第七章 沉井基礎.doc

第七章 沉井基礎第一節(jié) 一般規(guī)定第7.1.1條沉井施工前，應對沉進入土地層及基底巖面地質資料進行分析研究，制訂切實可行的下沉方案。第7.1.2條沉井下沉前，應對附近的堤防、建筑物和施工設備采取有效的防護措施，并在下沉過程中，經常進行沉降觀測。第7.1.3條沉井施工前，應對洪汛、凌汛、河床沖刷、通航及漂流物等作好調查研究，需要在施工中渡汛、渡凌的沉井，應制訂必要的措施，確保安全。第二節(jié)沉井的制作和施工準備一 就地制作的沉井第7.2.1條沉井位于淺水或可能被水淹沒的岸灘上時，宜就地筑島制作沉井；在制作至下沉過程中無被水淹沒可能的岸灘上時，可就地整平夯實制作沉井；在地下水位較低的岸灘，若土質較好時，可開挖基坑制作沉井。第7.2.2條制作沉井的島面、平臺面和開挖基坑施工的坑底標高，應比施工最高水位高出0.5m0.7m，有流冰時，應再適當加高。第7.2.3條水中筑島除應按第三章有關規(guī)定辦理外，還應符合以下要求：1.筑島尺寸應滿足沉井制作及抽墊等施工要求，無圍堰筑島，一般須在沉井周圍設置小于2m寬的護道；有圍堰筑島其護道寬度可按式（7.2.3）計算：bHtg(45-/2) (7.2.3)式中H筑島高度；筑島土飽和水時的內摩擦角。護道寬度在任何情況下不應小于1.5m；如實際采用護道寬度b小于式(7.2.3)計算值，則應考慮沉井重力等對圍堰所產生的側壓力影響；2.筑島材料應用透水性好、易于壓實的砂土或碎石土等，且不應含有影響島體受力及抽墊下沉的塊體；島面及地基承載力，應滿足設計要求；無圍堰筑島臨水面坡度，一般可采用1:1.75至1:3；3.在施工期內，水流受壓縮后，應保證島體穩(wěn)定，坡面、坡腳不被沖刷，必要時應采取防護措施；4.在斜坡上筑島時，應有防滑措施。在淤泥等軟土上筑島時，應將軟土挖除換填或采用其他加固措施。第7.2.4條筑島沉井一般采用鋼筋混凝土厚壁沉井，應在場地和沉井縱、橫向中軸線位置檢查合格后制作。第7.2.5條在支墊上立模制作沉井時，應符合下列要求：1.支墊布置應滿足設計要求及抽墊方便，墊木下應用砂墊層填實，其厚度一般為0.30.5m；墊木之間應用砂填平，不得在墊木下墊塞木塊、石塊來調整頂面高度；2.墊木頂面應與鋼刃腳底面緊貼，使沉井重力均勻分布于各墊木上；3.模板及支撐應具有足夠的強度和較好的剛性，內隔墻與井壁連接處墊木應聯(lián)成整體，底模應支承于墊木上，以防不均勻沉陷；外模與混凝土面貼接一側應平直并刨光。第7.2.6條刃腳部分采用土模制作時，應注意下列事項：1.刃腳部分的外模，應能承受井壁混凝土的重力在刃腳斜面上產生的水平分力；土模頂面的承載力應滿足設計要求，土模頂面一般宜填筑至沉井隔墻底面；2.土模一般宜用粘性土填筑，當土質良好，地下水位低時，亦可開挖成土模；土模表面及刃腳底面的地面上，均應鋪筑一層23cm水泥砂漿，砂漿層表面涂隔離劑；3.有良好的防水、排水設施。第7.2.7條沉井分節(jié)制作高度，應能保證其穩(wěn)定，又有適當重力便于順利下沉。底節(jié)沉井的最小高度，應能抵抗拆除墊木或挖除土模時的豎向撓曲強度，除土條件許可時，應盡可能高些，一般每節(jié)高度不宜小于3m。第7.2.8條筑島沉井底節(jié)支墊的抽除，應符合以下要求：1.沉井混凝土強度滿足沉井抽墊受力的要求時方可抽墊；2.墊木應分區(qū)、依次、對稱、同步地向沉井外抽出，隨抽隨用砂土回填搗實；抽墊時應防止沉井偏斜；3.定位支點處墊木，應按設計要求的順序盡快地抽出。第7.2.9條拆除土模應符合下列要求：1.底節(jié)混凝土達到設計要求強度后方可拆除土模；2.自中心向四周分區(qū)、分層、同步、對稱挖土，防止沉井發(fā)生傾斜；3.拆除土模時，不得先挖沉井外圍的土。刃腳斜面及隔墻底面粘附于土模的殘留物應清除干凈，防止影響封底混凝土質量。二 浮式沉井第7.2.10條位于深水中的沉井，可采用浮式沉井。根據(jù)河岸地形、設備條件，進行技術經濟比較，確定沉井結構、制作場地及下水方案。在浮船上或支架平臺上制作沉井時，浮船、支架平臺的承載力應滿足設計要求。第7.2.11條浮式沉井可采用空腔式鋼絲網水泥薄壁沉井、鋼筋混凝土薄壁沉井、鋼殼沉井、裝配式鋼筋混凝土薄壁沉井以及帶臨時井底沉井和帶氣筒沉井等，其制造工藝可參照本規(guī)范有關規(guī)定和有關資料。第7.2.12條浮式沉井下水、浮運前應進行下列工作：1.各類浮式沉井均須灌水下沉，各節(jié)均應在下水以前進行水密性檢查；底節(jié)還應根據(jù)其工作壓力，進行水壓試驗，合格后方可下水；2.浮運下沉井前，應對所經水域和沉井位置處河床進行探查，所經水域應無妨礙浮運的水下障礙物，沉井位置河床應基本平整（否則應先清理）；3.準備好拖運、定位、導向、錨碇、潛水和沉井的排水灌水設施；起吊下水的沉井，還應對起重設備進行檢查；4.掌握水文、氣象和航運情況，并與有關部門聯(lián)系、配合，必要時宜在浮運沉井過程中中斷航運；5.浮運沉井的實際重力與設計重力不符時，應重新驗算沉入水中的深度是否安全可靠。第7.2.13條浮式沉井的底節(jié)可采用滑道、起重機具、漲水自浮、除土及沉船等方法下水，其技術要求可參照本規(guī)范有關規(guī)定和有關資料。第7.2.14條浮式沉井底節(jié)入水后，懸浮接高時的初步定位位置，應根據(jù)下水方法，底節(jié)沉井的高度、大小、形狀與水深、流速、河床面土質等因素確定，還應考慮在懸浮狀態(tài)下沉井接高和下沉過程中墩位處河床面受沖淤的影響，綜合分析確定適當?shù)某醪蕉ㄎ晃恢?。?.2.15條浮式沉井在懸浮狀態(tài)下接高時，應注意下列事項：1.沉井底節(jié)下水后接高前，應向沉井內灌水或從氣筒內排氣，使沉井入水深度增加到沉井接高混凝土灌筑完后要求的深度，然后在灌筑接高混凝土增加重力過程中，同時向井外排水或向氣筒內補氣，以維持沉井入水深度不變；2.在灌水或排氣過程中，應檢查并調整固定沉井位置的錨碇系統(tǒng)；3.在灌水、排氣或排水、補氣及灌筑接高混凝土過程中，應均勻、對稱地進行；4.帶臨時性井底的浮式沉井和空腔井壁沉井，應嚴格控制各灌水隔艙間的水頭差不得超過設計規(guī)定；5.帶氣筒的浮式沉井，氣筒應加防護。第7.2.16條浮式沉井必須對浮運、就位和落床時的穩(wěn)定性進行驗算。第7.2.17條沉井浮運、定位、落床時應注意下列事項：1.浮運和落床應在沉井混凝土達到設計要求的強度后，并盡可能安排在能保證浮運工作順利進行的低水位或水流平穩(wěn)時進行；2.沉井浮運宜在白晝無風或小風時，以拖輪拖運或絞車牽引進行；對水深和流速大的河流，為增加沉井穩(wěn)定，可在沉井兩側設置導向船，沉井下沉前初步錨碇于墩位的上游處，在沉井浮運、下沉的任何時間內，露出水面的高度均不應小于1m；3.落床前應對所有纜繩、錨鏈、錨碇和導向設備進行檢查調整，使沉井落床工作順利進行，并注意水位漲落時對錨碇的影響；布置錨碇體系時，盡可能使錨繩受力均勻，錨繩規(guī)格和長度應相差不大，邊錨預拉力要適當，避免導向船和沉井產生過大擺動或折斷錨繩。4.準確定位后，應向井孔內或在井壁腔格內迅速、對稱、均衡地灌水，使沉井落至河床；在水中拆除底板時，應注意防止沉井偏斜；薄壁空腔沉井落床后，可對稱、均衡地排水，灌筑混凝土和加壓下沉；5.沉井著床后，應隨時觀測由于沉井下沉的阻力和壓縮流水斷面引起流速增大而造成的河床局部沖刷，必要時可在沉井位置處用卵、碎石墊填整平，改變河床上的粒徑，減小沖刷深度，增加沉井著床后的穩(wěn)定；6.沉井著床后，應采取措施使其盡快下沉，并加強對沉井四周沖刷情況的觀測和沉井平面位置及偏斜的檢查，發(fā)現(xiàn)問題，立即采取措施并予調整。第三節(jié) 沉井入土下沉第7.3.1條沉井宜采用不排水除土下沉，當限于設備條件，在穩(wěn)定的土層中，也可采用排水除土下沉。采用排水除土下沉時，應有安全措施，防止發(fā)生人身安全事故。第7.3.2條下沉沉井時，不宜使用爆破方法，在特殊情況下，必須采用爆破時，應嚴格控制藥量。第7.3.3條沉井下沉時應注意下列事項：1.下沉過程中，應隨時掌握土層情況，做好下沉觀測記錄，分析和檢驗土的阻力與沉井重力關系，選用最有利的下沉方法；2.下沉通過粘土膠結層或沉井自身重力偏輕下沉困難時，可用井外高壓射水或降低井內水位等方法下沉；若結構受力容許下，亦可采用壓重或接高沉井下沉；3.正常下沉時，應自中間向刃腳處均勻對稱除土；對于排水除土下沉的底節(jié)沉井，設計支承位置處的土，應在分層除土中最后同時挖除；由數(shù)個井室組成的沉井，為使下沉不發(fā)生傾斜，應控制各井室之間除土面的高差，并避免內隔墻底部在下沉時受到下面土層的頂托；4.下沉時應隨時注意正位，保持豎直下沉，至少每個下沉1m檢查一次；沉井入土尚未超過其平面最小尺寸的1.52倍時，最易出現(xiàn)傾斜，應及時注意校正，但偏斜時的豎直校正，一般均會引起平面位置的移動；5.合理安排沉井外棄土地點，避免對沉井引起偏壓；在水中下沉時，應注意河床因沖淤引起的土面高差，必要時可用沉井外棄土來調整；6.采用吸泥吹砂等方法在不穩(wěn)定土質或砂土中下沉時，必須備有向井內補水的設施，保持井內外的水位相平或井內略高于井外水位，防止翻砂；吸泥器應均勻吸泥，防止局部吸泥過深，造成沉井下沉偏斜；7.下沉至設計標高以上2m左右時，應適當放慢下沉速度并控制井內除土量和除土位置，以使沉井平穩(wěn)下沉，正確就位。第7.3.4條沉井下沉遇障礙物時，立即停止下沉，經詳細檢查，排除障礙物后方得繼續(xù)下沉。第7.3.5條沉井下沉遇到傾斜巖層時，應將表面松軟巖層或風化巖層鑿去，并盡量整平,使沉井刃腳的2/3以上嵌擱在巖層上，嵌入深度最小處不宜小于0.25m,其余未到巖層的刃腳部分，可由工人或潛水員用袋裝混凝土等填塞缺口。刃腳以內井底巖層的傾斜面，應鑿成臺階或榫槽后，清渣封底。第7.3.6條采用空氣幕（減小井壁摩阻力）下沉沉井時，應符合下列規(guī)定：1.空氣幕的設計和布置(1)壓風機具有設計要求的風壓和風量，風壓應大于最深噴氣孔處的水壓力加送氣管路損耗，一般可按最深噴氣孔處理論水壓的1.41.6倍考慮；風量可按噴氣孔總數(shù)及每個噴氣孔單位時間內所耗風量計算；地面風管應盡量減少彎頭、接頭，以降低氣壓損耗；為穩(wěn)定風壓，在壓風機與井外送氣管間，應設置必要數(shù)量的儲氣風包；(2)噴氣孔的選型應以布設簡單、不易堵塞、便于噴氣擴散為原則，常見噴氣孔是設于155cm氣斗中，直徑為1mm；噴氣孔的數(shù)量應以每個噴氣孔所能作用的面積決定，平均可按1.01.6m2個考慮，如條件許可，適當多設氣斗效果更好；刃腳以上3m內不宜設置噴氣孔，防止壓氣時氣由刃腳底進入井內引起翻砂；(3)井壁內預埋管一般為環(huán)形管與豎管，噴氣孔設在環(huán)形管上；也可以只設豎管，噴氣孔設在豎管上，可根據(jù)施工設備條件和實際情況決定，但管尾端均應有防止砂粒堵塞噴氣孔的儲砂筒設施；(4)每節(jié)沉井下沉前，管道、氣斗應經壓風檢驗，如有堵塞，應采取補救措施。2.沉井下沉時應注意下列事項：(1)在整個下沉過程中，應先在井內除土，消除刃腳下土的抗力后再壓氣，但也不得過分除土而不壓氣，一般除土面低于刃腳0.51.0m時，即應壓氣下沉，壓氣時間不宜過長，一般不超過5min/次；放氣順序應先上部氣斗，后下部氣斗，以形成沿沉井外壁上噴的氣流；(2)氣壓不應小于噴氣孔最深處理論水壓的1.41.6倍，應盡可能使用風壓機的最大值；(3)停氣時應先停下部氣斗，依次向上，最后停上部氣斗，并應緩慢減壓，不得將高壓空氣突然停止，防止造成瞬間負壓，使噴氣孔內吸入泥沙而被堵塞。第7.3.7條糾正沉井傾斜和位移時，可按下列規(guī)定處理：1.糾偏前，應先摸清情況，分析原因，然后采取相應措施；如有障礙物應首先排除；2.糾正傾斜時，一般可采取偏除土、偏壓重、頂部施加水平力或刃腳下偏支墊等方法進行；對空氣幕沉井可采取偏側壓氣糾偏；3.糾正位移時，可先偏除土，使沉井底面中心向墩位設計中心傾斜，然后在對側偏除土，使沉井恢復豎直，如此反復進行，使沉井逐步移近設計中心；4.糾正扭轉，沉井中心位置基本符合要求，僅水平角度扭轉時，可在一對角線兩角偏除土，在另外二角偏填土，借助于刃腳下不相等的土壓所形成的扭矩，使沉井在下沉過程中逐步糾正其扭轉角度。第7.3.8條沉井接高應符合以下規(guī)定：1.沉井接高前應盡量糾正傾斜，接高各節(jié)的豎向中軸線應與前一節(jié)的中軸線相重合；2.水上沉井接高時，井頂露出水面不應小于1.5m；地面上沉井接高時，井頂露出地面不應小于0.5m；3.接高沉井的模板，不得直接支承在地面上，并應預防沉井接高后使模板及支撐與地面接觸；4.為防止沉井接高時急劇下沉發(fā)生傾斜，接高前不得將刃腳掏空，接高加重應均勻、對稱地進行；5.混凝土接縫應按本規(guī)范第十章施工縫的規(guī)定處理。第7.3.9條沉井下沉時，如需在沉井頂部設置防水或防土圍堰，圍堰底部與井頂應連接牢固，防止沉井下沉時圍堰與井頂脫離。第四節(jié) 基底處理和封底第7.4.1條沉井沉至設計標高后，應檢驗基底的地質情況是否與設計相符，排水下沉時，可直接檢驗、處理；不排水下沉時，應由潛水員進行水下檢查、處理，必要時取樣鑒定。第7.4.2條基底應按下列規(guī)定處理：1.不排水下沉的沉井(1)基底面應盡量整平，以提高水下混凝土的灌注質量，保證水下封底混凝土在刃腳和內隔墻下滿足設計要求的最小厚度；(2)清除浮泥，防止封底混凝土和基底間摻入有害夾層；基底為巖層時，巖面殘留物（風化巖碎塊、卵石、砂）應清除干凈，清理后有效面積（即沉井底面積扣除在刃腳下一定寬度不可能完全清除干凈的面積）不得小于設計要求；巖基底為傾斜時，應按第7.3.5條規(guī)定處理；(3)井壁隔墻及刃腳與封底混凝土接觸處的泥污應予清除。2.排水下沉的沉井，除按本條1(1)規(guī)定處理外，還應按照本規(guī)范第三章第五節(jié)有關規(guī)定施工。第7.4.3條基底檢驗合格后，應及時封底。對于排水下沉的沉井，在清基時，如滲水量上升速度小于或等于6mm/min，可按第十章普通混凝土澆筑方法進行封底；若滲水量大于上述規(guī)定時，宜采用水下混凝土進行封底。第五節(jié) 剛性導管法水下混凝土封底第7.5.1條混凝土材料可參照鉆孔樁水下混凝土有關規(guī)定，混凝土的坍落度宜為1520cm。第7.5.2條灌注封底水下混凝土時，需要的導管間隔及根數(shù)，應根據(jù)導管作用半徑及封底面積確定。導管作用半徑隨導管下口超壓力大小而異，其關系見表7.5.2。導管作用半徑與超壓力的關系 表7.5.2超壓力（kPa）75100150250導管作用半徑（m）20導管最小埋深(m)0.60.81.11.31.5 導管不同間距的最小埋深 表7.5.6-2導管間距（m）56 7 8 導管最小埋深(m)0.60.90.91.21.21.41.31.6第7.5.7條 在灌注過程中，應注意混凝土的堆高和擴展情況， 正確地調整坍落度和導管埋深，使每盤混凝土灌注后形成適宜的堆高和不陡于1:5的流動坡度。混凝土面的最終灌注高度，應比設計提高不小于15cm，待灌注完成、混凝土強度達到要求后，再抽水鑿除表面松弱層。第7.5.8條 用混凝土泵通過漏斗導管灌注水下混凝土時，應符合下列規(guī)定：1.導管直徑應與混凝土泵的輸送能力相適應，其關系見表7.5.8；導管直徑與混凝土泵輸送能力的關系 表7.5.8混凝土泵輸送能力（m3/h）81015203040導管直徑(mm)1802002402603003502.正常灌注應盡速進行，拆除導管等的間隔時間不宜超過30min；3.灌注將近結束時，應加大混凝土的坍落度和導管的埋深，使混凝土均勻地擴展，形成較平坦的表面。第六節(jié) 水下壓漿混凝土封底一、壓漿混凝土的材料與配合比 第7.6.1條 粗骨料應盡量采用較大粒徑，最小粒徑應在15mm以上， 可用碎石或卵石。第7.6.2條細骨料以采用圓顆粒的細砂為宜，砂的最大粒徑應滿足式(7.6.2-1)及式(7.6.2-2)的要求。 (7.6.2-1) (7.6.2-2)式中砂的最大粒徑(mm)；Dh預填粗骨料的平均粒徑（mm）；預填粗骨料的最小粒徑（mm）。第7.6.3條壓注的砂漿應符合下列要求：1.進入壓注管前的流動度宜為1520s（流動度（稠度）試驗方法見附錄11-8）；2.砂漿的壓注度不應小于5（壓注度試驗方法見附錄7-2）；3.砂漿的極限切應力應為4450Pa，粘度應為0.460.68Pas（有關資料見附錄7-1）；4.砂漿靜置3h后的泌水率不應大于1.1%（泌水率的試驗方法見附錄11-7）；5.在一個大氣壓（0.1MPa）下水泥砂漿膨脹率宜為5%10%；6.初凝時間不應早于每一壓注區(qū)段的壓注完成時間。第7.6.4條水下壓注砂漿中宜摻用木質素磺酸類減水劑，以降低砂漿中的用水量并增加其流動度；還應摻入鋁粉等膨脹劑，以減少水泥砂漿凝結時的收縮、增大水泥砂漿與粗骨料的粘結力，鋁粉摻量約為水泥用量的0.010.02%。第7.6.5條砂漿中宜摻入粉煤灰，以增加砂漿的流動度并節(jié)約水泥，粉煤灰的技術標準及摻量可按照第十章有關規(guī)定辦理。第7.6.6條壓漿混凝土的配制標號（MPa）一般不應小于設計標號的1.2倍，配制的水泥砂漿強度應以壓漿混凝土強度除以小于1的強度換算系數(shù)a，a值應由試驗確定，一般為0.80.9。水泥砂漿的水灰比，根據(jù)使用的水泥品種、水泥標號和水泥砂漿的強度而定，當水泥砂漿強度為20MPa時，水灰比約為0.450.60。水泥砂漿的灰砂比與水灰比和水泥中混合料摻量關系，可參考表7.6.6選定。 灰砂比與水灰比的關系 表7.6.6水灰比 0.450.500.550.600.65混合料摻量（）灰 砂 比0 1.51.10.80.670.56 10 1.4 1.030.760.63201.3 0.980.720.59301.250.910.68401.20.850.64注：本表適用于砂漿流動度為192s，砂的細度模數(shù)為1.55；條件不同時，灰砂 比應酌予調整。壓漿混凝土的砂漿壓注 第7.6.7條 壓注管應按設計布置預埋在粗骨料內，當預填石料（碎、 卵石或片石）厚度2m時，壓漿過程中可不提管；當其厚度4m時， 為了減小上拔阻力和防止水下拋石時擊壞壓注管，宜在壓注管下部套一有孔護管筒，護管筒應高出填石高度1.5m以上，管底口應切成45的斜面。第7.6.8條 壓注管的內徑與要求的壓注流量（l/min）和所填粗骨料粒徑有關，一般粗骨料的最小粒徑為30、60、80mm時，對于加壓灌注，壓注管內徑可分別采用2538、3850、3855mm；對于自流灌注，可分別采用3850、5056、6075mm。第7.6.9條 壓注管的砂漿在石料中的擴散半徑，可按式（7.6.9）計算：式中砂漿擴散半徑（cm）；壓注管內徑（cm）；長度（cm）；壓注管處水深（cm）；、砂漿及水的容重（N/cm3）；砂漿的極限切應力（N/cm2）；骨料平均粒徑（cm）；骨料的附加阻力系數(shù)，碎石為4.5，卵石為4.2；壓注管中進漿的壓力（N/cm2）。式（7.6.9）適用于無護管筒或護管筒與灌注管之間形成的環(huán)形空隙很小時。若系自流灌注時，將式（7.6.9）中分子P0一項取消。第7.6.10條 壓漿時壓注管的砂漿在骨料中上升的高度hc（cm）可按式(7. 6.10)計算：（7.6.10） 式中符號意義同式（7.6.9）。若系自流灌注時，將式（7.6.10）中分子P0 一項取消。第7.6.11條 壓漿管呈正方形布置時，壓注管的中距應1.2Rc； 當壓注管呈梅花形布置時，壓注管中距應1.47Rc，壓注管排距應1.27Rc，Rc為每根壓注管砂漿的擴散半徑。第7.6.12條 壓注管插入水泥漿面的深度宜為砂漿上升極限高度的0.40.5 倍，一般可控制為0.81.2m。第7.6.13條 壓注管管底所需的出漿壓力P1可按式（7.6.13-1）計算：式中符號意義同式（7.6.9）。 采用加壓灌注時，壓注管上口的進漿壓力P0可按式（7.6.13-2）計算： P0=P1+hcc-Htc （7.6.13-2） 其中 （7.6.13-3） 式中 P0壓注管進漿壓力（N/cm2）； P1壓注管下口出漿壓力（N/cm2）； hc沿程阻力損失（漿柱高）（cm）； 砂漿粘度（N/cm2s）； v壓注管內砂漿流速（cm/s），一般為0.61.2cm/s；其他符號意義同前。采用自流灌注時，壓注管上口高出水面的最小高度Hc可按式（7.6.13-4）計算： （7.6.13-4）式中Hc壓注管上口高出水面的最小高度（cm）；Kt管徑選擇系數(shù)，石料最小粒徑為30、60、80mm時，Kt分別為0.60.79、0.921.2、1.071.33；其他符號意義同前。第7.6.14條 壓漿混凝土的水泥砂漿用量Vc可按式（7.6.14）計算：VcKneV式中Vc水泥砂漿用量（m3）；Kn充填增實系數(shù)1.031.10；e所填石料的空隙率，由試驗得出，一般為3848；V水下壓漿混凝土數(shù)量（m3）。當采用水灰比較大的水泥砂漿壓注時，