節(jié)段式沉井壓沉施工工藝應(yīng)用

1、節(jié)段式沉井壓沉施工工藝應(yīng)用摘要：采用常規(guī)施工工藝進(jìn)行沉井下沉施工，沉井周邊土體沉降情況比較嚴(yán)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(gòu)（建）筑 物較多，對沉降控制要求高。本文結(jié)合施工實(shí)例闡述節(jié)段式沉井壓沉施工工藝在 工程實(shí)例中應(yīng)用情況。關(guān)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(shè)地點(diǎn)位于武漢市武昌區(qū)、洪山區(qū)，工程起點(diǎn) 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(jìn)入二郎廟污水預(yù)處理站。圖1管線位置平面布置圖沙湖公園段W1W4頂管井設(shè)計(jì)為圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)沉井，排水下

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

3、質(zhì)粘土層、-2粉質(zhì)粘土層、-3粉質(zhì)粘土層、-4粉質(zhì)粘土夾粉土層、 -1粉細(xì)砂層。W1W4頂管井地表水主要受大氣降水補(bǔ)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(xì)砂層中的孔隙承壓水。-1粉細(xì)砂層有孔隙承壓水賦存，其含水層與 長江河床透水介質(zhì)直接相通，與長江水有較好的互補(bǔ)關(guān)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(nèi)，臨近沙湖水面。沙湖公園內(nèi)四周風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，制作一 節(jié)下沉一節(jié)，重復(fù)施工直至沉井下沉至設(shè)計(jì)高程。沉井壓沉是由地錨提供反力使用液壓設(shè)備向下加壓促進(jìn)沉井下沉。圖3工藝原理示意圖三、實(shí)際應(yīng)用以長江、沙湖水環(huán)境提升工程W2始發(fā)井為實(shí)例介紹節(jié)段式沉井壓沉施工工藝應(yīng)用情況。工藝流程W2始發(fā)井為臨時(shí)頂管用結(jié)構(gòu)，節(jié)段式沉井施工是以1.5m高度結(jié)構(gòu)(除刃腳 外)作為一標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，豎向鋼筋采用直螺紋機(jī)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(dǎo)梁提供壓沉反力，液壓油缸和反力架組成壓沉設(shè)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(zhǔn)備沉井下沉系數(shù)計(jì)算根據(jù)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?xí)r刃腳留土，故沉井下沉系數(shù)按下列公式計(jì)算：kst= Gk/(2UifkiHi+U(b+n/2)Rk)根據(jù)規(guī)范計(jì)算結(jié)果如下表：根據(jù)沉井與氣壓沉箱施工規(guī)范(GB/T51130-2016)規(guī)定，下沉系數(shù)宜為 1.051.25,在遇軟弱土層宜為0.80.9。壓沉設(shè)備數(shù)量確定本次壓沉采用反力架加千斤頂進(jìn)行加壓，每組加壓設(shè)備可以提供最大加壓力 lOOOkNo根據(jù)表1, W2始發(fā)井壓沉至少設(shè)置9組加壓設(shè)備，為避免設(shè)備長期滿 負(fù)荷使用，故W2始發(fā)井設(shè)置12組加壓設(shè)備,即最大可提供加壓力12000kNo導(dǎo)梁(基坑)尺

6、寸設(shè)計(jì)加壓設(shè)備反力由導(dǎo)梁提供，即導(dǎo)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(dǎo)梁上口寬度取3.5m,下口寬度取2.5m。故導(dǎo)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(dǎo)梁自重:G=494.7x24=11873kN9000kN表1 W2始發(fā)井下沉系數(shù)表井壁壓沉抗壓強(qiáng)度計(jì)算壓沉設(shè)備千斤頂頂塊直徑d=205mm,根據(jù)公式P=F/s,井壁接觸面的壓強(qiáng)為：P=1000 xl000/(3.14xl02.5xl02.5)=30.31MPa井壁采用的混凝土

7、為C30S6,抗壓強(qiáng)度為30MPa,故千斤頂不能直接加壓在 井壁上。現(xiàn)提前預(yù)制一個(gè)鋼墊板，千斤頂作用于鋼墊板之上，鋼墊板與井壁之間鋪設(shè) 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(hù)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(qiáng)度。沉井井壁制作W2始發(fā)井刃腳制作，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)節(jié)豎向鋼筋單根長3.0m,接頭交錯(cuò)1.5m,采用直螺紋機(jī)械連接；施工 縫處混凝鑿毛處理，并用4cmx4cm木條預(yù)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(qiáng)度根據(jù)前文計(jì)算，壓沉?xí)r混凝土強(qiáng)度應(yīng)大于3.17Mpa,為避免壓沉對井壁結(jié)構(gòu) 帶來損傷，本工程壓沉?xí)r設(shè)定混凝土強(qiáng)度應(yīng)大于8Mpao混凝土澆筑時(shí)留置試塊，作同條件養(yǎng)護(hù)。待標(biāo)準(zhǔn)節(jié)模板拆除后，壓沉設(shè)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(biāo)準(zhǔn)節(jié)井壁混凝土強(qiáng)度， 滿足要求，才進(jìn)行加壓下沉。（2）加壓將反力架分為四組，配專人進(jìn)行操作，保證每組加壓設(shè)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(jìn)速率均設(shè)定在30cm/h,當(dāng)檢測到井體下 沉后，

9、先確認(rèn)是否存在個(gè)別加壓單元無法推進(jìn)的情況，若所有加壓單元均能保持 同一推進(jìn)速率工作，則提升活塞桿推進(jìn)速率至60cm/h,每個(gè)千斤頂?shù)捻斄刂圃?90to壓沉過程中，施工人員對井體下沉姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，每下沉30cm測量人員對 井進(jìn)行一次測量，測量工具采用激光水準(zhǔn)儀，若對邊高程相差5cm,立即用千斤 頂進(jìn)行糾偏，直到井體垂直度滿足規(guī)范要求后再根據(jù)正常流程進(jìn)行壓沉作業(yè)。壓沉作業(yè)剩余0.3m時(shí)，逐步減緩活塞推進(jìn)速率至0.3m/h,防止超沉，保持 上述操作直至達(dá)到指定深度，關(guān)閉加壓設(shè)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(dǎo)梁之間10cm厚的聚苯

10、乙烯泡沫板進(jìn)行溶解，作業(yè)人員佩戴防毒面具。采用220挖機(jī)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(jié)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(shí)52天，較常規(guī)工藝節(jié)約工期49天。沉井下沉期間，導(dǎo)梁累計(jì) 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(shí)現(xiàn)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(shí)，加壓至14Mpa,反力架出現(xiàn)變形，影響使用 功能，存在安全隱患。重新對反力架進(jìn)行受力驗(yàn)算，根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果對反力架重新 加固，滿足