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1、鐵路橋涵工程的沉井下沉及清理基底施工作業指導書編 制： 審 核： 批 準： 版 本 號: ESZAQDGF001 編 制： 審 核: 批 準： 發 布： 二XX年X月 沉井下沉及清基施工作業指導書1 范圍適用于鐵路橋涵工程的沉井下沉及清基施工2 施工準備2.1 材料及機具：排水水泵、開挖設備（見明挖基礎施工的材料及機具）下沉的輔助設備、檢測設備（經緯儀、水準儀、塔尺等）2.2 作業條件2.2.1 沉井強度已達到設計請度后，方可下沉。2.2.2 根據土質及水文地質情況，選擇適當的下沉除土方法。3 操作工藝3.1 工藝流程抽出枕木3.2 工藝流程的描述：3.2.1 抽出墊木：撤除沉井墊木必須在沉井2、混凝土已達到設計強度后進行，撤除應按以下順序：3.2.1.1 分組、編號、對稱的撤除。3.2.1.2 首先撤除內壁下部的墊木。3.2.1.3 其次對矩形沉井，應先撤除短邊下的墊木，再撤除長邊下的墊木。3.2.1.4 最后撤除定位承墊。3.2.1.5 撤除定位承墊以外的墊木時，應先撤除定位承墊較遠的，后撤近的。3.2.2 沉井下沉除土方法選擇：3.2.2.1 沉井下沉主要是通過從井孔內除土，消除刃腳正面阻力及沉井壁摩阻力后，依先靠沉井自重下沉。3.2.2.2 井內除土方式有：炮震、壓重、降低井內水位以及采用泥漿潤滑套或空氣幕等。3.2.2.3 在穩定的土層中且滲水量不大（每m2沉井面積滲水量小于3、1.0m3/h，可采用排水開挖下沉）。3.2.2.4 對于不排水開挖的沉井，其下沉除土方法可根據土質情況如下表：一般采取抓泥、吸泥、射水交替或聯合作業。必要時可輔以其他輔助措施。3.2.3 沉井下沉除土方法選擇3.2.3.1 排水開挖下沉。3.2.3.1.1 排水最好用電動離心式水泵，如用內燃水泵，應將排煙管引出沉井以外。3.2.3.1.2 井深不大于水泵有效吸程時，可將水泵安放在井孔內用鋼絲繩懸掛在活動平臺上，使其能隨抽水深度在井孔內升降。對于設有凹槽的沉井，亦可利用凹槽輔設水泵臨時平臺。平臺通常設在井孔內的一側或兩側，以保留足夠位置供吊罐或抓泥斗上下及安設升降梯。多孔沉井可用與部分井孔專下4、沉除土方法的選擇土質下沉除土方法說明砂土抓泥、吸泥若抓泥宜用兩瓣式抓斗卵石吸泥、抓泥以直徑大于卵石粒徑的吸泥機吸泥為好；若抓泥宜用兩瓣式抓斗粘性土吸泥、抓泥一般需輔以高壓射水沖碎土層風化巖射水、放炮碎塊可用抓斗或吸泥機取用設平臺，其余井孔則作除土之用。3.2.3.1.3 從地面或筑島上開始挖土下沉時，應先將刃腳內側的回填土層挖去，開挖順序原則上與抽墊順序相同，定位承墊處的土應最后挖除。一層全部挖完后，再開始挖第二層。3.2.3.1.4 在筑島土層內下沉時，刃腳尚未到達原河床面以前，須接筑沉井時，應視情況先在刃腳下適當回填，防止沉井而產生偏斜。3.2.3.1.5 各種土質開挖方法a土質松軟時，在5、分層挖除回填土的過程中，沉井即逐漸下沉，當刃腳下沉至與原地面大致齊平時，即可在沉井中部先向下挖深約4050cm，并逐漸向四周均勻擴挖，到距刃腳約1.0m處（此距離可視土的松軟程度而定），再分層挖除刃腳內側的原地面上。b 土質比較堅實時，如刃腳內側土壤挖平后仍下沉很少或不下沉，可從沉井中部再向下挖深約4050cm，并繼續向四周均勻擴挖，使沉井平穩下沉。c 在堅硬土層中，可比照抽墊的順序，分段掏空刃腳，每段掏空后隨即回填砂礫，待最后幾段（即定位承墊處）掏空并回填后，再分層分次逐步挖去回填料，使沉井下沉。d 最后下至巖層時，風化或軟質巖層時，風化或軟質巖層可用風鎬或風鏟挖除，較硬的巖層可以打眼爆破。6、巖層一般那設計要求開挖不須很深，中間部分如石質不好，可最后挖除，如石質良好可不挖除。3.2.3.1.6 沉井開挖下沉的出土運輸，如為旱地下沉時，可在井頂搭設平臺及吊架將井內棄土吊出，以簡易機具運往堆棄處所。如在河中用排水開挖法下沉時，通常以活底吊罐或活門吊斗將土堤升卸在寬軌平車上，推至井邊卸倒，或利用掛鉤將吊罐拉出井外，或利用吊機直接吊運卸除。3.2.3.2 抓土下沉：3.2.3.2.1 抓土斗的選擇，選用抓土斗的尺寸，必須滿足能在井孔內自由升降和開合。抓土斗的容量和重量關系應視土質而定。同樣容量的抓斗，用于愈緊密的土質應選擇起重量愈大的。斗中央開合用的平衡錘必須有足夠的重量，使開合靈活。不帶7、掘齒的雙瓣使抓土斗用于松散沙土；緊密的土中應使用帶掘齒的；四瓣式抓土斗使用于挖掘卵石。3.2.3.2.2 抓土操作：a 抓土斗以吊機或雙筒卷揚機操作，用卷揚機時，應在井頂裝設臨時抓土吊架，用木桿綁扎搭設或用常備式拼裝桿件拼成。為倒換孔為方便，抓土吊架可用墩旁吊機整體吊裝倒換。b 單孔沉井，由于抓土斗挖掘井底中央部分的土而形成鍋底。在沙或礫石類土壤中，一般當鍋底比刃腳低11.5m時，沉井即可靠自重下沉，并將刃腳下土壤擠向中央鍋底。從井孔中繼續抓土，沉井即可繼續下沉。在粘性土中，四周的土不易向鍋底坍落，應輔以高壓射水松土。c 對于多井孔的沉井，最好每個井孔配置一套抓土設備，可同時均勻抓土，減少抓土8、斗倒孔時間，否則應逐孔輪流抓土，使沉井均勻下沉。d 為使抓土斗能在井孔內靠邊的位置偏抓土，可在沉井順井孔周圍預埋幾根鋼筋掛鉤，偏抓時先將抓斗落至井底，將抓土斗張開用的鋼絲繩掛在井孔周邊的掛鉤上，然后將抓斗提升至一定高度后突然松下，再將鉤子上的鋼絲繩取下，收緊閉口用的鋼絲繩，即可達到偏抓的目的。e 抓土斗向井外棄土可使用裝設在架頂的掛鉤甩出。抓土斗吊架在甩土的水平力作用下，必須足夠堅固和穩定。另一種棄土的方法是在井頂鋪設寬軌距的軌道，以能使抓土斗順利升降出入道心為度。抓土斗吊起后，由平車將斗內卸土運至井邊倒出。平車可作成翻板式的以利傾卸。f 為使土棄至井外一定距離，可在井頂設一伸出的木滑槽，滑槽9、頂面可釘一層薄鐵皮護面。3.2.3.3 吸泥下沉3.2.3.3.1 吸泥機除土，適用于砂、砂夾卵石、粘砂土等類土層，在粘土、膠結層及風化巖層中，當用高壓射水沖碎土層后，亦可用吸泥機吸出碎塊。3.2.3.3.2 吸泥機有水力吸泥機、水力吸石筒及空氣吸泥機。水力吸泥機不受水深的限制，施工費用較省。空氣吸泥機則受水深條件下的限制，在淺水中效率很低，故一般應配置向井內補水的設施。3.2.3.3.3 沉井內使用吸泥機除土時，通常用吊機或吊架等維持其在懸吊狀態，管身垂直，并能在井內移動，吸泥時，吸泥管口離底面的高度可以上下調整，以能保持其最佳效果。一般情況下為0.150.5m左右。3.2.3.3.4 水力10、吸泥機a 水力吸泥機包括吸泥器、吸泥管、揚泥管和高壓水管。b 吸泥機內部高壓水噴嘴處的有效水壓對于揚泥所需的水壓比值，平均約需7.5。c 各種土成為泥漿吸入時的適宜稠度，可參下表的經驗數值。吸入泥漿和高壓水混合以后的稀釋泥漿在管路內的適當流速應不超過23m/s。使用吸泥機除土時各種土的適宜的泥漿稠度土的名稱天然狀態土容重KN/m3土粒比重泥漿中水量相當于土體積的倍數按體積計的泥漿稠度Cv按重量計的泥漿稠度Cv泥漿的比重松散細砂12.52.64610.77.423.817.21.171.12松散中砂13.52.6678.06.918.416.21.131.11密實細砂14.52.6787.46.11、517.215.31.121.10密實中砂15.52.6897.06.316.214.71.111.10緊密粗砂16.52.610126.05.014.212.11.101.08松軟粘土和砂粘土17.02.24816.18.830.017.51.191.11中等密實的粘土和砂粘土17.52.38108.77.118.015.01.101.09密實粘土和砂粘土18.02.44.5814.38.628.618.31.201.12堅硬粘土19.02.68128.35.719.213.71.141.09堅隔巖（含礫石的土）15.02.715183.63.09.17.7中等密實的礫石17.02.718212、03.43.08.67.8密實的大塊密石19.02.720253.42.78.67.0膠結的礫石22.02.725303.22.68.07.0黑鈣土12.01.83618.310.128.616.71.151.08緊緊的植物質土16.02.03621.111.834.821.01.211.12軟石24.02.630403.02.27.45.6d 水力吸泥機的使用雖不受水深的限制，但其出土效率可隨水壓、水量的增加而提高。必要時應向井內水位。e 在淤泥、流沙土層中吸泥時，應保持井內水位高出井外12m，以免翻砂。3.2.3.3.5 水力吸石筒a 水力吸石筒，適用于粒徑小于300mm的卵石地層，使用時13、可不受水深限制，但需用吊機配合工作。b 高壓水通入封閉的錐形水箱內，由吸石管周圍的圓環縫向管內噴入圓錐狀的水柱，因流速差造成真空，吸起下面的水，砂石亦隨水上升，碰到擋石網后，向四周落入貯石筒中。其吸石效果和高壓水流速及流量成正比。c 直徑300mm的吸石筒需要出水量不小于126m3/h的2臺6級高壓水泵供水。噴水口的環縫寬度為1mm，應加工使均勻光滑準確。擋石網須剛強，并牢實的固定于射水管和筒的頂蓋上。d 吸石時應注意聽察卵石碰撞擋石網的聲音，如無聲音，可將吸石筒上下提放和左右擺動。如看到吊掛吸石筒的鋼絲繩產生顫動時，表示吸石已滿，可即提出井外，吊起外殼，使石向四周卸除后，再將空筒放回井底繼續14、吸石。3.2.3.3.6 空氣吸泥機空氣吸泥的主要設備包括空氣吸泥器、吸泥管、排泥管和風管及其配件等。1） 壓縮空氣進入吸泥器混合室的水孔與管壁的交角不宜大于45，小孔總面積一般采用進氣管凈截面的1.5倍。2） 吸泥器的底部應設置12個活門，以便清除內堵積的泥沙。3） 排泥管在井內垂直部分采用鋼管以法蘭盤連接，井外水平部分可用膠管（直徑250mm以下）或鋼管，用彎頭與垂直導管相連，將泥沙排至井外。4） 導管亦可用水下混凝土灌注導管，亦可兩種導管混用，但應注意兩種導管連接處的法蘭盤必須配合。5） 彎頭直徑不宜過小，減少堵塞。在彎頭頂部可開一個可拆式的天窗，以便清除管內堵塞物。彎頭系用鋼板彎制焊接15、而成。6） 風管在井內垂直部分一般多用鋼管（亦可用膠管），用風管卡箍與導管固連，井外部分用膠管與壓縮空氣管路相連。7） 當沉井接筑至一定高度后，如吸泥機裝置的長度已超過吊裝設備的有效起吊高度，如再接長導管或拆除吸泥機時，可用導管卡箍將吸泥機裝置臨時卡托于井孔頂枕木上，以便進行接長或拆除工作。8） 當吸泥深度大，從井底吸泥一次排出井外效力不足時，可用接力式吸泥機，使用后應注意幾臺吸泥器的風管宜同時開風。3.2.3.3.7 空氣吸泥機的風源自空氣壓縮機站。空氣壓縮機將壓縮空氣送入貯風筒，再經送風管路送至墩位處供用。需要空氣壓縮機的生產能力應根據吸泥機大小數量而頂。如下：空氣吸泥機所需空氣壓縮機能力16、空氣吸泥機型號（mm）100150250300350需要空氣壓縮機供應用力（m3/min）69202323臺203.2.3.3.8 吸泥機操作要點：a：吸泥機操作要點，使用空氣吸泥機，水愈深效果愈好。吸泥器在水腫的最小深度與地層情況、空氣量及空氣壓力有關，一般在水中的深度不宜小于5m。b風量大，一般吸泥效果好，大拿過多的空氣量將使每單位空氣用量的有效除土量降低。在同等風量情形下，用一臺供風量大的空氣壓縮機比用風量小的供風吸泥效果好。c吸泥管口一般離地面1550cm，過低易于堵塞，過高則吸泥效果差，應通過升降吸泥機，并經常搖蕩管身和移動位置，以期達到最佳效果。d如管內為石塊堵塞時，可開啟彎管頂部17、活門清除，用一根長約1m的鋼軌吊入串擊疏通，疏通后移動管位再吸。e使用空氣吸泥機，排水量很大，為保持井內外水位置平衡，防止翻沙，應設置響應的水泵或虹吸向井內補水以維持井內適宜水位。3.2.4 沉井基底清基及封底：當沉井刃腳下沉至設計標高后應對基底進行清基、封底。3.2.4.1.1 對于排水開挖下沉的沉井，基底可在井內派水的情況下進行清基。3.2.4.1.2 當刃腳下至巖面，且巖面較平整，刃腳與巖面間局部空隙不大（20cm以下），可用水泥沙漿封堵刃腳后排水清基。3.2.4.1.3 先由潛水員將刃腳與巖面空隙部分泥沙軟層清除干凈，再在刃腳內側堆碼沙袋一圈，作為封堵砂漿的內模。3.2.4.1.4 清18、基時，應將風化巖層全部鑿除，沉井封底底面進入新鮮巖層的深度應滿足設計要求。3.2.4.2 非巖石類土壤基底水清理3.2.4.2.1 基底設置在非巖石類土壤上的沉井，其井孔內、刃腳及隔墻下的土層均勻進行清理，以形成封底鍋底坑。3.2.4.2.2 清基時可采用射水、吸泥或抓泥，刃腳及隔墻下土層不能自行坍塌成設計要求的鍋底坑時，可用高壓射水將其土層沖碎，并趕向井孔中部以便清除。3.2.4.2.3 射水可采用水平射水嘴定點射水，水壓、射擊水時間及轉動角度視每點土壤堅實程度而定。當隔墻較厚，隔墻下土層難于取出時，可采用彎頭吸泥機清除。3.2.4.2.4 清基時，應注意控制井底面高度并不要過分擾動刃腳以下19、土層，以免引起翻沙。3.2.4.2.5 鍋底坑尺寸經潛水檢查滿足要求后，基底范圍內的浮泥及松土應盡可能清除干凈。封底混凝土高度風的井壁及隔墻底面的粘泥應盡可能洗凈，以保封底質量。3.2.4.3 井底范圍內風化巖的清除，可采用高壓射水、風動鑿巖工具以及小型爆破等辦法破碎后用吸泥機清除。3.2.4.3.1 沉井刃腳應盡量嵌入風化巖清除風化巖前，應使沉井盡量下沉，刃腳全面嵌入風化巖，以免在清風化巖時翻沙及沉井突然下沉而引起偏斜。3.2.4.3.2 井孔范圍內風化巖的清除可用鉆機沖鉆，或用高壓射水垂直沖射，破碎后用吸泥機吸出，一直鉆（沖）至設計要求的新鮮巖面為止。3.2.4.3.3 井底邊沿或隔墻下風20、化巖的清除用各種水平長度的帶固定彎頭或旋轉彎頭的射水嘴放入井孔內反復旋轉沖射，逐層剝離風化巖，并用吸泥機吸出破碎巖塊。3.2.4.3.4 用吸泥機將淤泥吸凈后，隨即放置傘形沉淀盤，待水中懸浮的泥沙沉淀后提至井外排除。3.2.4.4 沉井封底3.2.4.4.1 在灌注封底混凝土時，沉井接觸面和隔墻底部必須與基巖緊密結合、具有整體性（即沒有水平及縱向夾層夾縫）。3.2.4.4.2 排水封底：基底巖面平整，刃腳周圍經粘土或水泥沙漿封堵后，井內無滲水時，可在基底無水的情況下灌注封底混凝土。3.2.4.4.3 對于無法抽干井內積水的沉井，必須采取水下混凝土封底。一般多采用垂直導管灌注。3.2.4.4.421、 垂直導管法灌注水下混凝土，即在各井孔內垂直放入內徑為200300mm的鋼制導管，管底距基底面3040cm，在導管頂部接一有一定容量的漏斗，在漏斗頸部安裝球塞，并用繩索系牢。漏斗內滿盛陷度較大的混凝土，當用砍球法灌注時割斷繩索，同時迅速不斷的向漏斗灌入混凝土，此時導管內之球塞、空氣和水均受混凝土重力擠壓由管底排出，瞬間，混凝土在管底周圍堆筑成一圓錐體，將導管下端埋入混凝土堆內至少1m以上，使水不能流入管內，將以后再灌注的混凝土在無水的導管內源源不斷的灌入混凝土堆內，隨灌隨向周圍擠動、攤開及升高。3.2.5 井孔填充和灌注蓋板3.2.5.1 填充井孔前，應先將井內水抽干，并清理封底混凝土表面的浮22、漿后，按設計要求進行填充。3.2.5.2 井孔設計不需要作填充沉井，需設置鋼筋混凝土蓋板或模板。蓋板可在場地預制作后安裝于井孔頂。4 質量標準4.1 沉井應分節下沉，第一節沉井的最小高度，以在撤除墊木時沉井能抵抗縱向破裂為度。如沉井在填筑土或松土中下沉，則第一節（即底節）的最大高度不得大于0.8B（B為沉井寬度）其次各節應盡可能做高些。4.2 沉井下沉主要靠自重來克服對沉井外壁的摩擦力，不排水下沉時，沉井自重的計算應加扣除水的浮力。沉井自重至少較土對沉井外壁的計算應扣除水的浮力。沉井自重至少較土對沉井外壁的總摩阻力超出25%。4.3 土對沉井外壁的摩阻力，應根據土的試驗資料求得，如無資料時采用23、下列參考數值：砂0.010.025MPa河卵石0.0150.03MPa粘土0.0250.05MPa4.4 定位承墊的位置，應按設計規定設置，設置未規定時，圓形沉井應在周邊上相隔90設置4個點。矩形沉井時應對稱設在長邊，每邊兩根。每沉井長短邊L與B之比為時，二承墊間的距離0.7L，當其比值2時則為0.6L。4.5 沉井下沉至設計標高后的允許偏差：4.5.1 沉井底面平均高程符合設計要求。4.5.2 沉井的最大傾斜度不得大于沉井高度的1/50。4.5.3 沉井頂、底面中心與設計中心在平面縱橫向的位移（包括因傾斜而產生的位移）均不得大于沉井高度的1/50。對浮式沉井允許位移值可另加25cm。4.5.24、4 矩形、圓端形沉井平面扭角允許偏差：就地制作的沉井不得大于1浮式沉井不得大于2。5 產品防護5.1 排水開挖下沉必經沉井頂卸土或換裝時不向井下掉土。5.2 吊斗升降時，應嚴防與水泵平臺碰掛干擾，必要時應在每個平臺設防護員扶持吊斗，或以直立的木板、鋼軌等物作成吊斗升降孔導向孔道。5.3 隨時注意土層變化情況，嚴格控制刃腳附近取土深度，防止翻沙涌水。5.4 采用吸泥下沉法時吸泥機堵塞的防護措施。5.4.1 停吸時，應先將吸泥機提升一定高度后再關閉風閥。5.4.2 經常注意風壓，防止回風，以免導管內泥漿倒灌入吸泥器和風管之內。5.4.3 彎頭處及異徑接頭處，易被堵塞，故應注意勿使木塊、草袋、麻繩、25、工具及材料等雜物掉進井底。必要時應采取防護措施。5.4.4 隨時掌握井底面變化情況，防止周圍土層坍落或由于翻沙而埋住吸泥機。6 施工中應注意的質量問題6.1 無論用何種方法下沉，井內除土應先從中間開始，均勻對稱的逐步向刃腳分層進行，除為糾正沉井偏斜外，不應偏除土、偏壓重，以免沉井發生偏斜。6.2 為防止下沉時產生較大偏斜，應根據土質情況、沉井大小、入土深度等控制井內除土深度及井孔間底面高差。在一般情況下：近刃腳處，除清理風化巖及在膠結層外，除土泥面不宜低于高腳。周邊井孔（除近刃腳處外）的除土底面不宜低于刃腳12m。6.3 下沉中應隨時掌握土層變化情況，分析和檢驗土壤壓力與沉井重量關系，選用適宜26、的除土下沉方法、控制其除土部分及土量，使沉井均勻平穩的下沉。在不穩定的土層及沙土中下沉時，應特別注意盡量使井內水位高出井外，防止大量翻沙。6.4 在下沉過程中，應經常做好底面標高、下沉量、傾斜和位移的測量工作。隨時注意糾正沉井的偏斜，并觀測沉井周圍地面塌陷和開裂情況，以便采取相應措施，確保附近的施工設施及其他建筑物的安全。結于水中沉井，并應注意觀測沉井周圍河床變化情況。6.5 棄土應盡量遠棄，力求向沉井周圍均勻拋棄，禁止堆在沉井一側，造成偏壓。6.6 當沒節沉井下沉接近預頂標高時，應注意調平，準備接高，尤其要注意除土部位及深度，防止沉井下沉量過大或產生較大偏斜增加接高工作的困難。6.7 沉井下沉到設計標高以上2m左右時，應控制井內除土量，注意調平沉井，避免沉井發生突然大量下沉或大的偏斜，造成難以按標準下沉至設計標高。7 形成的質量記錄7.1 沉井下沉施工記錄7.2 清理基底檢查記錄