四明湖水库引水接收井沉井施工技术

　　摘要：介绍沉井下沉施工技术，总结沉井在软基础中的应用。
　　关键词：沉井 ，刃脚 ，管涌封底
　　Abstract: this paper introduces the construction technology of the sinking of open caisson, and summarizes the application of open caisson in soft foundation.
　　Keywords: open caisson, blade"s feet, back cover of the piping
　　
　　中图分类号： TV697文献标识码：A文章编号：
　　
　　1 、工程概况
　　四明湖水库引水接收井是通过加压将四明湖水库里的水经跨姚江管道输送到余姚自来水厂的一个加压接收井。接收井位于姚江南岸，经多方案比较优化，接收井结构设计为沉井结构。沉井结构尺寸为9.8米×6.8米，下沉深度为8.1米。
　　2 、水文地质情况、气候条件
　　接收井场地土层自上而下分别为：
　　①、杂填土②、粉质粘土③、淤泥质粘土④-1、粉土混中砂④-2、粘质粉土⑤、淤泥质粘质粉土⑥、粉质粘土⑦、中砂⑧、粉质粘土⑨、粉质粘土混角砾。
　　余姚地区属副热带湿润气候类型，四季分明，雨水充沛，年均降水1060mm。
　　
　　3 、沉井施工方案
　　
　　沉井根据设计井壁形式，采取分3次制作、2次下沉，施工顺序为：挖基坑——铺设砂垫层，安装垫架——制作底节、第二节沉井、隔墙——拆除垫架、模板、挖土下沉到设计深度——沉井封底。
　　
　　4 、沉井结构
　　
　　下沉受力计算根据以往经验，下沉易引起倾斜，本沉井高达8.1m，采取分节制作，分节高度应保证其稳定性，使沉井能在自重下顺利下沉，沉井下沉系数计算如下：K=Q/L（H-2.5）ｆ其中：K—沉井下沉系数Q—井壁自重H—井壁高度L—井壁外周长f—土壤的摩擦系数，待其达到设计强度80%后，即进行下沉到标高后按要求进行封底。
　　
　　5 、沉井施工过程
　　
　　5.1施工坑开挖沉井采取在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面。开挖深度为4米，考虑到拆除垫架和支模操作的需要，基坑比沉井宽2米，四周挖排水沟，集水井，使地下水位降至比基坑底面低0.5m，挖土采用1台小松220-3 1.0m3反铲挖掘机进行。配合人工修坡和平整坑底，挖出的土方用自卸车运至弃土场堆放。
　　
　　5.2 沉井制作
　　
　　5.2.1刃脚支设，本沉井高度大，重量重，地基强度较低，采用垫架法支撑。
　　
　　沉井刃脚铺设标准枕木（160mm×220mm×2500mm ）作支承垫架的垫木，然后在其上支设刃脚及井壁模板，浇筑砼。地基上铺设砂垫层，可减少垫架数量，将沉井的重量扩散到更大的面积上，避免制作中发生不均匀沉降，同时易于找平，便于铺设垫木和抽除。砂垫层厚度为50cm，满足砂垫层底面处的自重应力加砂层底面处加附加应力小于或等于砂垫层底部土层的承载力设计值。选用中砂用平板振动器振捣并洒水，控制干密度 ≥1.56t/m3，地基整平后，铺设垫木，使顶面保持在同一水平面上，用水平仪控制其标高差在10mm以内，并在其孔隙中垫砂夯实，垫木埋深为其厚度一半。
　　
　　5.2.2模板支设和钢筋绑扎沉井制作的模板支设和钢筋绑扎与普通结构施工要求一样，只不过由于是在软基上施工，所以要均匀对称施工，以防止不均匀沉降。
　　5.3 沉井下沉控制
　　5.3.1 下沉速度的控制根据土质情况，采用台阶形挖土自重破土方式。采用从中间开始向四周逐渐开挖，并始终均衡对称地进行，每层挖土厚度为 0.4～1.5m.刃脚处留1.2～1.5m宽土垅，用人工逐层全面、对称、均匀地削薄土层，每人负责 2～3m 一段，方法是顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层，每次削5～15cm，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉，削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使均匀平衡下沉。
　　沉井挖土下沉采用人工挖土出土，由于挖土施工困难，综合考虑挖土、吊运的施工能力，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制为30cm/天。沉井自2006年10月2日开始挖土下沉到11 月2 日封底，历时41 天，基本按预定的速度进行。
　　5.3.2下沉观测沉井位置的控制是在井外地面设置纵横十字控制桩、水准基点。下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点。于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降，井内中心线与垂直度的观测系在井内壁四边标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标志板来控制，并定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时随时观测垂直度，当垂(本文来自：WwW.BdfqY.Com 千叶帆文摘:四明湖水库引水接收井沉井施工技术)球离墨线边达50mm 或四面标高不一致时，立即纠正，沉井下沉过程中，每班至少观测两次，并在每次下沉后进行检查，做好记录，当发现倾斜、位移、扭转时，及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使允许偏差范围控制在允许范围以内。沉井在下沉过程中，最大沉降差均控制在250mm以内。当沉至离设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测，以防超沉。
　　5.3.3下沉纠偏沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移及扭转等情况，应加强观测，及时发现并采取措施纠正。
　　
　　产生倾斜的可能原因有：⑴ 刃脚下土质软硬不均；⑵ 拆刃脚垫架时，抽出承垫木未对称同步进行，或未及时回填；⑶ 挖土不均，使井内土面高低悬殊；⑷ 刃脚下掏空过多，使沉井不均匀突然下沉；⑸ 排水下沉，井内一侧出现流砂现象；⑹ 刃脚局部被大石块或埋设物搁住；⑺ 井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。
　　
　　操作中可针对原因予以预防，如沉井已经倾斜，可采取在刃脚较高一侧加强挖土并可在较低的一侧适当回填砂石，必要时配以井外射水，或局部偏心压载，都可使偏斜得到纠正。待其正位后，再均匀分层取土下沉。
　　
　　位移产生的原因多由于倾斜导致，如沉井在倾斜情况下下沉，则沉井向倾斜相反方向位移，或在倾斜纠正时，如倾斜一侧土质较松软时，由于重力作用，有时也沿倾斜方向产生一定位移，因此预防位移应避免在倾斜情况下下沉，加强观测，及时纠正倾斜。位移纠正措施一般是有意使沉井向位移相反方向倾斜，再沿倾斜方向下沉，至刃脚中心与设计中心位置吻合时， 再纠正倾斜，因纠正倾斜重力作用产生的位移，可有意向位移的一方倾斜后，使其向位移相反方向产生位移纠正。
　　5.4 下沉到位、封底技术，当沉井沉到设计标高，经2～3天 ，下沉已稳定，在8h内累计10mm时，即可进行沉井封底。沉井封底有排水封底和不排水封底两种方案，本沉井对封底质量要求严格，不允许出现渗漏，再者涌水量不大，井底土质较密实，因此确定采取排水封底方案，分两步进行。第一步进行土形整理，使之呈锅底形，自刃脚向中心挖放射形排水沟，填以石子做成滤水暗沟，在中部设2～4 个集水井， 井深1～2m ，插入直径 0.6～0.8m，周围有孔的混凝土或钢套管，四周填以卵石，使井中的水都汇集到集水井中，用潜水泵排出，使地下水位保持低于井底面30～50cm.刃脚混凝土凿毛处洗刷干净，然后，在井底对称均匀浇一层0.7～0.9m厚的混凝土垫层，强度达到 30% 后，绑钢筋，浇筑上层550mm厚的防水混凝土底板。浇筑应在整个沉井面积上分层由四周向中央进行，每层厚 30～40cm，并捣固密实。混凝土养护14d 期间，在封底的集水井中应不间断地抽水，待底板混凝土达到70%设计强度后，进行第二步，对集水井逐个停止抽水，逐个进行封堵。方法是在抽除井筒水后，立即向滤水井管中灌入C30早强干硬性混凝土捣实，装上法兰，再在上面浇筑一层混凝土，使之与底板平。封底时因上部结构尚未施工，设备管道未安装，应验算沉井的抗浮稳定性。
　　5.5沉井抗浮计算，地下水对沉井的浮力大于井壁及封底砼重量与井壁与土的摩擦力之和，可以采取在井壁上加载的方法抗浮。
　　6 、沉井施工中管涌处理及经验体会
　　6.1管涌及处理因沉井近靠朝姚江，沉井在下沉至距离基底2米时，开始出现管涌现象，共有3处，且涌水量大小不一，涌水的同时带出大量的细砂，影响了沉井开挖、下沉，处理措施主要是采用卵石装袋，进行填堵，并用滤布覆盖，阻止细砂流出。过滤的水集中至集水坑进行抽排。
　　6.2经验与体会
　　6.2.1由于管涌出现，大量排水，造成施工停滞，并增加了额外的费用。
　　6.2.2沉井过程对周边道路、对周边环境影响很大，距离沉井5米的硬化小路下沉近20cm，附近10米内，地面均有不同程度的下沉。但施工场地附近没有建筑物，未造成更大的影响。