筋
施工时先立内侧模板,再扎钢筋,最后立外侧模板。模板结构在施工中十分重要,它不仅控制着构件的尺寸,形状的准确,而且直接影响着砼浇筑质量和施工进度,因此模板采用钢模板,局部使用木模板,模板拼缝应紧密,接缝处采用油膏填嵌,保证不漏浆。
井壁采用穿墙螺栓固定模板,为防止对拉螺栓处渗水,螺栓两端加焊钢止水环,施工完成后,井壁内外侧露出螺栓钢筋处凿深25mm,且从根部将螺栓钢筋凿除,再用高标号水泥砂浆抹平。
④井壁浇筑
井壁砼浇筑按井壁四周均匀对称、分层浇筑,底板砼由一端按一个斜坡循序推进一次浇筑到顶,砼要随浇随平,不得堆积,严禁使用振倒平仓,如有粗骨料堆叠时,应均匀分布于砂浆较多处,严禁用砂浆覆盖,在新旧砼施工缝处,应对施工缝进行凿毛和冲洗处理,并保持湿润,但不得积水,在混凝土浇筑前,应先铺一层厚度为1-2cm与混凝土同配比的水泥砂浆。
2.4沉井挖土下沉
本工程沉井分三段预制,二次下沉到位,封底结束后,上部采用现浇井壁。
沉井挖土下沉前,先在井壁外壁涂冷底子油二道,将井壁与封底、井壁与底板连接处凿毛,将预留孔洞用红砖封堵,并抹防水砂浆,封堵应严密牢靠,且便于拆除。
为了控制沉井筒身下沉中筒身的垂直度,应在沉井井筒内壁四面中心对称弹出垂线,并悬挂垂球,为了控制沉井筒身下沉速度及下沉位置,在内壁外侧四周画出标尺。
当二次浇筑混凝土强度达到设计要求后,开始挖土下沉,同时拆除砖模,抽除垫木,每次抽出垫木后,刃脚下应立即用中粗砂填充,洒水夯实,在刃脚内外堆成坚实的砂堤,以扩大筒身支撑面积。
沉井挖土分层、分块均匀对称进行,采用先中央后四周,即先在中部挖约40-50cm,并逐渐自四周均匀扩挖,至距刃脚1.0m处,再分层挖除刃脚内侧土台。
沉井下沉过程中,采取统一的挖土顺序及挖土速度来控制沉井下沉速度及沉井下沉位置,决不超挖,另外为确保沉井外土体的稳定,在井壁外四周填充中粗砂。
沉井下沉时,要做到均匀下沉,防止倾斜,并做好下沉测量记录,下沉到位时,做好定位措施。
沉井挖出土方,采用30t吊车吊出井筒,临时堆放,再机械外运10km弃土。
沉井筒身刚开始入土时,由于筒身中心高,容易产生偏斜,操作必须十分谨慎,入土半数后,可加快下沉速度,为了控制沉井筒体下沉位置,避免超沉,最后2.0m应放慢下沉速度,同时根据现场土质情况预留适当的自沉量。
沉井筒身自重小,沉井下沉系数可能较小,在沉井挖土下沉中可采取在井壁外侧自来水冲刷及在沉井筒身上加重的措施,加大下沉系数,沉井挖土下沉应继续进行,中间不宜有较大时间的停歇。
沉井筒身下沉过程中,要不断进行标高观测,每班至少测量两次,施工中如发现沉井筒体偏斜,应及时纠正,可采取井壁外一侧射水及上部加重来纠偏,但纠偏中应防止过量及超沉。
2.5沉井封底
沉井下沉至设计标高,并在设计及规范规定的允许偏差范围内,且在8小时内累计下沉量不大于5mm时,方可进行封底。
在井内开挖“窝底”内填充C15封底砼,封底砼应从四角刃脚开始,向中央推移,最后,在封底混凝土上做防水层,然后进行底板钢筋绑扎及混凝土浇筑。
3、个人心得与技术探讨
本工程中的地下泵房采用沉井作为建筑物的基础,其一很好的解决了场地较小的限制、大开挖施工带来的土方量大的弊病;同时最大限度的降低了对团结路的交通影响。但是沉井较一般开挖工程要复杂,遇到的问题比较难以处理。本例中的场地地质情况复杂,兼且地下泵房埋置较深,这些都增加了沉井的施工难度。为此,本工程中沉井施工时采取了一些技术措施:①针对沉井下沉是可能出现的“流沙”现象,由其引起的井筒突沉而引发事故,采用井点降水措施;并且作为一种地下构筑物的抗浮措施在施工期间得到了良好的效果。②针对深度较深、平面尺寸较大的沉井,且井壁较薄,自重轻以及下沉系数较小的沉井,下沉到一定深度后,由于外井壁摩阻力的增大,沉井下沉困難,有时可能就沉不下去的现象;采取了相应的辅助措施,如在井壁外侧用自来水冲刷及在沉井井筒身上加重的方法,加大下沉系数;同时在沉井筒身下沉过程中,要不断进行标高观测,发现偏斜,及时纠正,但纠偏中应防止过量及超沉。
4、结束语
(1)沉井下沉过程中要加强施工观测,出现偏差时要分析原因及时调整。
(2)沉井施工时,为确保工程质量,施工前要制订质量通病预防措施,并在施工过程中跟踪检查。把各种质量隐患消灭在萌芽状态。
(3)沉井设计时,下沉验算和刃脚计算是关键,应以现场地质情况和结构特点进行严密计算。
(4)当地下水位以下有细砂、粉砂层时,如排水取土,将产生流砂现象,大量砂土涌入井内,使沉井倾斜,对施工造成很大困难。
参考文献:
无锡市市政建设工程有限公司有关资料。
关键词:沉井、刃脚、降水、混凝土浇筑、封底
中图分类号:TU37文献标识码: A
1、工程概况和工程特点
本工程为团结路污水工程配套的工程,位于团结路的一侧。该泵站分地下泵房及地上管理房两部分,附属工程包括进、出水管,配电房、室外道路、安装、顶管及绿化。用地面积为1201.06m2建筑面积172.76m2,工期152天。
泵房钢筋混凝土井筒外形尺寸为13.74m10.04m,井筒下部刃脚段壁厚90cm,上部井壁厚50cm,底板及井壁砼为C25S6,
地质情况:本工程场地土层很复杂,沉井范围主要分布有粉质粘土、粉质粘土夹粉土等土层,具体可分为5个工程地质层,现由上而下分别描述评价如下:
①填土层,大部分地段为混凝土覆盖,其下含碎石、碎砖等厚约0.5米,下部为素填土层,黑灰色,松软状。
②粉质粘土层,场区普遍分布,黄褐色,含铁锰质结核,夹青灰色条纹,硬塑状,层厚2.8-3.2米,地基土承载力特征值fak=260Kpa,压缩模量Es=9.50Mpa,本层土工程地质特性良好,可为一般建筑物的浅层基础持力层。
③粉质粘土层,场区普遍分布,灰黄色为主,铁锰质浸染,可塑状,层厚1.8-2.0米,地基土承载力特征值fak=200Kpa,压缩模量Es=7.00Mpa,本层土工程地质特性稍好。
④粉质粘土层,场区普遍分布,灰黄色一浅灰黄色为主,略具层理,可塑状,层厚1.8-2.0米,地基土承载力特征值fak=170Kpa,压缩模量Es=5.90Mpa,本层土工程地质特性一般。
⑤粉质粘土夹粉土层,场区普遍分布,青灰色-灰色,含少量云母碎屑,偶夹贝壳,具微层理,流塑状,层厚4.7-5.2米,地基土承载力特征值fak=125Kpa,压缩模量Es=6.40Mpa,本层土工程地质特性稍差。
2、泵房沉井施工方案
沉井按以下步骤进行施工:
施工准备 土方开挖 井点降水砌刃脚垫层支刃
脚模 扎第一节钢筋 立 模浇混凝土养护拆模
挖土、下沉扎第二节钢筋立 模 浇混凝土
养护拆模 挖土、下沉 扎第三节钢筋 立 模
浇混凝土 养护拆模浇底板垫层砼扎钢筋 浇底板砼
养护 封底 井内、上部结构施工
2.1基坑开挖
根据团结路污水泵房设计施工图要求及现场实际情况,基坑采用机械开挖,辅以人工修整,开挖放坡为1:0.67。由于施工现场紧邻河道、道路,现场无堆方所需场地,故开挖土方均需机械外运10KM弃土,在基坑开挖前先由机械拆除原场地障碍物及清理各种建筑垃圾。
由于泵房施工周期较长(超过3个月),因此基坑四周土壁暴露晾晒时间较长,为防止基坑四周土壁塌方,决定基坑四周按1:0.67放坡,同时为满足沉井正常施工(如垫木设置)及井点降水布置等要求,基坑工作面宽度不能少于2M。
2.2排水
根据地质资料及先前的顶管施工情况反映,本次沉井要穿越粉砂土层,故本工程排水分为基坑排水及井点降水二种形式。
①基坑排水:在基坑开挖及其他工序施工时,基坑内采用明沟排水,即在基坑四周挖0.5m×0.5m排水沟,引入1m×1m深1.5m集水井内,然后用水泵排除积水。
②井点降水:根据地质资料及类似工程施工经验,在沉井挖土下沉时会产生“流砂”现象,引起井筒突沉而引发事故,因此在沉井挖土下沉时,必须采用井点降水措施,确保沉井挖土下沉的顺利,从而确保工程质量。
根据本工程特点及从节约工程造价的原则出发(刃脚至地面12m 以上)本次井点降水設备采用2套喷射井点降水设备,井点降水设备待沉井段预制结束后,安装在基坑平台上,井管间距采用0.8m,井管长约10.0m,井点降水在沉井挖土下沉时即开始使用。必要时在沉井下沉一定深度在沉井内再增加两套轻型降水设备,到时请甲方、监理见证。
由于井点降水在使用期间不能停止,故需配备50kw发电机组一套,作为备用电源,同时需配备一套备用喷射井点降水设备及相应的维修力量,确保工程施工的顺利。
为防止沉井井筒在封底后,因沉井筒身自重轻,沉井筒身在地下水浮力作用下,可能上浮出现事故,因此井点降水必须在上部管理房施工结束、沉井筒体稳定后才能拆除。
在井点降水设备安装的同时,在沉井相对两侧各设一根观测孔,通过观测孔来测定地下水位是否满足施工要求,如发现地下水位较高,不能满足施工要求,则增加井点降水设备。
2.3沉井井筒制作
根据设计施工图纸及类似工程的施工经验,防止筒身因自重过大,筒身在挖土下沉过程中下沉过快或突沉,本工程决定泵房钢筋混凝土筒身高程0.7m以下为预制段,采用沉井法施工,预制段分三段预制,二次下沉到位。
①刃脚垫层及刃脚砖模施工
为了避免沉井筒身制作中产生过大的不均匀沉降,在人工夯实的基础上,在沉井中刃脚处铺设50cm厚砂垫层及垫木,为保证砂垫层的密实性,要选用级配较好的中粗砂,铺设时分层夯实,然后在砂垫层上铺垫木,垫木应均匀对称,分组布置,组与组之间留出30cm间隙,以便抽出垫木,为使沉井对称着力,应在沉井长边设置定位垫木,垫木铺设完成后,再进行定位放线及测量,后用机制红砖砌筑砖模,砖模每2m留设垂直缝,并对与砼接触面抹水泥沙浆后铺二层油毡隔离。
②施工缝留设
根据施工步骤,泵房井筒体分两段预制:一段现浇,因此筒体井壁留设二条施工缝,一条在高程-0.2m处,另一条在高程-4.0m处,为防止接缝处渗水,在施工缝预埋B=430mm,δ=5mm止水钢板,在上段混凝土浇筑时,对接缝处砼进行凿毛处理。
③立模、扎筋
施工时先立内侧模板,再扎钢筋,最后立外侧模板。模板结构在施工中十分重要,它不仅控制着构件的尺寸,形状的准确,而且直接影响着砼浇筑质量和施工进度,因此模板采用钢模板,局部使用木模板,模板拼缝应紧密,接缝处采用油膏填嵌,保证不漏浆。
井壁采用穿墙螺栓固定模板,为防止对拉螺栓处渗水,螺栓两端加焊钢止水环,施工完成后,井壁内外侧露出螺栓钢筋处凿深25mm,且从根部将螺栓钢筋凿除,再用高标号水泥砂浆抹平。
④井壁浇筑
井壁砼浇筑按井壁四周均匀对称、分层浇筑,底板砼由一端按一个斜坡循序推进一次浇筑到顶,砼要随浇随平,不得堆积,严禁使用振倒平仓,如有粗骨料堆叠时,应均匀分布于砂浆较多处,严禁用砂浆覆盖,在新旧砼施工缝处,应对施工缝进行凿毛和冲洗处理,并保持湿润,但不得积水,在混凝土浇筑前,应先铺一层厚度为1-2cm与混凝土同配比的水泥砂浆。
2.4沉井挖土下沉
本工程沉井分三段预制,二次下沉到位,封底结束后,上部采用现浇井壁。
沉井挖土下沉前,先在井壁外壁涂冷底子油二道,将井壁与封底、井壁与底板连接处凿毛,将预留孔洞用红砖封堵,并抹防水砂浆,封堵应严密牢靠,且便于拆除。
为了控制沉井筒身下沉中筒身的垂直度,应在沉井井筒内壁四面中心对称弹出垂线,并悬挂垂球,为了控制沉井筒身下沉速度及下沉位置,在内壁外侧四周画出标尺。
当二次浇筑混凝土强度达到设计要求后,开始挖土下沉,同时拆除砖模,抽除垫木,每次抽出垫木后,刃脚下应立即用中粗砂填充,洒水夯实,在刃脚内外堆成坚实的砂堤,以扩大筒身支撑面积。
沉井挖土分层、分块均匀对称进行,采用先中央后四周,即先在中部挖约40-50cm,并逐渐自四周均匀扩挖,至距刃脚1.0m处,再分层挖除刃脚内侧土台。
沉井下沉过程中,采取统一的挖土顺序及挖土速度来控制沉井下沉速度及沉井下沉位置,决不超挖,另外为确保沉井外土体的稳定,在井壁外四周填充中粗砂。
沉井下沉时,要做到均匀下沉,防止倾斜,并做好下沉测量记录,下沉到位时,做好定位措施。
沉井挖出土方,采用30t吊车吊出井筒,临时堆放,再机械外运10km弃土。
沉井筒身刚开始入土时,由于筒身中心高,容易产生偏斜,操作必须十分谨慎,入土半数后,可加快下沉速度,为了控制沉井筒体下沉位置,避免超沉,最后2.0m应放慢下沉速度,同时根据现场土质情况预留适当的自沉量。
沉井筒身自重小,沉井下沉系数可能较小,在沉井挖土下沉中可采取在井壁外侧自来水冲刷及在沉井筒身上加重的措施,加大下沉系数,沉井挖土下沉应继续进行,中间不宜有较大时间的停歇。
沉井筒身下沉过程中,要不断进行标高观测,每班至少测量两次,施工中如发现沉井筒体偏斜,应及时纠正,可采取井壁外一侧射水及上部加重来纠偏,但纠偏中应防止过量及超沉。
2.5沉井封底
沉井下沉至设计标高,并在设计及规范规定的允许偏差范围内,且在8小时内累计下沉量不大于5mm时,方可进行封底。
在井内开挖“窝底”内填充C15封底砼,封底砼应从四角刃脚开始,向中央推移,最后,在封底混凝土上做防水层,然后进行底板钢筋绑扎及混凝土浇筑。
3、个人心得与技术探讨
本工程中的地下泵房采用沉井作为建筑物的基础,其一很好的解决了场地较小的限制、大开挖施工带来的土方量大的弊病;同时最大限度的降低了对团结路的交通影响。但是沉井较一般开挖工程要复杂,遇到的问题比较难以处理。本例中的场地地质情况复杂,兼且地下泵房埋置较深,这些都增加了沉井的施工难度。为此,本工程中沉井施工时采取了一些技术措施:①针对沉井下沉是可能出现的“流沙”现象,由其引起的井筒突沉而引发事故,采用井点降水措施;并且作为一种地下构筑物的抗浮措施在施工期间得到了良好的效果。②针对深度较深、平面尺寸较大的沉井,且井壁较薄,自重轻以及下沉系数较小的沉井,下沉到一定深度后,由于外井壁摩阻力的增大,沉井下沉困難,有时可能就沉不下去的现象;采取了相应的辅助措施,如在井壁外侧用自来水冲刷及在沉井井筒身上加重的方法,加大下沉系数;同时在沉井筒身下沉过程中,要不断进行标高观测,发现偏斜,及时纠正,但纠偏中应防止过量及超沉。
4、结束语
(1)沉井下沉过程中要加强施工观测,出现偏差时要分析原因及时调整。
(2)沉井施工时,为确保工程质量,施工前要制订质量通病预防措施,并在施工过程中跟踪检查。把各种质量隐患消灭在萌芽状态。
(3)沉井设计时,下沉验算和刃脚计算是关键,应以现场地质情况和结构特点进行严密计算。
(4)当地下水位以下有细砂、粉砂层时,如排水取土,将产生流砂现象,大量砂土涌入井内,使沉井倾斜,对施工造成很大困难。
参考文献:
无锡市市政建设工程有限公司有关资料。