筒體式沉井深基坑支護施工技術

1、筒體式沉井深基坑支護施工技術 筒體式沉井深基坑支護施工技術 摘要：本文介紹了筒體式沉井深基坑支護施工工藝的特點、原理、流程，著重表達了施工要點、質量控制問題，并農七師129團城鎮(zhèn)排水管網工程為實例進行分析 關鍵詞：筒體式 深基坑支護 中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號： 1、引言 近年來，隨著西北地區(qū)農業(yè)生產的高速開展，由于大量引水灌溉，造成大面積土地因地下水位不斷上升，導致土地鹽堿化，地質條件不斷惡化，給工程建設帶來巨大影響，特別是對一些建筑物或構筑物的深基坑施工，由于粉質砂壤土在飽和水的作用下，使基坑坑槽根本無法開挖成形和支護，為此，經多年的探索和試點，我公司大膽地采用筒體式

2、沉井施工技術，解決了在地下水位較高的粉質土層深基坑開挖和支護難題，特別是在中小型建筑物和構筑物的深基坑施工中，取得了成功的經驗和成熟的施工方案，現(xiàn)就此技術陳述如下： 2、工藝特點 2.1施工期短：由于本技術采用降水、開挖和支護同時進行，那么比先降水后開挖再支護的傳統(tǒng)工藝，大大縮短了施工期近30%。 2.2結構平安：由于采用磚混或鋼筋砼筒體結構，大大提高了支護墻體環(huán)剛度和抵抗土體側壓強度，那么結構平安可靠。 2.3施工方便：由于本技術采用在地面成井，井內土方開挖的同時靠自重沉降，施工技術難度不高，無需特殊材械和設備，那么施工簡單便于操作。 2.4降低本錢：采用不放坡井內開挖，井外微量下沉，土方開

3、挖量和排水量只有傳統(tǒng)降水開挖量的1/10，那么大大降低了施工本錢。 3、適用范圍 3.1本技術適用于地下水位較高的流砂地質層，直徑和深度均30米的中小型構筑物或建筑物的深基坑開挖、支護和根底施工。 4、工藝原理 4.1根據(jù)建筑物或構筑物的形狀、大小和基坑深度，確定沉井筒體的平面形狀、直徑和深度。并依據(jù)施工圖定位放線。 4.2根據(jù)確定的沉井筒體平面形狀、直徑、深度和結構類型以及施工要求，在地面上制作沉井筒體。 4.3待第一節(jié)沉井筒體制作完成并到達設計強度后，采用人工在井筒內沿四周均勻開挖，并將土方或泥漿采用吊欄運至場外，當開挖至筒體底環(huán)梁以下懸空時，在沉井筒體的重力作用下整體均勻沉降。 4.4按

4、照上述施工流程，將分節(jié)制作成型的沉井筒體邊挖邊沉降至設計深度，利用沉井筒體的環(huán)剛度，抵抗土層側壓力到達基坑支護之目的。 4.5當沉井開挖下沉至設計深度穩(wěn)定后，整平基底并回填戈壁粗骨料墊層，盡快穩(wěn)固泥漿和流砂，在戈壁粗骨料墊層中設置過濾式集水井，根據(jù)井底涌水量配置安裝污水泵，并不間斷抽水。 4.6待靜水面穩(wěn)定低于戈壁墊層以下時，整平夯實后澆筑砼墊層進行封底，此后，在不間斷抽排降水的同時，逐步施工構筑物或建筑物的根底或主體直至沉井周邊回填結束。 5、工藝流程和施工要點 5.1工藝流程：施工準備沉井制作井筒下沉井筒封底地基與根底土方回填沉降觀測 5.2施工要點： 5.2.1施工準備 1、沉井選型：根

5、據(jù)建筑物或構筑物的外形和基坑開挖深度，確定沉井的形狀、內徑和下沉深度。根據(jù)沉井底環(huán)梁以上土層側壓力驗算和分析，結構受力狀態(tài)和選擇沉井的平面形狀。但沉井內徑應不小于建筑物或構筑物根底墊層大放腳的外徑。沉井深度應不小于建筑物或構筑物根底墊層以下1-2m。當沉井內徑大于20m時，沉井的平面形狀可選擇內環(huán)梁外花瓣形，詳見圖4.1。當沉井深度大于15m時，由于土層對筒壁的側壓摩擦阻力，井難以沉降，此時，可將井筒按先大后小套筒式分節(jié)制作和沉降，詳見圖4.2。 2、沉井構造：依據(jù)選定的沉井形狀，內徑大小和下沉深度，結合地質報告提供的現(xiàn)場地質情況，如地下水位、基坑開挖斷面的土層土體對筒體的側壓力，根據(jù)土層含水

6、率和液限指數(shù)等經結構驗算來確定沉井的構造做法。經結構驗算和經驗數(shù)據(jù)，沉井筒體平面形狀和結構構造詳見圖4.3、4.4和表4.1。 沉井筒體構造柱選擇參數(shù)表 3、結構驗算： -依據(jù)土力學理論和地質報告相關參數(shù)，依據(jù)計算式My=RQsin，可計算出井壁外側土體對筒壁的滑動側壓力矩，詳見圖4.5。 式中：My -滑動土體對筒壁的頸向力矩。 R-滑動土體重力半徑。 Q-滑動土體自重 -通過滑動土體重心的法線與重力垂線的夾角。 -根據(jù)鋼筋砼結構驗算理論和滑動土體對筒壁產生的破壞力矩，依據(jù)計算式Mc=kfyAyh0，可分段計算出沉井筒體圈梁和構造柱的正截面抵抗力矩、截面抵抗應力和圈梁、構造柱的配筋量，詳見圖

7、4.6。 式中：Mc-圈梁、構造柱正截面設計抵抗力矩。 k-結構承載平安系數(shù)1.4為宜。 fy-圈梁、構造柱受力鋼筋抗拉應力。 Ay-圈梁、構造柱受力鋼筋截面積。 h0-圈梁、構造柱正截面有效計算高度。 注：采用磚混或鋼筋砼結構筒壁時，經計算確定的圈梁、構造柱或筒壁截面配筋，應按筒壁內外側雙向均勻對稱設置，其配筋率應為0.252.5%之間的計算確定。 4、技術交底：根據(jù)選定的沉井形狀大小，結構類型和構造要求，編制沉井制作施工方案，經審定后，進行現(xiàn)場技術交底。 5、材料準備：根據(jù)沉井結構類型和材質要求將所需鋼材、水泥、砂石料等分批進場。 6、施工機具：根據(jù)施工方案要求，應將施工所需的開挖、裝運、

8、拌和、起重、架材、機具和模板架材等按需組織進場。 7、定位放線：以建筑物或構筑物基坑開挖中心為圓點，以沉井外邊線為半徑，測定沉井水平位置。通過沉井中心圓點測設兩條垂直交叉的直徑延長線，四個端點各埋設永久性控制樁一處，控制樁距沉井外邊應不小于井深的1.5倍，并將軸線和標高標注于樁頂，分別用以軸線和高程控制。 4.2.2沉井制作 1、依據(jù)選定的底環(huán)梁幾何尺寸，采用鋼模、木模、或磚砌地胎模，進行底環(huán)梁底模制作。 2、當環(huán)梁底模制作完成驗收合格后，按照底環(huán)梁配筋大樣，進行鋼筋制作邦扎就位。 3、當?shù)篆h(huán)梁鋼筋和模板制作完成，并將構造柱鋼筋安裝到位，經驗收合格后，進行底環(huán)梁砼澆筑。 4、當?shù)篆h(huán)梁砼澆筑養(yǎng)護

9、不小于7d，強度不小于設計強度的70%時，進行筒體砌筑或澆筑。 5、當沉井筒體為磚混結構時，其圈梁、構造柱必須嚴格按照結構標準標準執(zhí)行，先砌筑磚墻體后支模澆筑圈梁和構造柱，按規(guī)定在構造柱兩側留置大馬牙槎和拉結筋。 6、當沉井筒體高度較大時，沉井筒體應分節(jié)制作，通常每節(jié)制作高度應控制在筒體直徑的1/21/8，一般不大于3.6m為宜，當筒體壁厚不相同時，最好以變截面分界線分節(jié)為最正確。 5.2.3井筒下沉 1、當?shù)篆h(huán)梁和上部第一節(jié)井筒制作完成，養(yǎng)護不少于7d，強度達100%以上時，方可進行井筒開挖沉降。 2、采用人工沿底環(huán)梁內側四周同時對稱開挖，土方甩向井底中心，同時，采用滑輪吊欄或輸送帶將土方或

10、泥漿運到井外遠離沉井堆放。 3、當開挖至底環(huán)梁四周懸空時，由于筒體重力作用和開挖量的不斷加深，沉井筒體將逐漸整體沉降。 4、當?shù)谝还?jié)井筒沉降至筒頂與自然地面同高時，停止井下開挖，經校驗筒體無變形、無開裂平穩(wěn)后，進行第二節(jié)筒體制作。 5、同樣，待第二節(jié)筒體制作完成養(yǎng)護至強度達100%以上時，方可進行繼續(xù)開挖下沉。以此類推將筒體全部制作下沉至設計深度后停止開挖。 5.2.4井筒封底 1、當井筒下沉至基底設計高程以下1.0-1.5m時，停止開挖并整平井底，采用污水泵抽排積水的同時，盡可能在最短時間內，在井底泥漿中均勻拋入直徑150300的卵石層，接著鋪墊粗骨料戈壁石1-1.2m厚，確保井底泥漿層穩(wěn)定

11、。 2、在鋪墊戈壁砂石穩(wěn)定層的同時，沿井壁內側均勻布設2-8處干磚集水井，集水井盡深不小于1000mm，內徑不小于500mm，井外側四周填入級配良好的碎石戈壁層，做集水井沉水層，其環(huán)狀厚度不小于500mm。 3、根據(jù)集水井涌水量和靜流量，加上井壁向內滲水量，在每個集水井中安裝一臺污水潛水泵，其功率不小于3km揚程不小于井深3倍的。啟開工作后，根據(jù)靜水面穩(wěn)定低于戈壁墊層外表500mm以下抽排量，確定同時啟動潛水泵臺數(shù)，并確保不間斷工作。 4、當井底水位穩(wěn)定保持在戈壁墊層以下時，進行墊層整平、打夯，經墊層基底驗收合格后，逐步進行建筑物或構筑物的墊層或根底施工。 5、為方便抽排井筒內壁滲漏水，在澆筑

12、砼墊層時沿井筒內應該預留500-1000mm的環(huán)形帶不澆筑砼，以利滲漏水流向集水井和水泵檢修。 6、為確保封底后，建筑物或構筑物根底主體正常施工，必須保證潛水泵正常工作和降水穩(wěn)定。因此，應做好陰雨天井外排水設施、自備電源、備用水泵、管材等急需備用物資。 7、當井內建筑物或構筑物根底，主體施工至地下水位線以上時，應在最短時間內做完防腐和保溫等隱蔽工程，經驗收合格撤除模具、水泵等機具后，將井筒內壁與建筑物或構筑物外側之間進行回填。 6、主要施工機具設備和建筑材料 6.1機具設備： 挖掘機、鏟車、自卸翻斗車、卷揚機、攪拌機、砂漿拌和機、電焊機、切割機、鋼筋彎曲機調直機、振動棒、振動板、打夯機、自制三

13、足式起重架、泥漿吊欄、污水潛水泵、橡膠軟管、自備電源、模板架材、手工具等。 6.2主要材料： 水泥：普通硅酸鹽為宜。 卵石：直徑150-300mm。 戈壁：天然級配、粒徑0.5-100mm。 紅磚：燒結粘土磚M7.5。 鋼筋：熱軋鋼筋HRB235、335，冷軋帶肋CRB550。 焊條：E49用于HRB235和Q235，E50用于HRB335和HRB400。 石子：0.5-2和2-4。砂子：中砂0.35-0.5mm。 7、質量控制 7.1沉井制作原材料必須檢驗試驗合格。 7.2圈梁、構造柱砼強度等級不得低于C25。 7.3砌體筒壁灰縫飽滿度應90%。 7.4沉井筒體在制作或沉降中，環(huán)向失園應D/

14、200。 7.5沉井筒體在制作或沉降中，豎向垂直偏差H/300。 7.6砼和磚砌體應規(guī)定抽樣檢驗達合格。 8、平安措施 8.1為防止因地質軟弱或開挖不合理，造成井筒沉降不均勻而發(fā)生傾斜和變形，在土方開挖時底環(huán)梁懸空高度不應大于500mm，當?shù)篆h(huán)梁懸空高度大于此限，但井筒并不沉降時，應采用井壁外插管注水的方法，降低筒壁與土層的摩擦力，使其均勻沉降。 8.2為防止因井內開挖井壁外側土體隨層壓水流入井內，導致井壁外側土體下沉造成土地對井筒不對稱側壓，發(fā)生井筒環(huán)鋼度失穩(wěn)局部外凸變形開裂。應隨時觀察井壁外側土體的不均勻下沉，一旦發(fā)現(xiàn)應盡快采用松土回填，確保井筒四周土方同高，并使沉井筒體外側環(huán)向均勻受壓。

15、 8.3在沉井筒體制作時，應在內壁適當位置，設置爬梯2-4處，并懸掛攀爬繩每人不少于一根，確保井下施工人員上下方便和平安應急。 8.4施工現(xiàn)場臨時用電，必須符合施工現(xiàn)場臨時用電標準規(guī)定，嚴格執(zhí)行“三相五線制敷設配電箱柜，特別是井下用電線路和電器設備，必須具備防潮、防爆以及防漏電功能和裝置。 8.5現(xiàn)場使用的施工機械，特別自制滑輪、三角架、吊欄和卷揚機等，在使用前必經安檢部門進行載重量、保險、限位裝置等平安性能檢測合格方可投入運行。 8.6在沉井筒體開挖沉降階段，為防止井筒外側土方坍塌，嚴禁在沉井外側井深1.5倍范圍內碼放材料、停靠重型機具或堆方土方。 9、環(huán)保措施 9.1嚴格執(zhí)行國家和當?shù)睾托?/p>

16、業(yè)規(guī)定，認真作好環(huán)保工作。 9.2對開挖過程中抽排出的大量泥土和地表水，必須按甲方指定點合理排放，嚴禁污染環(huán)境，杜絕造成附近農、林、牧、漁業(yè)的破壞。 9.3由于井內開挖，大量泥砂的抽排可能會造成沉井周邊一定范圍內的土方下沉塌陷。因此，在開挖前，必須對沉井周邊的地上建筑物和地下設施加以保護或避讓，嚴防破壞。 9.4工程竣工前，必須做到工完場清，對在施工中遺留的廢棄物、余料、垃圾，特別是抽排到地面的泥土和地表水，必須徹底清理干凈，防止地面堿化造成環(huán)境污染。 10、效益分析 10.1提高工效：經測算，應用此技術進行中小型構筑物或建筑物深基坑土方支護，采用開挖和支護同步進行，比先降水后開挖再支護傳統(tǒng)技

17、術縮短工期30%，減少土方開挖量80%，大大縮短了工期，提高了工效。 10.2降低本錢：由于此技術結構、工藝簡單，無需特殊施工機具或高難施工技術，比傳統(tǒng)施工方法降低人工、材料和機械投入量近30%，特別是減少勞務用工量近50%，由此，大大降低了施工本錢。 10.3施工平安：此技術由于采用筒體結構，其整體環(huán)剛度較高，能有效地抵抗土層側壓應力發(fā)揮基坑支護作用，實踐證明施工平安可靠度較高。 10.4保護環(huán)境：由于此技術采用井內開挖，相對傳統(tǒng)的滿堂開挖施工方法，減少施工用地近80%以上，減少土方外運或回運量近60%以上，對周邊地上或地下設施無損傷或破壞，施工污染很小，由此有利于保護環(huán)境。 11、工程實例

18、 11.1于2005年，在公司承建的農七師129團城鎮(zhèn)排水管網工程中，由于地下1.5m見水，開挖斷面均為粉質砂壤土，含水飽和后液化成流動狀，基坑無法開挖成形。經方案論證采用此技術，成功地完成了主管線上分布的五個提升泵房施工。并全部均采用磚混結構圓筒型沉井進行基坑開挖和支護。其中，沉井直徑最小6.5m最大12m，沉井下沉深度最小7.5m.最大11.5m。 11.2于2005年，在公司承建農七師129團和125團鍋爐房擴建工程中，由于地質條件太差，地下水位較高，很難將輸煤坑道和煙筒基坑開挖成形。經方案論證，采用此技術，成功地實施了兩個深基坑開挖和支護施工。其中輸坑道沉井直徑達15m，采用梅花瓣形磚混筒體沉井，下沉深度達9m。煙筒基坑采用磚混結構圓筒型沉井開挖并支護，沉井直徑達9m，下沉深度達10m。 11.3于2006-2021年間，在公司承接的農牧團場多項排水工程泵房、化糞池、設備