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1、55米沉井下沉施工方案編輯單位：江蘇錦峰水下技術工程有限公司 編輯人聯系：I39 2I8 I4666沉井基礎上下敞口帶刃腳的空心井筒狀結構下沉水中到設計標高處,以井筒作為結構外殼而建筑成的基礎。以沉井作為基礎結構，將上部荷載傳至地基的一種深基礎。沉井是一個無底無蓋的井筒，一般由刃腳、井壁、隔墻等部分組成。在沉井內挖土使其下沉，達到設計標高后，進行混凝土封底、填心、修建頂蓋，構成沉井基礎。埋深較大，整體性好，穩定性好，具有較大的承載面積，能承受較大的垂直和水平荷載。此外，沉井既是基礎，又是施工時的擋土和擋水圍堰結構物，其施工工藝簡便，技術穩妥可靠，無需特殊專業設備，并可做成補償性基礎，避免過大沉2、降，在深基礎或地下結構中應用較為廣泛，如橋梁墩臺基礎、地下泵房、水池、油庫、礦用豎井以及大型設備基礎、高層和超高層建筑物基礎等。但沉靜基礎施工工期較長，對粉砂、細砂類土在井內抽水時易發生流砂現象，造成沉井傾斜；沉井下沉過程中遇到的大孤石、樹干或井底巖層表面傾斜過大，也將給施工帶來一定的困難。沉井按其截面輪廓分，有圓形、矩形和圓端形等三類。圓形沉井水流阻力小，在同等面積下，同其他類型相比，周長最小、摩阻力相應減小，便于下沉；井壁只受軸向壓力，且無繞軸線偏移問題。矩形沉井和等面積的圓形沉井相比，其慣性矩及核心半徑均較大，對基底受力有利；在側壓力作用下，沉井外壁受較大的撓曲應力。圓端形沉井對支撐建筑3、物的適應性較好，也可充分利用基礎的圬工，井壁受力也較矩形有所改善，但施工較復雜。沉井一般常用于橋梁墩（臺）深基礎，可以承載較大的負荷。沉井用于水閘工程的下游防沖已在較多水閘中取得成功經驗。在海漫和防沖槽之間設置鋼筋砼防沖大沉井，起“鎖墻”作用，保護海漫下游端不被下泄洪水和潮水沖刷破壞。 1、工程概況 1.1工程特點 曹娥江大閘樞紐工程位于紹興市，錢塘江下游右岸主要支流曹娥江河口，距紹興市區約30公里，為等工程，主要建筑物擋潮泄洪閘、堵壩、岸墻、翼墻為級建筑物；次要建筑物上游導流堤等為3級建筑物；臨時建筑物施工圍堰等為4級建筑物。大閘樞紐主要由擋潮泄洪閘、堵壩、導流堤、魚道、上游河道護腳、上下游4、堤防加高加固以及2號閘老圍堰處理等建筑物組成。在灌砌石海漫下游端設防沖大沉井， 防沖大沉井總長685m，共計55只。由于沉井下沉過程中不可避免有傾斜現象，根據相關工程經驗，在相鄰井間預留0.9m的寬縫，在預留縫的上下游兩端采用高壓旋噴樁進行縫堵，高壓旋噴樁深15m，樁徑不小于1.5m。單個防沖大沉井，順水流向長8m，垂直水流向長12m，深13m，外壁厚0.7m，中間設分隔墻厚0.4m，頂板厚0.8m，下端開口，中間為空箱，刃腳底面寬度0.3m。沉井沉放完畢后，在空箱內回填砂質粉土。設計沉井底標高為-15.5m，頂標高為-2.5m。 1.2工程地質 沉井場址在勘探深度內土層出露較簡單，分布較均勻5、。自上而下分述如下： 砂質粉土（al-mQ4）組成，頂板標高-17.2-1.31米； 淤泥質粘土粉土夾層（al-mQ4），頂板標高-19.2-12.31米； 淤泥質粉質粘土夾粉土（al-mQ4），頂板標高-24.4-21.4米； 粉質砂土、粉土互層（al-mQ4），頂板標高-44.9-33.1米； 粉砂（al-mQ3）等組成，頂板標高-60.8-50.22米。 地基土砂性強，抗剪抗壓性能良好，陶曉斌 砂性土抗沖能力差，易受水的影響。 施工區域內建設單位已建有施工圍堰，堰高平均高程約為10m，圍堰區內場地比較平坦，場地標高為-2-2.5m。 2、沉井下沉方案的確定 2.1 沉井制作 沉井制作采用6、就地澆筑的方式，每只沉井分二節制作，一次下沉。第一節制作高度 8.5m，分三次澆筑砼，即1.0m、3.7m、3.8m。為方便施工第一次沉井制作時的地面標高（刃腳位置）為-7.0m。第一節制作的沉井下沉到-15.5m，然后再進行上部的接高，進行第二節3.9m的制作。 1.接高沉井時必須停止除土作業，在沉井偏斜情況下嚴禁接高沉井。 2.高處作業必須支搭作業平臺，作業平臺的腳手板必須鋪滿、鋪穩；上下作業平臺必須設安全梯、斜道等攀登設施；作業平臺臨邊必須設防護欄桿；使用前應經檢查、驗收，確認合格并形成文件，使用中應隨時檢查，確認安全。 3.拆除支墊應符合下列要求：混凝土強度應滿足設計規定的抽墊要求；抽7、出墊木后應用砂性土回填、搗實；抽墊時應采取防止沉井偏斜的措施；抽墊時應由作業組長指揮，分區域，按規定順序進行；定位支墊處的墊木應按設計規定程序最后抽出，且不得遺留。 4.沉井側模應在混凝土強度達到25時方可拆除，刃腳模板應在混凝土強度達到75時方可拆除；沉井分節預制時，分節預制高度應依其下沉過程中的穩定性和摩阻狀況，由設計或施工設計確定。底節沉井的最小高度應滿足拆除墊木后的豎向撓曲強度要求。 5.沉井制作場地應符合下列要求： (1）島標高應高出施工期間可能出現的最高水位70cm以上。 (2）筑島應能承受水流對島體的沖刷，確保島體穩定。 (3）筑島的平面尺寸應滿足沉井制作和抽墊等施工要求，沉井周8、圍應有2m以上的護道。 (4）筑島材料應為透水性好、易于壓實和開挖的無大塊顆粒的砂土或碎石土等。 (5）在淺水區域或可能淹沒的旱地、淺灘應筑島制作沉井。 6.制作沉井時應同步完成直爬梯或梯道預埋件的安設；直爬梯和梯道應符合下列要求： (1)梯道寬度不宜小于70cm；坡度不宜陡于50；梯道宜使用鋼材焊制，鋼材不得腐蝕、斷裂、變形；每步高度不宜大于25cm，嚴禁用鋼筋做踏板；梯道臨邊側必須設防護欄桿。 (2)采用斜道(馬道)時，腳手架必須置于堅固的地基上，斜道寬度不得小于1m，縱坡不得陡于13，支搭必須牢固。 (3)采用固定式直爬梯時，爬梯應用金屬材料制成；梯寬且為50cm，埋設與焊接必須牢固。梯9、子頂端應設1.0m1.5m高的扶手；攀登高度超過7m以上部分宜加設護籠；超過13m時，必須設梯間平臺。 (4)人員上下梯子時，必須面向梯子，雙手扶梯；梯子上有人時，他人不宜上梯。 (5)采購的安全梯應符合現行國家標準；現場自制安全梯應符合下列要求： 1)攀登高度不宜超過8m；梯子踏板間距宜為30cm，不得缺檔；梯子凈寬宜為40cm50cm；梯子工作角度宜為755。 2)梯子需接長使用時，必須有可靠的連接措施，且接頭不得超過一處。連接后的梯梁強度、剛度，不得低于單梯梯梁的強度、剛度。 3)梯腳應置于堅實基面上，放置牢固，不得墊高使用；梯子上端應有固定措施。 4)梯子結構必須堅固，梯梁與踏板的連接10、必須牢固；梯子結構應根據材料性能進行受力驗算，經計算確定。 (6)基坑施工現場可根據環境狀況修筑人行土坡道供施工人員使用，人行土坡道應符合下列要求： 1)施工中應采取防揚塵措施，并經常維護，保持完好。 2)兩側應設邊坡，溝槽(基坑)側無條件設邊坡時，應根據現場情況設防護欄桿。 3)坡道土體應穩定、堅實，宜設階梯，表層宜硬化處理，無障礙物。 4)寬度不宜小于1m，縱坡不宜陡于13。 7.臨邊作業必須設防護欄桿，并應符合下列要求： (1）木質欄桿上桿梢徑不得小于7cm，下桿梢徑不得小于6cm，欄桿柱梢徑不得小于7.5cm，并以不小于12號的鍍鋅鋼絲綁扎牢固，綁絲頭應順平向下；鋼筋橫桿上直徑不得小于11、16mm，下桿直徑不得小于14mm，欄桿柱直徑不得小于18mm，采用焊接或鍍鋅鋼絲綁扎牢固，綁絲頭應順平向下；鋼管橫桿、欄桿柱均應采用直徑48mm(2.753.5)mm的管材，以扣件固定或焊接牢固。 (2）防護欄桿應由上、下兩道欄桿和欄桿柱組成，上桿離地高度應為1.2m，下桿離地高度應為50cm60cm。欄桿柱間距應經計算確定，且不得大于2m。 (3）欄桿柱在基坑四周固定時，可采用鋼管并錘擊沉入地下不小于50cm深。鋼管離基坑邊沿的距離，不得小于50cm；欄桿柱在混凝土結構上固定，采用鋼質材料時可用預埋件與鋼管或鋼筋焊牢；采用木欄桿時可在預埋件上焊接30cm長的505角鋼，其上、下各設一孔，以12、直徑10mm螺栓與木桿件拴牢；欄桿柱在砌體上固定時，可預先砌入規格相適應的設預埋件的預制塊，并固定。 (4）防護欄桿的底部必須設置牢固的、高度不低于18cm的擋腳板；擋腳板下的空隙不得大于1cm；擋腳板上有孔眼時，孔徑不得大于2.5cm。 (5）欄桿的整體構造和欄桿柱的固定，應使防護欄桿在任何處能承受任何方向的1000N外力。 (6）高處臨街的防護欄桿應加掛安全網，或采取其他全封閉措施。 首先，根據土方堆放場地，對沉井部分的表土進行清除，清除的表土直接打至土方堆放處進行場地平整。場地平整完成后，將第一、二組土方沖排入錢塘江中，以后各組的土方或回填或進行堆放。 在井點正式作用二天后開始土方沖挖，13、每一作業段計劃安排3天時間進行沖挖，根據泥漿泵的工作效率，一個作業段配10套沖挖設備，其中8套工作，2套備用。 土方沖挖后，井點已工作5天，開挖后的基坑能滿足上部作業的需要。 4.2 沉井下沉 沉井砼澆筑時，在沉井內離井底約4m左右的位置四周設置若干小牛腿，以便設置下沿工作平臺，同時在該位置內隔墻上設置進人孔，使沉井內各格間形成通道，便于操作人員相互溝通。在井壁內側設置插筋，以便搭設爬梯，形成垂直通道。 本工程沉井高度較高，為保證平穩下沉，第一次制作待砼強度達到設計要求后即進行沉井的下沉，下沉時一次沉放到位。下沉考慮每小組四只同時沉放，完成一小組再沉放另一小組，兩作業組同時作業，但存在時間差，14、主要采用排水法施工。 沉井下沉施工工藝圖 4.2.1排水下沉 首先將沉井四周與下沉無關的機具、設備（包括鋼管、鋼模板）均搬離施工現場，清除雜物； 在沉井四角設立指針，并埋設高程點和水平位移標志，架設測量儀器進行首次測量； 檢查維護降水井點并確保其運轉正常； 搭設井內作業平臺及上下作業爬梯；并在沉井面上搭設操作平臺、欄桿。泥漿泵、水槍配備到位（每格內配泥漿泵一臺、水槍一支）； 井內取土的原則是：從中間往周圍，盡量使土體成漏斗狀，讓刃腳周圍的土體自然下擠?？刂聘鞲魝}內土體高差不大于0.5m。正常情況下，距刃腳50cm范圍內嚴禁取土，除非因沉井刃腳土體問題出現沉井不沉或沉井糾偏的需要。 由于每次將四15、只沉井同時下沉，原則上同時同步取土。特殊時按先1#、3#后2#、4#沉井，沉井之間的高差不大于1m。 準備二臺4吋水泵，以備非常情況下（井內出現大量流砂、沉井突沉等），對井內進行灌水。 4.2.2 不排水下沉 在距下沉底標高23m 時，在正常情況下仍可采用排水下沉，如需采用不排水下沉，具體如下： 利用距井底4m的小牛腿搭設工作平臺，泥漿泵用葫蘆掛在工作平臺作業面，在泥漿泵吸泥口下方設置一根長約2m的硬管，增加泥漿泵的吸程，水槍槍口采用2m鋼管或毛竹桿接長直接進行沖沉，工作人員直接在工作平臺上作業，其他機械設備及工序同排水下沉。 4.3 設備及人員配置 在每一沉井的四個分隔倉內，每倉配備水槍1支16、，泥漿泵1臺。泥漿泵采用葫蘆懸掛便于移動取土，由于取土較深，泥漿泵需要進行接送。故每一沉井內配水槍4支，泥漿泵8臺。每支水槍配1人，每只井配4人進行泥漿泵管理，每組另配4人管理泥漿泵、4人管理高壓泵。共計72人，泥漿泵64臺，高壓清水泵16臺。 4.4 沉井的接高 沉井制作：經過下沉后的沉井此時處于暫時穩定狀態，如上部接高，相當于對沉井進行加載，沉井將有可能自然下沉。為保證安全對沉井外圍及井內進行土方回填。 上部沉井砼高3.9m，自重3.93425=3315KN。此部份荷載需由土體摩阻力來平衡。此時需要回填土高3315/（105.620）=1.57m。為方便施工，計劃將井內外的土方均回填后進行17、接高施工。 二級井點待井內土方回填后方予以拆除。 接高沉井高3.9m，砼計劃一次立模澆筑。其他工作同第一節沉井施工。此時沉井內為水土混合狀態，井內上部接高施工時，采取一定的安全措施保證安全。 5、下沉施工監測要點 5.1施工過程的控制 沉井下沉過程的控制主要包括三個方面： 刃腳高差控制； 下沉速度控制； 平面位移控制。 其中平面位移控制是通過刃腳高差控制和下沉速度控制來實現的。 5.1.1 刃腳高差控制 排水下沉時，由于不帶水作業，故刃腳高差鍋底的形成和移動都比較直觀，根據高差的大小可以有效地改變鍋底的大小、深淺和平面位置，以此來達到對刃腳高差的控制。 5.1.2 沉井下沉速度控制 沉井下沉速18、度控制也是一個重要方面，一般來講對沉井下沉速度沒有嚴格的限制，需根據施工經驗和沉井下沉的具體情況而定，本工程施工中主要按以下原則進行： 在沉井刃腳高差不大時(在水平間距的0.5%以內)，沉井的下沉速度越快越好； 沉井下沉速度均勻為宜； 沉井在粉砂土等易引起涌砂的土層中下沉時，應加快下沉速度。 5.1.3 沉井平面位移控制 對沉井平面位移的控制主要是通過控制沉井刃腳高差來實現，如果沉井刃腳高差不大，則沉井平面位移較易得到控制，它們之間的關系并無定量計算，但有一些聯系： 沉井哪個角下沉得快(即刃腳較低)，則沉井就會向哪個方向移位； 沉井刃腳高差大時，沉井位移量大； 沉井始終在同一個方向的刃腳高差下19、下沉時，沉井位移量較大。 施工過程中需要具體情況具體分析，決定采取相應的方法和措施。 5.2 在施工過程中的各項施工監控工作 在沉井下沉前，將每個沉井各個角點處的高程及沉井軸線放樣并做好標記，記錄測量原始數據，繪制測量監控平面圖，計算下沉具體高度。 下沉分三個階段，即首沉23m，中沉，最后下沉1.52.0m。 首沉階段，必須每30分鐘觀測一次并記錄數據，匯總到監控小組，及時計算偏差情況，并由總指揮統一指揮確定沖沉部位及沖沉速度等； 中沉階段，進入正常下沉，正常下沉時，可每2h測量一次； 最后下沉階段必須增加觀測頻率，一般為30分鐘左右觀測一次。 通過對各階段觀測數據的分析，必須使沉井的對角高差20、不超過15cm，并觀察沉井周圍土質變化情況，將地下水位、涌土、沉降、沉速隨時記入歷時曲線表。 終沉階段最后2m范圍內要減小鍋底的開挖深度，防止突沉及超沉事故發生，控制開挖深度及速度，以下沉為輔，糾偏為主。 當沉速8h不超過1cm即認為沉井已趨穩定。 測量監控相關表格： 、沉井下沉觀測記錄表（水準控制、軸線控制）； 、沉井下沉累計統計表； 、沉井下沉監控平面圖； 、沉井下沉糾偏、糾扭計算圖表； 、沉井下沉地下水位、涌土、砂率、沉速歷時統計表。 5.3 沉井的質量控制標準 根據有關規范的要求，沉井制作與下沉時的質量控制標準如下： （1）沉井平面尺寸偏差：長度、寬度為0.5%，即長度方向為6cm，寬21、度方向為4cm；兩對角線差異為1%對角線長，即14.4cm。 （2）沉井壁厚偏差：1.5 cm； （3）下沉后刃腳高程與設計高程的偏差不得超過10 cm； （4）沉井四角中任何兩個角的刃腳高差不得超過該兩個角間水平距離的0.5%，且不得超過15cm；水平距離小于10m時，其高差可為10cm； （5）沉井頂面中心的水平位移不得超過下沉總深度的1%。 6、結語 13m高防沖大沉井，分節制作一次下沉；當多只沉井連續分布時采用群沉法施工在本工程實踐都取得了良好效果，保證了沉井下沉達到設計要求的質量標準。沉井下沉時根據工程地質條件采用適當的降低地下水方式，如本工程中采用的二級井點降水，也是保證沉井下沉質量的關鍵技術