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浅析沉井施工技术
作者：梁志美
来源：《科技创新导报》2011年第07期
摘要:随着城市建设的发展以及工程施工技术水平的提高,沉井施工已广泛应用于工业建筑的深坑、地下室、设备深基础、桥墩、码头、凿井等工程;在施工场地复杂,邻近有铁路、房屋、地下构筑物等障碍物,加固、拆迁有困难或大开口施工会影响周围邻近建(构)筑物安全时,应用沉井施工方法最为合理、经济。本文就沉井的施工作简述。 关键词:沉井施工技术沉井制作纠偏
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(a)-0027-02 1 工程概况
某工程6座顶管井均采用钢筋混凝土沉井结构形式,J3工作井规格为方形13.6m×9.6m,下沉深度为13.9m;J4临时顶管接收井规格为圆形φ10.6m,下沉深度为15.78m;J5临时顶管工作井规格为圆形φ13.8m,下沉深度为14.69m;J6顶管接收井规格为方形7m×6.5m,下沉深度为12.92m;J7顶管工作井规格为圆形φ13.8m,下沉深度约为13.51m,J7’顶管工作井规格为圆形φ13.8m,下沉深度约为13.51m。采用商品混凝土等级为:井体、底板为C30、S6;沉井封底采用地下水混凝土C20。每次下沉高度为1～2m。下沉采用不排水法下沉施工,下沉挖土采用履带吊和抓铲取土,封底采用水下混凝土封底。沉井封底后,浇筑底板,进行顶管施工。由于沉井施工时低于地面,沉井顶应高出地面300mm,当下沉接近设计标高时,应注意,切不可超沉。沉井四周设施工道路,宽度为4m。沿沉井的边侧搭设钢筋、模板拼装场地及堆场等,在工作井外设置泥浆沉淀池,泥浆沉淀后,弃土应及时外运。 2 沉井施工技术原理
沉井是修建深基础和地下构筑物的主要施工方法之一。它是在地面上或地坑中,先制作钢筋混凝土井身,达到一定强度后,在井筒内分层挖土,随着井内土面逐渐降低,使筒身借自重克服其土壁之间的摩擦阻力,不断下沉就位的一种地下构筑物或地下工程施工工艺。沉井的施工程序包括平整场地、开挖基坑、沉井制作、沉井下沉、沉井封底、封顶等主要施工工序。 3 沉井制作 3.1 准备工作
平整场地,平整范围要大于沉井外侧面1～3m,场地整平后进行放线定位,定位要准确,并经验收合格后才能正式施工。
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3.2 沉井下沉计算 (1)下沉系数
为了保证沉井能顺利下沉,沉井下沉系数Kst应满足下式条件: Kst=(G1k+Ffw·k)/Ffk≥1.05
其中,Kst为下沉系数;G1K为井体自重标准值(包括必要时加助沉重量的标准值)(kN),钢筋混凝土井壁自重为25kN/m3;Ffw·k为下沉过程中水的浮力标准值(kN);Ffk为井壁总摩阻力标准值(kN),根据地质报告,取15kN/m2。
根据计算,每个井的前两节沉井时因为自重太轻,不能靠自重下沉,所以须采取侧壁减阻措施帮助其下沉,其它部分都能依靠自重完成沉井,最后几节沉井时下沉系数大于1.5,所以要进行下沉稳定性验算。 (2)下沉稳定系数 下沉稳定性计算如下: Kst·s=(G1k-F′fw.k)/(F′fk+Rb)
其中,kst,为下沉稳定系数,可取0.8-0.9;F′fw.k为验算状态下水的浮力标准值(kN);F′fk为验算状态下井壁总摩阻力标准值(kN);Rb为沉井刃脚、隔墙和横梁下地基土极限承载力之和(kN)。根据地质资料显示Rb可取200KPa,经计算得kst,s=0.905,所以满足下沉稳定性要求。 3.3 沉井抗浮验算
沉井抗浮验算公式及过程如下:
其中:Gk1为井重(KN);Gk2为封底砼重量(kN);F为浮力(kN)。
当k≥1.0(不计侧壁摩阻力),当计入侧壁摩阻力时,k≥1.25能满足要求。根据计算当计入侧阻力时,4个工作井、2个接收井都满足抗浮的要求。 3.4 沉井结构制作
根据沉井的实际情况,沉井结构在制作及下沉阶段,选用一台25t汽车吊作为起重设备。在沉井制作期间,由于沉井可能出现不同程度的沉降,为安全起见,内、外脚手架与井壁应脱离,距离约30cm。 3.4.1 模板施工