節(jié)段式沉井壓沉施工工藝應用

1、節(jié)段式沉井壓沉施工工藝應用摘要：采用常規(guī)施工工藝進行沉井下沉施工，沉井周邊土體沉降情況比較嚴重, 對周邊環(huán)境破壞較大。而在城市里施工，頂管井周邊地下管線、地表構（建）筑 物較多，對沉降控制要求高。本文結合施工實例闡述節(jié)段式沉井壓沉施工工藝在 工程實例中應用情況。關鍵詞：沉井；節(jié)段式；壓沉一、工程概況工程概況長江、沙湖水環(huán)境提升工程建設地點位于武漢市武昌區(qū)、洪山區(qū)，工程起點 是新生路泵站，管道從泵站接出，向東穿越武九鐵路線（己廢棄，即將拆除）， 然后沿沙湖北岸線-沙湖公園-沙湖大道走向，最終進入二郎廟污水預處理站。圖1管線位置平面布置圖沙湖公園段W1W4頂管井設計為圓形鋼筋混凝土結構沉井，排水下

2、沉，干 封底。W1始發(fā)井內徑11m,外徑13m,壁厚lm,沉井結構高度15m,下沉深度 15m： W2始發(fā)井內徑13m,外徑15.4m,壁厚1.2m,沉井結構高度21.5m,下 沉深度22.8m； W3接收井內徑12.5m,外徑14.9m,壁厚1.2m,沉井結構高度 23m,下沉深度24.034m； W4始發(fā)井內徑13m,外徑15.4m,壁厚1.2m,沉井 結構高度21.5m,下沉深度22.867m。沉井周邊設置止水帷幕，止水帷幕與沉井 井壁之間設疏干降水井，以實現排水下沉干封底目的。圖2 W1W4沉井設計概況地質及地下水情況W1W4頂管井地質從地面往下依次為-1雜填土層、-2淤泥層、-1 粉

3、質粘土層、-2粉質粘土層、-3粉質粘土層、-4粉質粘土夾粉土層、 -1粉細砂層。W1W4頂管井地表水主要受大氣降水補給，以蒸發(fā)及向地下滲透的方式排 泄，地表水對施工影響不大。地下水主要為賦存于-1雜填土層中的上層滯水和 -1粉細砂層中的孔隙承壓水。-1粉細砂層有孔隙承壓水賦存，其含水層與 長江河床透水介質直接相通，與長江水有較好的互補關系，水量豐富。周邊環(huán)境W1始發(fā)井施工場地位于沙湖公園以南的沙湖路路面上，W2始發(fā)井施工場地 位于沙湖公園以北、沙湖大橋以東的綠地上，W3接收井和W4始發(fā)井施工場地 位于沙湖公園內，臨近沙湖水面。沙湖公園內四周風景如畫、游人如織，對地面 沉降控制和安全文明施工要求

4、極高。二、工藝原理節(jié)段式沉井制作是將沉井井筒（除刃腳外）水平分為若干標準節(jié)段，制作一 節(jié)下沉一節(jié)，重復施工直至沉井下沉至設計高程。沉井壓沉是由地錨提供反力使用液壓設備向下加壓促進沉井下沉。圖3工藝原理示意圖三、實際應用以長江、沙湖水環(huán)境提升工程W2始發(fā)井為實例介紹節(jié)段式沉井壓沉施工工藝應用情況。工藝流程W2始發(fā)井為臨時頂管用結構，節(jié)段式沉井施工是以1.5m高度結構(除刃腳 外)作為一標準節(jié)，豎向鋼筋采用直螺紋機械連接，施工縫采用雙道遇水膨脹橡 膠條止水；壓沉是以混凝土導梁提供壓沉反力，液壓油缸和反力架組成壓沉設備 對井壁加壓。圖4節(jié)段式沉井壓沉施工工藝流程圖施工準備沉井下沉系數計算根據沉井與氣

5、壓沉箱施工規(guī)范(GB/T51130-2016) , W2始發(fā)井無隔墻和 底梁，采用排水下沉，壓沉時刃腳留土，故沉井下沉系數按下列公式計算：kst= Gk/(2UifkiHi+U(b+n/2)Rk)根據規(guī)范計算結果如下表：根據沉井與氣壓沉箱施工規(guī)范(GB/T51130-2016)規(guī)定，下沉系數宜為 1.051.25,在遇軟弱土層宜為0.80.9。壓沉設備數量確定本次壓沉采用反力架加千斤頂進行加壓，每組加壓設備可以提供最大加壓力 lOOOkNo根據表1, W2始發(fā)井壓沉至少設置9組加壓設備，為避免設備長期滿 負荷使用，故W2始發(fā)井設置12組加壓設備,即最大可提供加壓力12000kNo導梁(基坑)尺

6、寸設計加壓設備反力由導梁提供，即導梁至少提供9000kN的反力。刃腳高度4.55m, 所以基坑深度取2.85m,導梁上口寬度取3.5m,下口寬度取2.5m。故導梁混凝土體積：V=l/3x3.14x(10.2x10.2+11.2x11.2+11.2x10.2) x2.85-3.14x7.7x7.7x2.85=494.7m3導梁自重:G=494.7x24=11873kN9000kN表1 W2始發(fā)井下沉系數表井壁壓沉抗壓強度計算壓沉設備千斤頂頂塊直徑d=205mm,根據公式P=F/s,井壁接觸面的壓強為：P=1000 xl000/(3.14xl02.5xl02.5)=30.31MPa井壁采用的混凝土

7、為C30S6,抗壓強度為30MPa,故千斤頂不能直接加壓在 井壁上?，F提前預制一個鋼墊板，千斤頂作用于鋼墊板之上，鋼墊板與井壁之間鋪設 3cm厚粗砂和放置一塊木板，避免鋼墊板與井壁直接接觸，保護井壁，使鋼墊板 的有效接觸面積最大。接觸的有效面積S=700 x450=315000mm2,即：P=1000 xl000/315000=3.17MPa30MPao滿足井壁下沉抗壓強度。沉井井壁制作W2始發(fā)井刃腳制作，標準節(jié)環(huán)向鋼筋制安、模板安拆及混凝土澆筑按常規(guī) 工藝施工，本文不在贅述。標準節(jié)豎向鋼筋單根長3.0m,接頭交錯1.5m,采用直螺紋機械連接；施工 縫處混凝鑿毛處理，并用4cmx4cm木條預壓

8、雙道凹槽，在澆筑混凝土前安裝雙 道2.5cmx2.5cm遇水膨脹橡膠條。圖5遇水膨脹橡膠條示意圖圖6豎向鋼筋安裝示意圖4、加壓下沉（1）混凝土強度根據前文計算，壓沉時混凝土強度應大于3.17Mpa,為避免壓沉對井壁結構 帶來損傷，本工程壓沉時設定混凝土強度應大于8Mpao混凝土澆筑時留置試塊，作同條件養(yǎng)護。待標準節(jié)模板拆除后，壓沉設備及 墊塊就位；同步對同養(yǎng)試塊送檢，并用混凝土回彈儀測標準節(jié)井壁混凝土強度， 滿足要求，才進行加壓下沉。（2）加壓將反力架分為四組，配專人進行操作，保證每組加壓設備同步開始作業(yè)。初 始階段，所有加壓單元的油缸活塞桿推進速率均設定在30cm/h,當檢測到井體下 沉后，

9、先確認是否存在個別加壓單元無法推進的情況，若所有加壓單元均能保持 同一推進速率工作，則提升活塞桿推進速率至60cm/h,每個千斤頂的頂力控制在 90to壓沉過程中，施工人員對井體下沉姿態(tài)進行監(jiān)控，每下沉30cm測量人員對 井進行一次測量，測量工具采用激光水準儀，若對邊高程相差5cm,立即用千斤 頂進行糾偏，直到井體垂直度滿足規(guī)范要求后再根據正常流程進行壓沉作業(yè)。壓沉作業(yè)剩余0.3m時，逐步減緩活塞推進速率至0.3m/h,防止超沉，保持 上述操作直至達到指定深度，關閉加壓設備，施工完成。（3）取土首先，鑿除素玲墊層，對稱施工，由周邊向中心施工；然后，用二甲苯溶劑 對井壁與導梁之間10cm厚的聚苯

10、乙烯泡沫板進行溶解，作業(yè)人員佩戴防毒面具。采用220挖機取土，25t吊車加土斗吊土，專人指揮。分層取土，每層50cm, 從中間向四周開挖取土。四、結語2018年5月9日，W2始發(fā)井開始沉井基坑開挖；2018年6月29日，沉井 下沉到位，共耗時52天，較常規(guī)工藝節(jié)約工期49天。沉井下沉期間，導梁累計 沉降4.7cm,周邊土體基本無沉降，沙湖大橋無沉降。W2始發(fā)井通過采用節(jié)段式沉井壓沉施工工藝，實現了工期和沉降控制的目 的，但是還是存在一些問題，具體如下：1、反力架變形：初次使用時，加壓至14Mpa,反力架出現變形，影響使用 功能，存在安全隱患。重新對反力架進行受力驗算，根據驗算結果對反力架重新 加固，滿足