專利名稱：一種針對(duì)軟土地區(qū)大型沉井的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑施工領(lǐng)域，特別涉及ー種針對(duì)軟土地區(qū)大型沉井的施工方法。
背景技術(shù)：
沉井既是深基礎(chǔ)，又是特殊的施工方法，具有基礎(chǔ)工程占地面積小、不需另設(shè)圍護(hù)、可滿足對(duì)地下空間特定的功能要求等特點(diǎn)。但是在軟土地區(qū)施工吋，由于土質(zhì)很差、含水量高，大型沉井在下沉過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)沉井傾斜和突沉，特別是封底時(shí)沉井周邊與基底等土體不足以控制沉井下沉，達(dá)不到沉井封底的條件，出現(xiàn)超沉和井底涌土等現(xiàn)象。對(duì)位于軟土地區(qū)的大型沉井，在施工階段主要考慮兩個(gè)系數(shù)下沉系數(shù)K和下沉穩(wěn)定系數(shù)K丨。下沉系數(shù)K在I. 05 I. 25時(shí)符合沉井施工條件，淤泥質(zhì)土中K取小值。當(dāng)下沉系數(shù)較大、在軟弱土層中下沉或沉井可能發(fā)生突沉?xí)r要驗(yàn)算下沉穩(wěn)定系數(shù)K ' ,K'在 O.8 O. 9時(shí)能滿足施工，并能有效防止突沉和封底時(shí)超沉。因此，在軟土地區(qū)，當(dāng)土質(zhì)很差時(shí)，無法簡(jiǎn)單地通過控制挖土的方法來解決沉井傾斜、超沉和井底涌土等問題，并且達(dá)不到Sh內(nèi)沉井下沉值小于IOmm的封底條件。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供了ー種針對(duì)軟土地區(qū)大型沉井的施エ方法。采用該施工方法能有效調(diào)整下沉系數(shù)K和下沉穩(wěn)定系數(shù)K'，確保沉井均衡下沉，解決井底涌土和超沉等難題。ー種針對(duì)軟土地區(qū)大型沉井的施工方法，其特征在于，包括以下步驟
⑴測(cè)量放線，表層土體開挖，進(jìn)行墊層施工并鋪設(shè)枕木；
⑵施工刃腳、首節(jié)井筒與地梁的鋼筋與模板；
(3)在首節(jié)井筒與下節(jié)井筒的交接處設(shè)置一道鋼板止水帶；
⑷澆筑首節(jié)井筒與地梁的混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；
(5)鑿除刃腳墊層，進(jìn)行土方開挖，下沉井筒；
(6)首節(jié)沉井基本穩(wěn)定后，施工第二節(jié)井筒；
(7)完成第二節(jié)井筒的養(yǎng)護(hù)工作后，開挖土方下沉井筒，并繼續(xù)施工后續(xù)各節(jié)井筒井下沉井筒；
⑶最后一節(jié)井筒施工完成，若接近設(shè)計(jì)標(biāo)聞時(shí)下沉速度仍偏快，在未封掉的底板徂圍內(nèi)打設(shè)松木樁控制井底涌土；
⑶下沉沉井，達(dá)到封底條件時(shí)施工碎石墊層，然后澆搗素混凝土墊層；
CO)施工沉井底板，并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。優(yōu)選地，步驟I中的墊層采用80mm厚C20的細(xì)石混凝土墊層，墊層上鋪設(shè)15 X 25cm的枕木,每段長(zhǎng)度枕木為lm，枕木間留設(shè)20mm空隙。優(yōu)選地，步驟2中的刃腳踏面寬度不小于200mm，刃腳斜面與水平面的夾角宜取45°。土質(zhì)越差刃腳踏面寬度越大，土質(zhì)極差時(shí)，可將夾角提高到50 60°。
優(yōu)選地,步驟3中的鋼板止水帶做法鋼板厚度為3mm,寬度為500mm,通長(zhǎng)設(shè)置。優(yōu)選地，步驟4中的混凝土采用自拌混凝土泵送施工，沿沉井外圍進(jìn)行對(duì)稱、均勻燒搗，姆層厚度控制在300_以內(nèi)，姆節(jié)混凝土一次燒搗成形。優(yōu)選地，步驟5中的土方開挖采用把桿或長(zhǎng)臂挖掘機(jī)分塊、同步、對(duì)稱均衡取土。優(yōu)選地，步驟6中的首節(jié)沉井露出地面Im時(shí)，使沉井穩(wěn)定，在刃腳部位和地梁兩側(cè)進(jìn)行土方回填，増加土體的阻力。優(yōu)選地，步驟7中的土方開挖采用先開挖中間部位土方，再開挖四周刃腳邊土方的方式，姆層厚度控制在40(T500mm。 優(yōu)選地，步驟8中的松木樁采用根部直徑在200mm左右，梢部直徑在160mm以上，長(zhǎng)度為5m，采用在PC200挖掘機(jī)抓斗上焊接150mm的鋼管靜壓打設(shè)，在井底由中央向四周擴(kuò)展打設(shè)，松木樁間距為500mm。優(yōu)選地,步驟9中的碎石墊層厚度為100mm,素混凝土墊層厚度為200mm,素混凝土強(qiáng)度為C25。優(yōu)選地，步驟10中的封底時(shí)采取分塊對(duì)稱施工，先進(jìn)行沉井四周的底板施工，再進(jìn)行沉井中央的底板施工。大型沉井受力性能差，本發(fā)明的施工方法首先通過增加刃腳踏面寬度、減小刃腳斜面與水平面的夾角、在沉井底板上增設(shè)地梁，施工時(shí)將地梁與第一段井壁及刃腳一起施エ，増大下沉阻カ，控制好沉井下沉系數(shù)，從根本上控制沉井的下沉速度與突沉。然后，通過分塊、同步、對(duì)稱均衡取土，先開挖中間土方再開挖四周刃腳邊土方。其次，在沉井接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，在井底由中央向四周擴(kuò)展靜壓打設(shè)松木樁，一方面減小土體孔隙比，擠密樁周土體，増加土體固結(jié)強(qiáng)度，從而增加土體阻力；另一方面木樁打入土體的間距較密，土體由中部向四周不斷擠壓，形成強(qiáng)カ擠土效應(yīng)，有效控制下部與外側(cè)土體涌入沉井。最后，達(dá)到封底條件時(shí)采取分塊對(duì)稱施工，先進(jìn)行沉井四周底板的施工，再進(jìn)行沉井中央底板的施工。采用該施工方法能有效調(diào)整下沉系數(shù)K和下沉穩(wěn)定系數(shù)K丨，確保沉井均衡下沉，解決井底涌土和超沉等難題。使用本發(fā)明的施工方法能解決沉井傾斜、突沉、井底涌土、超沉等問題的主要原理是⑴通過增加沉井刃腳踏面寬度、減小刃腳斜面與水平面的夾角，増大下沉阻力，適當(dāng)減小沉井下沉系數(shù)K ;在沉井底板上增設(shè)地梁，増加地基土反力之和，減小并控制好下沉穩(wěn)定系數(shù)K'，從根本上控制沉井的下沉速度、解決突沉問題。⑵通過分塊、同步、對(duì)稱均衡取土，使沉井能均勻受力，從而均衡下沉；先開挖中間土方再開挖四周刃腳邊土方，使沉井側(cè)面與土體的接觸面積與摩阻カ隨土方開挖逐漸減小，從而使沉井穩(wěn)步下沉、防止突沉。⑶在沉井接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，在井底由中央向四周擴(kuò)展靜壓打設(shè)松木樁，一方面減小土體孔隙比，擠密樁周土體，増加土體固結(jié)強(qiáng)度，從而增加土體阻力；另一方面木樁打入土體的間距較密，土體由中部向四周不斷擠壓，形成強(qiáng)カ擠土效應(yīng)，有效控制下部與外側(cè)土體涌入沉井。⑷達(dá)到封底條件時(shí)采取分塊對(duì)稱施工，先進(jìn)行沉井四周底板的施工，再進(jìn)行沉井中央底板的施工。由于沉井側(cè)面與土體的摩阻カ是控制沉井下沉的主要因素，在挖除沉井四周刃腳邊土體時(shí)會(huì)有較大的下沉，因此先進(jìn)行沉井四周底板的施工可有效控制沉井的設(shè)計(jì)標(biāo)高。本發(fā)明的針對(duì)軟土地區(qū)大型沉井的施工方法解決了沉井傾斜、井底涌土、超沉等技術(shù)問題，能夠確保沉井順利下沉到位。本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)①設(shè)備簡(jiǎn)單，不需要打設(shè)鋼筋混凝土預(yù)制管樁或方樁，解決了大型樁機(jī)設(shè)備的問題；②不需要在沉井底部進(jìn)行大面積大范圍的高壓注漿施工，在軟土地區(qū)進(jìn)行高壓注漿施工造價(jià)高而且效果不理想施工快捷，可多次調(diào)整沉井的總阻カ，且調(diào)整幅度靈活，確保沉井下沉的速度達(dá)到理想值，從而確保沉井順利下沉到位。


圖I :大型沉井地梁設(shè)置平面圖。圖2 :大型沉井刃腳節(jié)點(diǎn)圖。圖3 :大型沉井土方開挖平面圖。
圖4 :井底木樁施工布置圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的針對(duì)軟土地區(qū)大型沉井的施工方法詳細(xì)描述如下
I、軟土地區(qū)大型沉井的施工
I.I測(cè)量放線，表層土體開挖，進(jìn)行墊層施工并鋪設(shè)枕木。墊層采用80mm厚C20的細(xì)石混凝土墊層，墊層上鋪設(shè)15X25cm的枕木，每段長(zhǎng)度枕木為lm，枕木間留設(shè)20mm空隙。I. 2施工刃腳、首節(jié)井筒與地梁的鋼筋與模板。沉井地梁的設(shè)置平面圖如圖I所示。沉井刃腳節(jié)點(diǎn)示意圖如圖2所示。刃腳踏面寬度(b)不宜小于200mm,土質(zhì)越差刃腳踏面寬度越大，刃腳斜面與水平面的夾角(α)取45°。土質(zhì)極差時(shí)，可將夾角提高到50 60。。I. 3在首節(jié)井筒與下節(jié)井筒的交接處設(shè)置一道鋼板止水帯，鋼板厚度為3_，寬度為500mm,通長(zhǎng)設(shè)置。I. 4澆筑首節(jié)井筒與地梁的混凝土并養(yǎng)護(hù)；混凝土采用自拌混凝土泵送施工，沿沉井外圍進(jìn)行對(duì)稱、均勻澆搗，每層厚度控制在300_以內(nèi)，每節(jié)混凝土一次澆搗成形。I. 5鑿除刃腳墊層，開挖土方，下沉井筒；開挖土方采用把桿或長(zhǎng)臂挖掘機(jī)分塊同時(shí)、同步、對(duì)稱均衡取土。I. 6首節(jié)沉井基本穩(wěn)定后，施工弟_■節(jié)井筒；首節(jié)沉井露出地面Im時(shí)，使沉井穩(wěn)定，在刃腳部位和地梁兩側(cè)進(jìn)行土方回填，増加土體的阻力。I. 7完成第二節(jié)井筒的養(yǎng)護(hù)工作后，開挖土方下沉井筒，土方開挖方式如圖3所示，采用先開挖中間部位土方，再開挖四周刃腳邊土方(即挖土順序?yàn)镮—II—III)。每層厚度控制在40(T500mm。并繼續(xù)施工后續(xù)各節(jié)井筒并下沉井筒。I. 8繼續(xù)下沉沉井，如果接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)下沉速度仍偏快，在未封掉的底板范圍內(nèi)打設(shè)松木樁控制涌土 ；松木樁采用根部直徑在200mm左右，梢部直徑在160mm以上，長(zhǎng)度為5m,采用在PC200挖掘機(jī)抓斗上焊接150mm的鋼管，在沉井范圍內(nèi)由中央向四周擴(kuò)展靜壓打設(shè)，松木樁間距為500mm。松木樁施工順序如圖4所示，從I — II —III依次施工。I. 9下沉沉井，施工厚度為IOOmm的碎石墊層，然后澆搗厚度為200mm、強(qiáng)度為C25的素混凝土墊層。I. 10、達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高和封底條件(即8h內(nèi)沉井下沉值小于10mm)，進(jìn)行沉井封底。封底時(shí)采取分塊對(duì)稱施工，先進(jìn)行沉井四周的底板施工，再進(jìn)行中央的底板施工。
2、質(zhì)量安全控制詳細(xì)描述如下
2. I當(dāng)沉井下沉到距離設(shè)計(jì)標(biāo)高0. Im時(shí)應(yīng)停止挖土，使其靠自重下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高或接近設(shè)計(jì)標(biāo)高，沉井下沉接近設(shè)計(jì)標(biāo)高，應(yīng)進(jìn)行沉降現(xiàn)測(cè)，在8小時(shí)內(nèi)下沉量不大于10_時(shí)，方可封底。排干井內(nèi)積水、清除浮泥才能進(jìn)行封底。2. 2干封底時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定
⑴沉井基底土面應(yīng)全部挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高；
⑵井內(nèi)積水應(yīng)盡量排干；
⑶混凝土鑿毛處應(yīng)洗刷干凈； ⑷澆筑時(shí)，應(yīng)防止沉井不均勻下沉，分格對(duì)稱進(jìn)行封底。2. 3沉井下沉過程中要加強(qiáng)觀測(cè)，勤于分析，做到信息暢通，動(dòng)態(tài)管理，及時(shí)調(diào)整挖土方法，將問題消滅在萌芽狀態(tài)。2. 4在原有建筑物附近下沉沉井時(shí)，應(yīng)經(jīng)常對(duì)原有建筑物進(jìn)行沉降觀測(cè)，必要時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施。2. 5在沉井周圍布置起重機(jī)、管路和其他重型設(shè)備時(shí)，應(yīng)考慮地面的可能沉陷，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施。2. 6挖土應(yīng)分層進(jìn)行，防止中間鍋底挖得太深，或刃腳挖土太快以防突沉傷人。再挖土?xí)r，刃腳處，隔墻下不準(zhǔn)有人操作或穿行，以免刃腳處切土過快傷人。臨海市城市污水處理廠位于浙江省臨海市靈江北岸，其中提升泵池平面成凸形，埋深達(dá)到10. Sm。設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)施工，沉井作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)又作為提升泵池結(jié)構(gòu)。沉井落地面積為201m2,刃腳底標(biāo)高為-5. 3m,泵池底板厚度為50cm標(biāo)高為-3. 5m,泵池室外標(biāo)高為5. 5m。整個(gè)沉井埋深為10.8m。泵池結(jié)構(gòu)混凝土標(biāo)號(hào)為C30。沉井長(zhǎng)邊尺寸為23. 0m，短邊大頭尺寸為15. 5m，小頭尺寸為4. 7m，墻厚600mm，沉井整體重量為1600t。沉井涉及的土層為軟土，沉井基底坐落在淤泥層④。地下水位在地表下0. 6 I. Om，主要靠大氣降水及河水補(bǔ)給。采用本發(fā)明施工方法，順利將沉井下沉到-4. 2m標(biāo)高，經(jīng)觀測(cè)在8h內(nèi)沉井下沉不大于10mm，將松土修整到-4. 3m標(biāo)高進(jìn)行封底施工，確保了沉井順利施工與工程質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種針對(duì)軟土地區(qū)大型沉井的施工方法，其特征在于，包括以下步驟 ⑴測(cè)量放線，表層土體開挖，進(jìn)行墊層施工并鋪設(shè)枕木； ⑵施工刃腳、首節(jié)井筒與地梁的鋼筋與模板； (3)在首節(jié)井筒與下節(jié)井筒的交接處設(shè)置一道鋼板止水帶； ⑷澆筑首節(jié)井筒與地梁的混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)； (5)鑿除刃腳墊層，進(jìn)行土方開挖，下沉井筒； (6)首節(jié)沉井基本穩(wěn)定后，施工第二節(jié)井筒； (7)完成第二節(jié)井筒的養(yǎng)護(hù)工作后，開挖土方下沉井筒，并繼續(xù)施工后續(xù)各節(jié)井筒并下沉井筒； ⑶最后一節(jié)井筒施工完成，若接近設(shè)計(jì)標(biāo)聞時(shí)下沉速度仍偏快，在未封掉的底板祀!圍內(nèi)打設(shè)松木樁控制井底涌土； ⑶下沉沉井，達(dá)到封底條件時(shí)施工碎石墊層，然后澆搗素混凝土墊層； CO)施工沉井底板，并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的施工方法，其特征在于，步驟I中的墊層采用80mm厚C20的細(xì)石混凝土墊層，墊層上鋪設(shè)15 X 25cm的枕木，每段長(zhǎng)度枕木為lm，枕木間留設(shè)20mm空隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的施工方法，其特征在于，步驟2中的刃腳踏面寬度不小于200mm，刃腳斜面與水平面的夾角為45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的施工方法，其特征在于，步驟3中的鋼板止水帶做法鋼板厚度為3mm，寬度為500mm，通長(zhǎng)設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的施工方法，其特征在于，步驟4中的混凝土采用自拌混凝土泵送施工，沿沉井外圍進(jìn)行對(duì)稱、均勻澆搗，每層厚度控制在300_以內(nèi)，每節(jié)混凝土一次澆搗成形。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的施工方法，其特征在于，步驟5中的土方開挖采用把桿或長(zhǎng)臂挖掘機(jī)分塊、同步、對(duì)稱均衡取土。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的施工方法，其特征在于，步驟6中的首節(jié)沉井露出地面Im時(shí)，使沉井穩(wěn)定，在刃腳部位和地梁兩側(cè)進(jìn)行土方回填，增加土體的阻力。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的施工方法，其特征在于，步驟7中的土方開挖采用先開挖中間部位土方，再開挖四周刃腳邊土方的方式，每層厚度控制在40(T500mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的施工方法，其特征在于，步驟8中的松木樁采用根部直徑在200mm左右，梢部直徑在160mm以上，長(zhǎng)度為5m，采用在PC200挖掘機(jī)抓斗上焊接150mm的鋼管靜壓打設(shè)，在井底由中央向四周擴(kuò)展打設(shè)，松木樁間距為500mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的施工方法，其特征在于，步驟9中的碎石墊層厚度為100_，素混凝土墊層厚度為200_，素混凝土強(qiáng)度為C25。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的施工方法，其特征在于，步驟10中的封底時(shí)采取分塊對(duì)稱施工，先進(jìn)行沉井四周的底板施工，再進(jìn)行沉井中央的底板施工。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種針對(duì)軟土地區(qū)大型沉井的施工方法，其特征在于，包括以下步驟測(cè)量放線，表層土體開挖，進(jìn)行墊層施工并鋪設(shè)枕木；施工刃腳、首節(jié)井筒與地梁的鋼筋與模板；在首節(jié)井筒與下節(jié)井筒的交接處設(shè)置一道鋼板止水帶；澆筑首節(jié)井筒與地梁的混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；鑿除刃腳墊層，進(jìn)行土方開挖，下沉井筒；首節(jié)沉井基本穩(wěn)定后，施工第二節(jié)井筒；完成第二節(jié)井筒的養(yǎng)護(hù)工作后，開挖土方下沉井筒，并繼續(xù)施工后續(xù)各節(jié)井筒并下沉井筒；最后一節(jié)井筒施工完成，若接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)下沉速度仍偏快，在未封掉的底板范圍內(nèi)打設(shè)松木樁控制井底涌土；下沉沉井，達(dá)到封底條件時(shí)施工碎石墊層，然后澆搗素混凝土墊層；施工沉井底板，并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
文檔編號(hào)E02D23/08GK102635124SQ20121012137
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者吳小偉, 金振, 錢昀 申請(qǐng)人:浙江省建工集團(tuán)有限責(zé)任公司