江苏某道路项目沉井工程施工方案(附图)

沉井工程施工方案1沉井工程概况本工程位于江苏省吴江市南部新城，包括W3、W4、W5、W6、W7、W8六个沉井工程。其中W3、W4为拖管沉井工程、W5、W6、W7、W8为顶管沉井工程。工程设计单位为中交第一公路勘察设计研究院有限公司。有关沉井工程的概况简述如下：1.1沉井简介1.1.1沉井规模与构造（1）本工程的道路沉井为钢筋混凝土构筑物，W3、W4沉井的尺寸分别为：1000*1200、1000*1200，井深分别为：-5.350m、-5.430m；W5、W6、W7、W8沉井的尺寸分别为：5000、7500*3500、4000*3500、8000，井深分别为：-5.470m、-5.920m、-5.370m、-5.820m。（2）沉井W3、W4总高度分别8.560m、8.520m，其顶面标高为分别为5.360m、5.320m，设计地面标高分别为：3.210m、3.090m；W5、W6、W7、W8总高度分别为：8.350m、8.610m、7.990m、8.940m，其顶面标高分别为：5.150m、4.910m、4.790m、5.240m，设计地面地面标高分别为：2.880m、2.690m、2.620m、3.120m。（3）沉井底部的构造要求为：200厚道碴垫层 150厚C15素混凝土垫层800厚C25底板混凝土1.1.2沉井所选用的材料（1）混凝土：除注明者外，下部结构砼强度等级C30，抗渗等级P6，水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级等于42.5R在满足抗渗要求的同时满足强度要求，水灰比不大于0.50。垫层为C15.（2）钢材：HPB300为一级钢，抗拉及抗压强度设计值为270N/ mm2 HPB400为三级钢，抗拉及抗压强度设计值为360 N/ mm2。 锚筋：受力预埋件的锚筋采用HPB300，HRB400级钢筋，严禁采用冷加工钢筋。 焊条：E43用于HPB300级钢筋或HPB300与HRB335级钢筋之间的焊接。 E50用于HRB335级钢筋的焊接。 E55用于HRB400级钢筋的焊接。1.1.3钢筋混凝土保护层（1）纵向受力的普通钢筋，其混凝土保护层（钢筋外边缘至混凝土表面的距离）不应小于钢筋的公称直径，且不小于下表的规定。纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度（mm）环境类别板、墙、壳梁柱C25、C30C25、C30C25、C30与水、土接触或高湿度303535污水接触或受水气影响354040注：基础中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于40 mm，当无垫层时，不应小于70mm。（2）梁，柱中箍筋河构造钢筋的保护层厚度不应小于25mm。（3）当梁，柱中纵向钢筋的混凝土保护层厚度大于50mm时，在保护层中加6焊接钢筋网片。（4）对三类环境中的悬臂板，其上面应采取有效的保护措施。（5）对有防火要求的建筑物，其混凝土保护层厚度尚应符合国家现有关标准的要求。（6）有地下防水要求的工程，迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。1.2工程地质状况简介本工程的地质勘察单位为西北综合勘察设计研究院。有关沉井场地的岩土工程勘察情况如下述：1.2.1地形地貌及地下水（1）拟建场地的地貌单一，属潮坪区，地形较平坦，无暗浜等不良地质现象。（2）场内浅层地下水属潜水类型，受大气降水和地表迳流补给，地下水位埋深0.00-1.40m，相应地下水位标高为0.55-2.33m。1.2.2地层特征 与沉井相关的各层土质的特征见下表所示：土层层号土层名称层厚（m）层底标高（m）颜色湿度压缩性能土 层 描 述1杂填土1.000.920杂色主要由建筑垃圾、碎石块、粘性土、植物根系组成，局部地段含有机质，土质不均匀粘质粉土1.30-0.380灰黄色干差软塑，中等压缩性，无摇振反应，稍有光泽，干强度河韧性中等，工程性质一般偏差淤泥质粉质粘土10.70-11.080灰色饱和高流塑状，含有机质，无摇振反应，稍有光泽，干强度和韧性中等，工程性质极差1砂粘土2.50-13.580灰黄色饱和高可塑，中等压缩性，无摇振反应，有光泽，干强度和韧性高，工程性质较好。2粉质粘土4.50-18.080灰色饱和中局部地段为软塑，中等压缩性，无摇振反应，干强度和韧性中等，含铁锰质斑点，局部夹粉土，工程性质一般。粘土5.70-23.780黄色饱和高可一硬塑，中等压缩性，干强度和韧性高，含氧化铁斑点，工程性质良好。1.2.3沉井井壁摩阻力参数勘察单位根据静力触探比贯入阻力Ps值、土性指标及特征，并参照有关规范要求，推荐了各层土的沉井井壁摩阻力参数如下表所示：层序土层名称静探Ps平均值（MPa）井壁摩阻力（KPa）1杂填土不计粘质粉土1.5912淤泥质粉质粘土0.42121砂质粉土1.8320（5m以上为12）2淤泥质粉质粘土0.51151.2.4地质条件对沉井所产生的影响因素根据地质勘探报告的分析，本工程的有关地质条件对沉井工程将产生不利的影响。主要因素有：（1）在埋深15m范围内分布的土层为饱和砂质粉土。根据有关规范要求，在抗震设防烈度为7度时，运用标准贯入试验判定，液化强度比为0.98,液化指数为0.71，属轻微液化。（2）由于1砂质粉土层较厚，结构性差，透水性较强，沉井开挖时有可能造成流砂。为此，在沉井的设计和施工中应充分考虑这一影响因素，尤其在施工过程中，应采取必要的降水措施。（3）沉井的沉入深度处于2土体中。该层土体为淤泥质粉质粘土，饱和，流塑状态，压缩性高，承载强度较低，因此需要采取地基加固措施，以保证沉井的稳定和控制沉降量。2施工部署2.1沉井的主要施工方法选择沉井是用于深基础和地下构筑物施工的一种工艺技术，其原理是：在地面上或地坑内，先制作开口的钢筋混凝土筒身，待筒身混凝土达到一定强度后，在井内挖土使土体逐渐降低，沉井筒身依靠自重克服其与土壁之间的摩阻力，不断下沉直至设计标高，然后经就位校正后再进行封底处理。沉井方法有多种选择，如：排水下沉和不排水下沉；一次制作、一次下沉和分节制作、分节下沉等。根据本工程的特点和设计的具体要求，沉井的主要施工方法将作以下选择：2.1.1沉井方法：采用排水下沉和干封底的工艺技术根据对拟建场地的土层特征、地下水位及施工条件的综合分析，设计要求本工程的沉井采用排水下沉和干封底的施工方法。该方法可以在干燥的条件施工，挖土方便，容易控制均衡下沉，土层中的障碍物便于发现和清除，井筒下沉时一旦发生倾斜也容易纠正，而且封底的质量也可得到保证。2.1.2降水方法：井外真空深井泵与井内明排水相结合采用排水下沉和干封底的施工技术，关键是选择合理可行的降水方法，使降水效果满足排水下沉的技术要求。根据本工程的沉井施工特点分析，可供选择的井外降水方法主要有两级轻型井点降水、喷射井点降水及真空深井泵降水等。经对上述方法的比较与论证，我公司决定选择井外真空深井泵与井内明排水相结合的降水方法。与其他降水方法相比，采用该方法降水不但施工方便、降水效果好，而且能有效防止砂质粉土层可能发生的流砂或管涌等不良现象发生，以此保证沉井施工的安全和顺利进行。2.1.3制作与下沉方法：两节制作、两次下沉沉井施工的一般方法为：一次制作、一次下沉；分节制作、一次下沉；多节制作、分节下沉（制作与下沉交替进行）。沉井过高，施工技术难度较大，而且在下沉时容易发生倾斜，因此应采用分节制作、分节下沉方法。沉井分节制作的高度，应保证其稳定性并能使其顺利下沉。根据本工程的特点与设计要求，对沉井应采用两节制作、两次下沉的方法。沉井分节制作与下沉的要求是：第一节沉井高度为7m，起沉标高为3.00（绝对标高，下同）；第二节沉井高度为5.6m，接高处（后浇段标高）为3.300。2.1.4沉井底部地基加固方法：压密注浆本工程的沉井持力层处在淤泥质粉质粘土层内。该层土体湿度达到饱和，为流塑状态，属高压缩性，Ps平均值较低，承载强度也相应较低。针对这一不利的地质情况，设计要求对该层土体采取压密注浆的措施，使地基得到加固，并防止或减少渗透和不均匀的沉降。压密注浆的范围为：注浆区域的直径为23.2m，比沉井的外壁直径（17.2m）扩大6m；注浆深度为3m，自沉井底标高-7.30m处起，至底部-10.30处为止。2.2沉井工艺流程 根据本工程的特点与施工方法，沉井主要工序的工艺流程安排见下图所示：各 项 施 工 准 备工 程 测 量 定 位、放 线基坑开挖至起沉标高沉井刃脚垫层和垫架第一节沉井制作第一次下沉砼养护及拆模坑外深井降水安装预埋预留配合第二节沉井制作井筒内挖土、排水砼养护及拆模第二次下沉井筒内挖土、排水安装预埋预留配合沉井封底沉井稳定观测井内结构施工与安装封底后质量检查沉井工程质量检验加固区域压密注浆2.3施工阶段划分与施工内容概述分阶段、按步骤组织施工，针对各阶段的工程特点与工艺要求明确分期管理目标，并落实相应的技术与管理措施，这是加强施工过程控制的有效方法。根据施工工艺流程安排，沉井工程的主要施工过程大致可划分为以下四个施工阶段：2.3.1施工准备阶段工程开工前后应抓紧落实施工前期的各项准备工作，包括施工的组织准备、技术准备、物资准备及现场准备等工作。该阶段的主要工作内容概括如下：（1）熟悉施工图纸与地质资料等技术文件，编制施工组织设计和实施性的专项施工方案。（2）平整场地至要求的标高，铺设施工道路，开挖排水沟，接通水源和电源。（3）根据建设单位提供的坐标导点和水准引测点完成沉井的定位测量工作。为了控制沉井的位置与标高，在场内须设置沉井的轴线与标高控制点。（4）及时组织施工机具、材料及作业队伍进场，充分落实各项开工准备工作。（5）根据施工方案的要求，在沉井外布设真空深井泵井点管，并提前进行预降水工作。（6）根据施工图设计的要求，委托专业施工队伍对沉井底部的加固区域进行压密注浆。（7）根据施工图设计要求，完成沉井基坑的放坡开挖工作（开挖至沉井起沉标高3.00处），为及时进行第一节沉井的制作创造条件。2.3.2第一节沉井制作与下沉阶段沉井工程进入了实施性的阶段。该阶段的主要工作内容可概括为以下几方面：（1）对开挖的沉井基坑测量定位和抄平，完成沉井刃脚的砂垫层和支垫架工作。（2）第一节沉井的钢筋绑扎和支模，其中穿插进行安装预埋预留的配合工作。（3）第一节沉井的混凝土浇捣、拆模与养护，同时完成沉井第一次下沉的有关准备工作。（4）沉井第一次下沉，逐步下沉至设计要求的标高，其中包括完成相关的井筒内挖土和明排水工作。井筒外的深井降水必须连续进行。（5）沉井过程中的轴线与标高复核，严格控制沉井的位置与垂直度，发现问题及时采取纠偏措施。（6）加强对沉井过程中的监测与监控措施，确保沉井与周边环境的安全。2.3.3第二节沉井制作与下沉阶段待第一节沉井下沉至设计要求的标高后，开始进入第二节沉井的制作与下沉阶段。主要施工内容有：（1）根据设计和规范的有关要求，完成上下节沉井之间的施工缝处理工作。（2）第二节沉井的钢筋绑扎和支模，其中穿插进行安装预埋预留的配合工作。（3）第二节沉井的混凝土浇捣、拆模与养护，同时完成沉井第二次下沉的有关准备工作。（4）沉井第二次下沉，逐步下沉至设计要求的底标高，其中包括井筒内的挖土、明排水及井筒外的深井降水。（5）沉井过程中的测量复核和纠偏措施，包括对周边环境的监测与监控措施。（6）沉井的稳定监测，同时完成沉井封底的有关准备工作。2.3.4沉井封底与收尾阶段沉井下沉至设计的底标高后，必须进行观测检查，其稳定性被确认满足设计与规范后方可进行封底和后续工序的施工。该阶段的施工内容主要有：（1）沉井底部的整平与垫层施工，同时完成井壁的清理与施工缝的处理工作。（2）底板钢筋绑扎和底板混凝土浇捣、养护。（3）测量弹线，落实井筒内的墙、柱、板等结构施工的准备工作。（4）完成井筒内的结构施工，为机电安装作业创造条件。（5）沉井工程的质量检查与验收。2.4主要施工机械与机具配备计划根据各施工阶段的实际需要，合理选择、布置及使用施工机械，是加快施工进度、提高工效和保证施工顺利进行的必要条件。本工程沉井各阶段所配备的主要施工机械与机具详见下表：序机械名称、型号数量使用部位功率KW1深井泵降水设备与设施2套沉井外降水202压密注浆设备与设施2套沉井底部地基加固303液压式挖掘机 住友LS2801基坑开挖、回填柴油机4电动蛙夯H-201型2土基及回填土夯实425砼汽车泵（R=36m）1沉井浇砼柴油机6自落式砼搅拌机（JG250）1砂浆和零星砼拌制57W-1001履带式挖机1井内挖土及垂直运输柴油机8电焊机BXI-3303施工全过程320KVA9插入式振动器 HZ6X-504振捣砼81.510平板式振动器 PZ-5012振捣砼21.511钢筋切断机GJ5-40-1（QJ40-1）1钢筋制作成型312钢筋弯曲机GJ7-45（WJ40-1）1钢筋制作成型2.813钢筋调直机GJ4-14/4（TQ4-14）1钢筋制作成型414钢筋对焊机UN1-75型1钢筋对接100 KVA15潜水泵QS3225-4型25m3/h4井内排水42.516高压水泵8BA-18型，1.25MPa2沉井冲泥备用2417小型空压机（0.6MPa）2砼面凿除与清理252.5主要劳动力使用计划2.5.1劳动力组织的特点与一般工程不同，本工程为大型的沉井构筑物，工艺技术独特，专业性强，一般需要连续地快速施工，因此劳动力组织具有以下特点：（1）真空深井泵降水、压密注浆加固地基及井内土方开挖等作业均为专业性较强的施工项目，需要选择具有资质的专业分包队伍组织施工。（2）根据沉井应连续施工的需要，与沉井有关的降水、挖土等劳动力应组成两班制，实行昼夜交接班作业。劳动力的投入量需要作相应的增加。（3）本工程的沉井为钢筋混凝土构筑物，制作的技术难度较大，尤其是钢筋与模板分项，操作技术要求高，因此劳动力的组织应选择具有类似工程施工经验的熟练技工。2.5.2主要工种的劳动力配备数量（1）深井降水：井点打设5人，日常降水管理2人（2）压密注浆： 6人（3）钢筋工： 5人（包括钢筋制作成型）（4）支模木工： 7人（5）混凝土工： 8人（6）泥工： 6人（7）挖土工： 6人（分两班作业）（8）排水工： 6人（分两班作业）（9）普工： 10人（分两班作业）（10）测量工： 2人2.6沉井各阶段主要工序的作业进度控制根据沉井工程的特点与分阶段组织施工的需要，各阶段主要工序的作业进度控制计划安排如下：（1）施工准备阶段：完成各项施工准备工作的时间需要10日历天。其中主要工序为压密注浆进行地基加固，所占的施工周期较长，如采用2套设备同时作业，约需要10日历天。（2）第一节沉井制作与下沉阶段：该阶段的作业进度控制计划为40日历天。其中主要工序的进度安排分别为：沉井制作10天；沉井混凝土养护20天左右，满足100%设计强度的要求；沉井下沉至设计标高需要10天。（3）第二节沉井制作与下沉阶段：该阶段的作业进度控制计划为42日历天。主要工序的进度安排分别为：沉井制作12天；沉井混凝土养护18天左右（考虑了气温逐渐下降的因素），满足70%以上设计强度的要求；沉井下沉至设计标高需要10-12天，其中考虑了地质条件对作业所产生的不利影响。（4）沉井封底与收尾阶段：该阶段的作业进度控制计划为33日历天。主要工序的进度安排分别为：封底前的沉井稳定性观测7天；沉井封底6天；沉井内结构收尾20天。 根据上述作业进度控制要求，沉井工程的施工周期约需要133日历天。如能采取相关的赶工措施，沉井的施工周期尚存在一定的压缩余地。各阶段的具体施工内容详见“2.3施工阶段划分与施工内容概述”。3主要项目的施工方法与技术措施3.1工程测量3.1.1测量工作安排 为了保证测量精度满足设计图纸与施工质量的要求，现场测量工作将按以下部署进行：（1）测量工作应抓紧在施工准备阶段开始。根据施工总平面图的座标控制点，引测工程轴线和高程控制点，为全面开展施工创造条件。（2）根据本工程沉井的施工特点，在场内建立平面主轴线控制网和水准复核点，以满足施工的需要。（3）施工前期的测量工作应由公司专业测量师负责、施工员或技术员配合完成。施工期间，现场施工员或技术员负责操平放线工作，公司专业测量师负责定期复核。（4）根据施工图设计要求，完成沉井的沉降观测工作。（5）根据本市建设主管部门的有关规定，做好测量技术资料的保存与归档工作。3.1.2沉井的测量控制方法（1）沉井位置与标高的控制：在沉井外部地面及井壁顶部设置纵横十字中心线和水准基点，通过经纬仪和水准仪的经常测量和复核，达到控制沉井位置和标高的目的。（2）沉井垂直度的控制：在井筒内按4或8等分作出垂直轴线的标记，各吊线坠逐个对准其下部的标板以控制垂直度，并定期采用两台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时，应随时观测沉井的垂直度，当线坠离标板墨线达50mm时，或四周标高不一致时，应及时采取纠偏措施。（3）沉井下沉控制：在井筒外壁周围测点弹出水平线，或在井筒外壁上的四个侧面用墨线弹出标尺，每20mm一格，用水准仪及时观测沉降值。（4）沉井过程中的测量控制措施：沉井下沉时应对其位置、垂直度及标高（沉降值）进行观测，每班至少测量两次（在班中和每次下沉后测量一次）。沉井接近设计的底标高时，应加强观测，每2小时一次，预防超沉。（5）测量工作的管理措施：沉井的测量工作应由专人负责。每次测量数据均需要如实记录，并制表发送给有关各部门。测量时如发现沉井有倾斜、位移、沉降不均或扭转等情况，应立即通知值班技术负责人，以便指挥操作人员采取相应措施，使偏差控制在规范允许的范围以内。附图：沉井下沉测量控制平面示意图沉井下沉测量控制剖面示意图3.2井外深井降水与井内明排水结合的施工方法根据设计要求，本工程的沉井采用排水下沉和干封底的施工技术。采用该项技术的前提条件是落实沉井内外的降水措施，确保沉井过程不受地下水的影响，特别要防止层土发生流砂情况。经对多种降水方案的比较与论证，我公司认为采用井外深井降水与井内明排水结合的方法较为合理可行，尤其是深井降水，具有排水量大、降水深及平面布置干扰小等优点。有关的施工方法与技术措施如下述：3.2.1深井布设位置与要求根据有关深井降水的技术参数测算，沉井外围应布置4口深度为15m的深井，每口深井的有效降水面积约300m2，降水深度可达到12m左右，以此保证降水效果能满足排水沉井和干封底的施工的需要。深井布设的基本要求有：（1）在沉井外围（离沉井外壁4m左右）布设4口深井，深井之间的距离控制在1820m以内。每口深井的降水范围大致为四分之一的沉井区域。（2）打设深井采用WK-1000旋挖钻机干钻法成孔，清水护壁。深井成孔的直径为700mm，井管直径为273mm，以瓜子片加粗砂为滤料。围填沥料应做到四周均匀，下料不能过快，防止局部沥料脱空而影响降水效果。（3）根据井深和沉井区域土层的含水量，在井底0.5m以上设置一节长度为4.0m的滤管，并在自然地面以下4.0m处设置一节长度为2.0m的滤管。深井泵吸水头应放在沥水管下口处沉砂管部位，以便有效地抽取地下水。（4）每口深井配置一台JC100-110深井水泵，排量为每小时10吨，扬程38m。深井泵电机座与井口连接处要垫好橡皮，并保证密封，防止漏气。真空泵与深井泵每2口连接为一组，配备一台2S-185真空泵，通过抽真空加大井内外的压力差，以此加快集水速度，提高降水效果。3.2.2深井布置的工艺流程 为了保证施工质量，深井的布置打设应符合施工技术规范的要求，其工艺流程如下图所示：井点测量定位挖井口钻孔回填井底砂垫层回填井管与孔壁间的过滤层洗井吊放井管安装护筒试抽水井管内下设水泵安装抽水控制电路正常降水封井降水完毕拔井管3.2.3深井降水的进度安排深井设置应在施工准备阶段完成。每安装完成一口井后即可进行验收。4口深井的设置时间应控制在2天左右。深井泵安装并验收后即可进行预降水。为了保证坑内的降水效果，沉井前的预降水时间宜为15天左右。沉井施工期间，降水应连续进行，降水深度应控制在沉井底以下0.5-1.0m左右。降水周期应满足设计要求。3.2.4沉井内的明排水方法在沉井外部采用深井井点截水的同时，在沉井内部开挖明沟、集水井，采用潜水泵进行明排水，以此保证降水效果。井内明排水的主要技术措施为：沉井过程中，如发现井内土体湿陷，应在离刃脚23m处挖一圈排水明沟，并设34个集水井，其深度应比地下水位深11.5m。明沟和集水井的深度应随沉井的挖土而不断加深。集水井内的积水由高扬程的潜水泵排至沉井外。井内明排水也可将抽水泵设在井壁上，一般需要在井壁上预埋铁件，焊钢操作平台安置水泵，或在井壁上吊木架安置水泵。如采用上述方法，水泵的抽水高度应控制在5m以内。附图：深井降水井点布置平面图深井降水与井内明排水示意图3.3压密注浆地基加固方法3.3.1设计要求考虑到沉井持力层处在地质条件较差的淤泥质粉质粘土层内，设计要求对该层土体采取压密注浆的加固措施。压密注浆加固的深度和宽度分别为：自沉井底标高-7.30m处起，至底部-10.30处为止，深3m；注浆区域的宽度为直径23.2m，比沉井的外壁直径（17.2m）扩大6m。为了保证层的土体加固能满足沉井工程安全使用的需要，设计对压密注浆的加固措施明确了以下要求：（1）水泥应采用普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5。（2）压密注浆的水泥用量为每m3控制为200250kg，水灰比应小于0.40.45，压密注浆的压力控制在0.20.5MPa。为了保证注浆效果，在试压密注浆时可掺加减水剂及水玻璃，具体掺量由施工单位考虑。（3）压密注浆应在沉井制作前进行施工。压浆顺序要求先在外围沿边进行，然后由外围向中间压浆。压密注浆孔应呈梅花形布置，孔距应控制在8001000mm之间。（4）严格控制压密注浆的标高，以确保基础以下压密注浆的厚度。（5）注浆加固体的28天静力触探比贯入度阻力应1.4 MPa。3.3.2施工技术要点 压密注浆应选择专业分包施工，并由施工总承包负责进行管理。施工总承包应熟悉、掌握下述施工技术要点：（1）压密注浆的工艺流程为：钻孔 下注浆管、套管 填砂 拔套管 封口 边注浆、边拔注浆管 封孔。（2）地基注浆加固前，应通过试验确定注浆段长度、注浆孔距、注浆压力等有关技术参数。在一般的地质条件下，注浆段长度宜控制在56m，注浆孔距不宜大于1.0m，注浆压力按设计要求为0.20.5MPa。（3）注浆方法是先在加固地基中按规定位置用钻机钻孔至要求的深度，然后在孔内插入直径3850mm的注浆射管，在射管之外设有套管，在套管与射管之间用砂填塞。注浆时拔出套管，用压浆泵将水泥浆压入射管进行土体内注浆。注浆先从稀浆开始，逐渐加浓。注浆应间隙进行，第1组孔注浆结束后再进行第2、3组注浆。（4）注浆充填率应根据加固土要求达到的强度指标、加固深度、注浆流量、土体的孔隙率和渗透系数等因素确定。饱和软土的一次注浆充填率不宜大于0.150.17。（5）注浆加固土的强度具有较大的离散性，加固土的质量检验应采用静力触探法，比贯入度阻力应满足设计要求的1.4 MPa。附图：压密注浆区平面布置图压密注浆区剖面示意图3.4沉井制作方法与技术措施3.4.1作业条件沉井制作与下沉前，应充分落实相应的作业条件，全面完成以下几方面的施工准备工作：（1）编制实施性的施工方案，用于指导沉井施工。编制方案必须根据沉井工程的特点、地质水文情况及已有的施工设备、设施等条件，并经过详细的技术、经济比较，以此保证方案的经济合理性与技术可行性。在方案中要重点考虑沉井制作与下沉的安全、质量保证措施，对可能遇到的问题和解决方法做到心中有数。（2）布置测量控制网。在现场要事先设置沉井中心线和标高的测量控制点，作为沉井定位放线和下沉观测的依据。（3）深井降水点的布设和压密注浆加固地基等工作已结束，其施工质量已通过验收符合设计和规范的有关要求。（4）根据设计要求完成了沉井基坑的开挖。基坑的开挖深度为沉井的起沉标高3.000。3.4.2刃脚支设形式沉井下部为刃脚，其支设方法取决于沉井的重量、施工荷载和地基承载力。常用的刃脚支设形式有垫架法、砖砌垫座和土模。根据本工程的具体施工条件分析，沉井的刃脚支设形式宜采用垫架法。垫架的作用是将上部沉井重量均匀传递给地基，使沉井制作过程中不会产生较大的不均匀沉降，防止刃脚和井身产生破坏性裂缝，并可使井身保持垂直。采用垫架法时，先在刃脚处铺设砂垫层，再在其上铺设垫木（枕木）和垫架。垫木常用150150mm断面的方木。垫架的数量应根据第一节沉井的重量和砂垫层的容许承载力计算确定，间距一般为0.51.0m。垫架应沿刃脚圆弧对准圆心铺设。垫架形式见下图示意：刃脚垫架垫木砂垫层沉井刃脚支设示意图3.4.3刃脚垫木铺设数量和砂垫层铺设厚度测算刃脚垫木的铺设数量，由第一节沉井的重量及地基（砂垫层）的承载力而定。沿刃脚每米铺设垫木的根数n可按下式计算： n = G/Af式中：G第一节沉井单位长度的重力（kN/m） A每根垫木与砂垫层接触的底面积（m2） F地基或砂垫层的承载力设计值（kN/m2）根据上式测算：已知沉井外壁直径为17.20m，壁厚0.60m，第一节井身高度7m，混凝土量约220m3；地基土为粘质粉土，地基承载力设计值为130KPa，砂垫层的承载力设计值暂估为150KPa。因此： G=22025/16.63.14=5500/52.12=106kN/m又：A=0.152=0.3m2砂垫层上每米需铺设垫木数量：n = G/Af=106/0.3150=2.36根即：垫木间距为0.42m，取0.4m整数。沉井刃脚需铺设垫木数量计算：16.63.14/0.4=130根沉井的刃脚下采用砂垫层是一种常规的施工方法，其优点是既能有效提高地基土的承载能力，又可方便刃脚垫架和模板的拆除。砂垫层的厚度一般根据第一节沉井重量和垫层底部地基土的承载力计算而定。计算公式为：h = (G/f-L)/2tg式中：G沉井第一节单位长度的重力（kN/m） f砂垫层底部土层承载力设计值（kN/m2） L垫木长度（m） 砂垫层的压力扩散角，一般取22.5根据本工程的施工条件，初步测算砂垫层厚度以0.5m为宜，铺设宽度为2.5m。3.4.4沉井制作的钢筋施工工艺（1）钢筋应有出厂质量证明和检验报告单，并按有关规定分批抽取试样作机械性能试验，合格后方可使用。（2）根据施工图设计要求，钢筋工长预先编制钢筋翻样单。所有钢筋均须按翻样单进行下料加工成型。（3）钢筋绑扎必须严格按图施工，钢筋的规格、尺寸、数量及间距必须核对准确。（4）井壁内的竖向钢筋应上下垂直，绑扎牢固，其位置应按轴线尺寸校核。底部的钢筋应采用与砼保护层同厚度的水泥砂浆垫块垫塞，以保证其位置准确。（5）井壁钢筋绑扎的顺序为：先立2-4根竖筋与插筋绑扎牢固，并在竖筋上划出水平筋分档标志，然后在下部和齐胸处绑扎两根横筋定位，并在横筋上划出竖筋的分档标志，接着绑扎其它竖筋，最后再绑扎其它横筋。（6）井壁钢筋应逐点绑扎，双排钢筋之间应绑扎拉筋或支撑筋，其纵横间距不大于600mm。钢筋纵横向每隔1000设带铁丝垫块或塑料垫块。（7）井壁水平筋在联梁等部位的锚固长度，以及预留洞口加固筋长度等，均应符合设计抗震要求。（8）合模后对伸出的竖向钢筋应进行修整，宜在搭接处绑扎一道横筋定位。浇灌混凝土后，应对竖向伸出钢筋进行校正，以保证其位置准确。3.4.5沉井制作的模板施工工艺模板分项是沉井制作过程中的关键工序，其设计选型、用料、制作及现场安装等方法直接关系到沉井的工程质量与施工安全。根据本工程沉井施工的特点与要求，模板的工艺技术与施工方法作以下考虑：（1）模板的设计选型：井壁的内外模板全部采用组合式的定型钢模板，散装散拆，以方便施工，但刃脚部位应采用非定型模板单独拼装、支设。平面模板选取3001500的规格，以满足圆形井壁的施工要求。围檩采用8号轻型槽钢按弧度分段定制。竖向龙骨采用483.5钢管。模板之间的连接件采用配套的U形卡、L形插销、钩头螺栓及对拉螺栓等。（2）模板安装的工艺流程：位置、尺寸、标高复核与弹线 刃脚支模 井壁内模支设（配合钢筋安装） 井壁外模支设（配合完成钢筋隐检验收） 模板支撑加固 模板检查与验收。（3）定型模板的制作尺寸要准确，表面平整无凹凸，边口整齐，连接件紧固，拼缝严密。安装模板按自下而上的顺序进行。模板安装应做到位置准确，表面平整，支模要横平竖直不歪斜，几何尺寸要符合图纸要求。（4）井壁侧模安装前，应先根据弹线位置，用14短钢筋离底面50mm 处焊牢在两侧的主筋上（注意电焊时不伤主筋），作为控制截面尺寸的限位基准。一片侧模安装后应先采用临时支撑固定，然后再安装另一侧模板。两侧模板用限位钢筋控制截面尺寸，并用上下连杆及剪刀撑等控制模板的垂直度，确保稳定性。（5）沉井的制作高度较高，混凝土浇筑时对模板所产生的侧向压力也相应较大。为了防止浇砼时发生胀模或爆模情况，井壁内外模板必须采用16对拉螺栓紧固。对拉螺栓的纵横向间距均为450mm。对拉螺栓中间满焊1001003钢板止水片。底部第一道对拉螺栓的中心离地250mm。（6）第一节沉井制作时，井壁的内外模板均采用上、中、下三道抛撑进行加固，以保证模板的刚度与整体稳定性。第二节沉井制作时，井壁外模仍按上述方法采用抛撑，井壁内模可采用井内设中心排架与水平钢管支撑的方法进行加固。水平钢管支撑呈辐射状，一端与中心排架连接，另一端与内模的竖向龙骨连接。（7）封模前，各种预埋件或插筋应按要求位置用电焊固定在主筋或箍筋上。预留套管或预留洞孔的钢框应与钢筋焊接牢固，并保证位置准确。（8）模板安装前必须涂刷脱模剂，使沉井混凝土表面光滑，减小阻力便于下沉。附图：沉井井壁定型钢模板支设示意图3001500定型钢模8号槽钢围檩483.5钢管龙骨16对拉螺栓aaaaabCCCCCCCC说明：a 450mm b 250mm C 450mm3.4.6沉井制作的混凝土施工工艺（1）混凝土浇筑采用汽车泵直接布料入模的方法。每节沉井浇砼必须连续进行，一次完成，不得留置施工缝。（2）浇筑混凝土前必须完成的工作主要有：钢筋已经隐检符合质量验收规范与设计要求；模板已安装并经过检查验收合格，模板内的垃圾及杂物已清理干净，模板已涂刷脱模隔离剂；沉井的位置、尺寸、标高和井壁的预埋件、预留洞等已经过复核无误；由专业试验室或混凝土制品厂提供的混凝土配合比设计报告已经审核批准实施；首次使用的混凝土配合比应进行开盘鉴定，进场混凝土应进行配合比泵送工作性能鉴定，其工作性能应满足设计配合比的要求。（3）混凝土浇筑应分层进行，每层浇筑厚度控制在300500mm左右（振动棒作用部分长度的1.25倍）。（4）混凝土捣固应采用插入式振动器，操作要做到“快插慢拔”。混凝土必须分层振捣密实，在振捣上一层混凝土时，振动器应插入下层混凝土中5cm左右，以消除两层之间的接缝。上层混凝土的振捣应在下层混凝土初凝之前进行。（5）振动器插点要均匀排列，防止漏振。一般每点振捣时间为15-30s，如需采取特殊措施，可在20-30min后对其进行二次复振。插点移动位置的距离应不大于振动棒作用半径的1.5倍（一般为30-40cm），振动器距离模板不应大于振动器作用半径的0.5倍，但不宜紧靠模板振动，且应尽量避免碰撞钢筋、预埋管件等。（6）为了防止模板变形或地基不均匀下沉，沉井的混凝土浇筑应对称、均衡下料。（7）上、下节水平施工缝应留成凸形或加设止水带。支设第二节沉井的模板前，应安排人员凿除或清理施工缝处的水泥薄膜和松动的石子，并冲洗干净，但不得积水。继续浇筑下节沉井的混凝土前，应在施工缝处铺设一层与混凝土内成分相同的水泥砂浆。（8）混凝土浇筑完毕后12小时内应采取养护措施，可对混凝土表面复盖和浇水养护，井壁侧模拆除后应悬挂草包并浇水养护，每天浇水次数应满足能保持混凝土处于湿润状态的要求。浇水养护时间的规定为：采用普通硅酸盐水泥时不得少于7天，当混凝土中掺有缓凝型外加剂或有抗渗要求时不得少于14天。3.5沉井下沉方法与技术措施3.5.1沉井下沉的作业顺序安排下沉准备工作 设置垂直运输机械设备 挖土下沉 井内外排水、降水 边下沉边观测 纠偏措施 沉至设计标高 核对标高、观测沉降稳定情况 井底设盲沟、集水井 铺设井内封底垫层 底板防水处理 底板钢筋施工与隐蔽工程验收 底板混凝土浇筑 井内结构施工 上部建筑及辅助设施 回填土3.5.2沉井下沉验算沉井下沉前，应对其在自重条件下能否下沉进行必要的验算。沉井下沉时，必须克服井壁与土间的摩阻力和地层对刃脚的反力，其比值称为下沉系数K，一般应不小于1.151.25。井壁与土层间的摩阻力计算，通常的方法是：假定摩阻力随土深而加大，并且在5m深时达到最大值，5m以下时保持常值。计算方法见下图所示：5mH-5mHf沉井下降摩阻力计算简图 沉井下沉系数的验算公式为：K=（Q-B）/（T+R）式中：K下沉安全系数，一般应大于1.151.25 Q沉井自重及附加荷载（kN） B被井壁排出的水量（kN），如采取排水下沉法时，B=0 T沉井与土间的摩阻力（kN），T=D（H-2.5）f D沉井外径（m） H沉井全高（m） f井壁与土间的摩阻系数（KPa），由地质资料提供 R刃脚反力（kN），如将刃脚底部及斜面的土方挖空， 则R=0本工程沉井的验算的条件为：沉井外径：17.20m沉井全高12.60m，分二节制作、二次下沉，第一节高度7m，第二节高度5.60m第一节沉井自重为16.63.140.6725=5473.02kN沉井总重为16.63.140.612.625=9851.44kN井壁摩阻系数为：、1层土均为12KPa；2层土为20KPa， 但5m以上为12 KPa；3层土为15KPa。第一节沉井下沉系数验算：K1 = 5473/3.1417.2（7-2.5）20 = 5473/4860.72 = 1.13第一节沉井的下沉系数满足安全验算要求。第二节沉井下沉系数验算：K2 = 9851.44/3.1417.2（12.6-2.5）15 =9851.44 /8182.2 = 1.20第二节沉井的下沉系数满足安全验算要求。注：以上计算方法参照江正荣编著的建筑施工计算手册3.5.3沉井下沉的主要方法和措施（1）第一节沉井制作完成后，其混凝土强度必须达到设计强度等级的100%后方可进行刃脚垫架拆除和下沉的准备工作。（2）井内挖土应根据沉井中心划分工作面，挖土应分层、均匀、对称地进行。挖土要点是：先从沉井中间开始逐渐挖向四周，每层挖土厚度为0.40.5m，沿刃脚周围保留0.51.5m的土堤，然后再沿沉井井壁每23m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀地削薄土层，每次削510cm，当土层经不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重的作用下挤土下沉。（3）井内挖出的土方应及时外运，不得堆放在沉井旁，以免造成沉井偏斜或位移。如确实需要在场内堆土，堆土地点应设在沉井下沉深度2倍以外的地方。（4）沉井下沉过程中，应安排专人进行测量观察。沉降观测每8小时至少2次，刃脚标高和位移观测每台班至少1次。当沉井每次下沉稳定后应进行高差和中心位移测量。每次观测数据均须如实记录，并按一定表式填写，以便进行数据分析和资料管理。（5）沉井时，如发现有异常情况，应及时分析研究，采取有效的对策措施：如摩阻力过大，应采取减阻措施，使沉井连续下沉，避免停歇时间过长；如遇到突沉或下沉过快情况，应采取停挖或井壁周边多留土等止沉措施。（6）在沉井下沉过程中，如井壁外侧土体发生塌陷，应及时采取回填措施，以减少下沉时四周土体开裂、塌陷对周围环境造成的不利影响。（7）为了减少沉井下沉时摩阻力和方便以后的清淤工作，在沉井外壁宜采用随下沉随回填砂的方法。（8）沉井开始下沉至5m以内的深度时，要特别注意保持沉井的水平与垂直度，否则在继续下沉时容易发生倾斜、偏移等问题，而且纠偏也较为困难。（9）沉井下沉近设计标高时，井内土体的每层开挖深度应小于30cm或更薄些，以避免沉井发生倾斜。沉井下沉至离设计底标高10cm左右时应停止挖土，让沉井依靠自重下沉到位。3.5.4井内挖土和土方吊运方法沉井内的分层挖土和土方吊运采用人工和机械相配合的方法。根据本工程的沉井施工特点，在沉井上口边配备一台5吨的W-1001履带式起重机（也即抓斗挖机），负责机械开挖井内中间部分的土方和将井内土方吊运至地面装车外运。井内靠周边的土方以人工开挖、扦铲为主，以此严格控制每层土的开挖厚度，防止超挖。井内土体如较为干燥，可增配一台小型（0.25m3）液压反铲挖掘机，在井内进行机械开挖，达到减少劳动力和提高工效的目的。井内土方挖运实行人机同时作业，必须加强对井下的操作工人的安全教育和培训，强化工人的安全意识，并落实安全防护措施，以防止事故发生。附图：沉井下沉开挖方法示意图I1II1100015004005002IV1III11234说明：1沉井刃脚 2边壁留置土堤 1、2、3、4削坡次序3.6沉井封底的主要方法3.6.1干封底的技术措施当沉井下沉至距设计底标高10cm时，应停止井内挖土和排水，使其靠自重下沉至或接近设计底标高，再经过23天的下沉稳定，或经观测在8天内累计下沉量不大于10mm时，即可进行沉井封底。沉井干封底的施工要点和主要技术措施如下述：（1）先对井底进行修整使其形成锅底形状，再从刃脚向中心挖出放射形的排水沟，内填卵石成为排水暗沟，并在中间部位设23个集水井（深12m），井间用盲沟相互连通，井内插入600800mm、四周带孔眼的钢管或混凝土管，四周填以卵石，使井底的水流汇集在井中，然后用潜水泵排出，以此保证沉井内的地下水位低于基底面0.5m左右。（2）根据设计要求，封底由三层组成：200厚道碴，150厚素混凝土，以及800厚混凝土底板。封底材料在刃脚下必须填实，混凝土垫层应振捣密实，以保证沉井的最后稳定。（3）垫层混凝土达到50%设计强度后，可进行底板钢筋绑扎。钢筋应按设计要求伸入刃脚的凹槽内。新老混凝土的接触面应冲刷干净。（4）底板混凝土浇筑时，应分层、不间断地进行，由四周向中间推进，每层浇筑厚度控制在3050cm左右，并采用振动器振捣密实。（5）底板混凝土浇筑后应进行自然养护。在养护期内，应继续利用集水井进行排水。待底板混凝土强度达到70%并经抗浮验算后，再对集水井进行封堵处理。集水井的封堵方法是：将井内水抽干，在套管内迅速用干硬性的高强度混凝土进行堵塞并捣实，然后上法兰盘用螺栓拧紧，或用电焊封闭，上部再用混凝土垫实捣平。3.6.2沉井封底后的抗浮稳定性验算沉井封底后，整个沉井受到被排除地下水向上浮力的作用，如沉井自重不足于平衡地下水的浮力，沉井的安全性会受到影响。为此，沉井封底后应进行抗浮稳定性验算。沉井外未回填土，不计井壁与侧面土反摩擦力的作用，抗浮稳定性计算公式为： K = G/F1.1式中：G沉井自重力（kN） F地下水向上的浮力（kN） 验算条件：沉井自重为井壁和封底混凝土重量：9851.44+4326.3=14177.3 kN地下水向上浮力：由地质勘察资料得知，拟建场地的地下水位标高为3.173.57，沉井底标高为-7.30，故验算浮力的地下水深度按10.8m考虑，则：F = 3.14/417.221010.8 =25081 kNK = 14177.3/25081 = 0.57根据上述计算可知，沉井封底后如停止降水，沉井自重将远不足以抵抗地下水的浮力。因此，沉井封底后，井外的深井降水与井内的集水井排水必须继续进行，直到沉井内部结构和上部结构完成后才能停止。4沉井施工质量与安全控制的主要措施4.1沉井质量主控项目的检验标准项序检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数量主控项目1混凝土强度满足设计要求，下沉前必须达到70%的设计强度查试块记录或抽样送检2封底以前沉井的下沉稳定mm/8d10水准仪测量3封底结束后的位置：刃脚平均标高（与设计标高比）刃脚平面中心线位移四角中任何两角的底面高差mm1001%/H1%/L水准仪测量经纬仪。H为下沉总深度，H10m时，控制在100mm之内。水准仪。L为两角的距离。但不超过300mm，L10m时，控制在100mm之内。注：1、上表中的三项检查项目偏差可同时存在。 2、下沉总高度指下沉前、后刃脚之高差。4.2沉井易渗漏部位的质量控制要点序易渗漏部位质量控制要点1沉井支模的对拉螺栓检查螺栓止水片规格、焊缝的满焊程度及螺栓孔是否采用高标号砂浆封堵等。2沉井分节间的施工缝按规定留置凸缝，砼浇筑前凿除疏松砼，接缝清洗干净、湿润接浆、振捣密实，拆模后再对施工缝进行防水处理。3预留孔、洞二次灌砼孔、洞浇灌前应凿毛、清洗、绑筋加固、湿润；浇砼采用提高一级砼标号的措施，并振捣密实。4封底与井壁接触处沉井下沉前对底板与井壁的接触处进行凿毛处理，底板砼浇灌前对接触处进行清洗、湿润、接浆处理。5沉蝻制作的砼质量砼浇灌时必须分层、振实、控制砼的初凝时间，不允许留设垂直施工缝。严格按规范要求进行养护。4.3安全施工措施（1）严格执行国家颁布的有关安全生产制度和安全技术操作规程。认真进行安全技术教育和安全技术交底。施工过程中，对安全防范的关键部位进行重点检查，及时排除不安全因素和事故隐患。（2）做好地质详勘工作，查清沉井范围内的地质、水位情况，对存在的不良地质条件采取针对性的技术措施，防止沉井在下沉过程中发生不正常情况，以确保施工的安全。（3）落实沉井垫架拆除和土方开挖的安全防护措施，控制均匀挖土和刃脚处破土速度，防止沉井发生突然下沉和严重倾斜而导致人身伤亡事故。（4）做好沉井期间的排水与降水工作，并设置可靠电源，以保证沉井挖土过程中不出现大量涌水、涌泥或流砂现象，避免造成淹井事故。（5）沉井口周围须设置安全防护栏杆，并有防止坠物的措施。井下作业应戴安全帽，穿胶鞋。下井应设安全爬梯，并应有可靠的应急措施。（6）认真遵守用电安全操作规程，防止超负荷作业。电动工具、潜水泵等应装设漏电保护器。夜班作业时，沉井内外应有足够的照明。井内应采用36V低压电。（7）输电线路应架设在安全地点，并有可靠的绝缘装置。井下作业人员应具有良好的安全防范意识，因为水有导电性，电流有可能通过水柱传导至人体而造成触电事故。（8）沉井内的作业人员应先经过医生的体格检查，凡患有心脏病、肺结核等疾病者均不得下井施工。附图1沉井基坑放坡沉井中心线中心控制点沉井下沉测量控制平面示意图深井降水井点布置平面图沉井4m左右4m左右深井井点沉井沉井外壁直径8000550550压密注浆区域直径9100压密注浆区平面布置图附图2沉井下沉测量控制剖面示意图中心控制点中心控制点壁外下沉标尺铁件线坠钢标板沉井深井降水与井内明排水示意图沉井内集水井沉井内明排水深井降水压密注浆区剖面示意图5.000-7.300-10.3009100压密注浆区域30003000