工作井沉井施工方案

黃河鐙口供水〔一期〕工程一標(biāo)沉井施工方案項(xiàng)目經(jīng)理項(xiàng)目經(jīng)理：工程總工程師：審核人：編制人：北京市市政四建設(shè)工程有限責(zé)任公司鐙口供水〔一期〕工程一標(biāo)施工工程部2023年7月目錄第一章工程概況2一、工程簡介2二、水文地質(zhì)概況22.1、氣象22.2、水文地質(zhì)條件2三、工程地質(zhì)條件33.1、工作井地質(zhì)條件33.2、接收井工程地質(zhì)條件3第二章沉井制作4一、工作井簡述4二、沉井的制作42.1、基坑開挖42.2、排水下沉?xí)r管井降水輔以明溝排水52.3、刃角、地梁施工72.4、井壁施工82.5、井壁孔洞處理11第三章工作井下沉施工12一、沉井下沉方法選定12二、沉井下沉驗(yàn)算132.1、第一節(jié)沉井的下沉系數(shù)計算132.2、第二節(jié)沉井的下沉系數(shù)計算142.3、第三節(jié)下沉系數(shù)計算142.4、第四節(jié)下沉系數(shù)計算15三、沉井下沉163.1、排水下沉挖土方法163.2、不排水下沉挖土方法173.3、沉井下沉考前須知193.4、沉井輔助下沉的方法193.5、測量控制與觀測21四、沉井水下混凝土封底214.1、準(zhǔn)備工作214.2、導(dǎo)管要求224.3、導(dǎo)管數(shù)量224.4、水下混凝土澆注22第四章質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)23第五章平安環(huán)?？记绊氈按胧?4第六章施工進(jìn)度方案25第一章工程概況一、工程簡介黃河鐙口供水工程位于內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市鐙口揚(yáng)水站管理區(qū)內(nèi)。本工程為黃河鐙口供水〔一期〕工程施工第一標(biāo)段，工程內(nèi)容主要包括穿黃頂管、工作井、接收井及其臨時工程。本方案主要內(nèi)容為沉井施工。工作井位于鐙口揚(yáng)水站西泵站與新建岸邊泵站之間，平面尺寸為12.8×9.8m，頂高程1002.50m，底高程981.50m，韌腳高程978.50m。接收井位于黃河南岸，平面尺寸為6.8×7.8m，頂高程1002.50m，底高程981.50m，韌腳高程978.50m。工作井和接收井均采用沉井施工法。二、水文地質(zhì)概況2.1、氣象黃河鐙口供水工程地區(qū)屬于半干旱、中溫帶大陸性氣候。四級寒暑巨變，春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季嚴(yán)寒而漫長等氣候特點(diǎn)。多年平均氣溫6.8℃，極端最高氣溫38.4℃，極端最低氣溫為-31.4℃。多年平均降水量為311.0mm，受季風(fēng)影響，降水年內(nèi)分配極不均勻，主要集中在汛期6~9月，降水量占全年降水量的76.7%，尤其是7、8兩個月的降水量，占全年降水量的54.8%。由于降水量少，日照時間較長，氣候枯燥多風(fēng)，水面蒸發(fā)量比擬大，多年平均蒸發(fā)量為2198mm本地區(qū)多風(fēng)，多年平均風(fēng)速為2.9m/s，歷年最大風(fēng)速高達(dá)23.3m/s，汛期〔6~9月〕平均風(fēng)速為14.5m/s，多年平均最大風(fēng)速為18.1m/s。冬季北風(fēng)居多，夏季那么以西北風(fēng)為主。實(shí)測最多沙塵暴日數(shù)為51天。歷年最大凍土深度為1.75m。2.2、水文地質(zhì)條件勘查區(qū)地下水的賦存與分布規(guī)律，主要受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和水文氣象等因素的控制，地下水的分布根本與地貌單元相吻合。地下水流向總體是由南向北。黃河河床是本區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面，是地下水及地表水主要排泄區(qū)。第四系空隙潛水含水層厚度15~30m，水位埋深0.9~5m，富水性一般，主要接受大氣降水及南部鄰區(qū)的側(cè)向補(bǔ)給，排泄以大氣蒸發(fā)及向北部的沖積平原排泄為主。黃河水的礦化度在0.957~0.978g/L，PH值為7.7；地下水的礦化度在0.559~0.823g/L，PH值為7.6~8.2。黃河水及地下水除SY2對結(jié)晶類硫酸鹽型普通水泥有弱腐蝕性外，其它均無腐蝕性。三、工程地質(zhì)條件3.1、工作井地質(zhì)條件工作井位于黃河左岸，據(jù)鉆孔揭露，工作井的地層上部0-1.2m為回填土，1.2-7.6m為舊建筑物漿砌石。再下層為新生界第四系全新統(tǒng)洪沖積層，巖性為砂礫石，砂礫石為灰色、黃色，濕~飽和。最下部為新生界第四系中更新統(tǒng)湖積層地層，巖性為黃色、灰綠色的壤土，厚度大于25m。該段的地下水水位埋深3.5m左右，根本與黃河水位持平，施工時存在排水問題。3.2、接收井工程地質(zhì)條件接收井位于黃河右岸，據(jù)鉆孔揭露，接收井的地層上部為新生界第四系全新統(tǒng)洪沖積層，巖性上部為黃褐色、褐色的砂壤土，砂壤土為濕~飽和，中密，厚度3m；下部為黃褐色、褐色的細(xì)砂，細(xì)砂為飽和，中密~密實(shí)。夾有薄層砂壤土及砂礫石層，厚度28m。下部為新生界第四系中更新統(tǒng)湖積層地層，巖性為灰綠色、黃綠色的壤土，壤土為飽和，可塑，厚度大于10m。該段的地下水水位埋深為1.7m，施工時存在排水問題。第二章沉井制作一、工作井簡述工作井作為黃河鐙口供水〔一期〕工程的重要工程，其采用沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計，位于廠區(qū)西南角。外框長12.8m，寬9.8米，池體局部高21.0m，刃角高1.732m，總高度24.932m，上部外露地表圖1：工作井平面示意圖〔單位為mm〕池壁厚度自下而上分別為1.5m、1.2m、0.9m，底板厚1.3m。沉井為單體方形結(jié)構(gòu)，頂面含一道主梁和兩道次梁，其中主梁高0.6m、寬0.4m，次梁高0.45m、寬0.3m。二、沉井的制作本工程工作井沉井分節(jié)制作，屢次下沉。將沉井沿井壁高度分四節(jié)制作，第一節(jié)制作至8.5米，第二節(jié)制作至14.5米〔該節(jié)高6米〕，第三節(jié)制作至20.5米〔該節(jié)高6米〕，第四節(jié)完成剩余高度制作〔該節(jié)高4.4米〕。其中第一節(jié)沉井在開挖的基坑內(nèi)制作，制作一節(jié)，下沉一節(jié)，循環(huán)進(jìn)行。待頂管工程完工后，再進(jìn)行沉井頂板施工。2.1、基坑開挖1、基坑開挖深度確實(shí)定據(jù)鉆孔揭露，工作井的地層上部0-1.2m為回填土，1.2-7.6m為舊建筑物漿砌石。7.6-13.2m為砂礫石。因此沉井根底必需穿過原建筑物漿砌石層，否那么無法下沉，故開挖深度不能小于7.6m，擬開挖深度為8m。該段的地下水水位埋深3.5m左右，根本與黃河水位持平，加之原建筑物尺寸不明，降水井無法布置，需分兩次開挖。本工程第一步開挖深度確定在自地表以下3.5米。探明舊建筑物輪廓后，打降水井，進(jìn)行降水，而后再進(jìn)行第二步開挖到地表下2、確定最正確持力層，保證第一段〔刃角局部〕施工完后，不會沉降；根據(jù)地勘報告，地表7.6m以下為砂礫石層，因此，基坑開挖深度確定在地表以下7.6m，持力層滿足要求。3、基坑開挖平面尺寸確實(shí)定沉井在基坑中制作，基坑應(yīng)比沉井寬2.0～3.0m，一方面滿足施工人員的操作需要，另一方面可留出空間設(shè)排水溝，集水井，使地下水降至基坑底面0.5米本工程工作井沉井平面尺寸為12.8×9.8m，根據(jù)上述確定的開挖深度7.6m，經(jīng)查資料確定雜填土、砂礫石層放坡系數(shù)取1：0.5，施工人員操作空間按2.0m計，本工程基坑開挖下口尺寸為16.8×13.8m，上口尺寸為26.3×23.3m。詳見基坑開挖圖2：基坑開挖斷平面圖2.2、排水下沉?xí)r管井降水輔以明溝排水1、涌水量計算涌水量的計算，主要是考慮第一節(jié)沉井制作的需要。根據(jù)基坑開挖的條件，降水需降至994.000m以下0.5m的標(biāo)高處，即993.500m處。涌水量計算的裘布依〔Dupuit,J.〕公式：Q＝K：本工程土的含水層為砂礫石層，經(jīng)查表按最大滲透系數(shù)取值為75m/d；S：抽水時坑內(nèi)水位下降值，按施工時降水至坑底以下0.5m，那么S＝8.5-3.5〔地下水位距地表3.5m深〕＝5m；H：抽水前坑底以上水位高度，8-3.5＝5.5m；R：抽水影響半徑，經(jīng)查表R取500m；H0：含水層平均厚度，根據(jù)地勘報告，含水層平均厚度為12.8mr0：假想半徑，b/a＝9.8/12.8＝0.77，查表得η＝1.18，r0＝1.18×〔9.8＋12.8〕/4＝6.67m；m0：從坑底到下臥不透水層的距離，994.000－988.000＝6m。＝3073.5/1.87＋15707.85/4.15＝1643.58＋3785.02＝5428.6m3/d2、降水井設(shè)計根據(jù)工作井的平面尺寸，分別在其東、南、西、北四面距井壁外5m處按間距設(shè)置管井，井徑D＝600mm，內(nèi)置D＝500mm的無砂管，共9根井管。由此可知每個管井每天的涌水量約為603.2m3，即25.22m3/h，可選擇JQB-2-10型潛水泵〔流量15～32.5m3/h，揚(yáng)程22～40m〕。管井的深度鉆孔打到不透水層，取35m圖3：降水井位置布置圖〔圖中單位為mm〕3、井內(nèi)明溝排水圖4：降水剖面圖為確保干槽作業(yè)，同時需在沉井內(nèi)距離刃角2m左右處沿井壁挖一圈排水明溝，設(shè)3～4個集水井，深度比地下水深1～1.5m，溝與井底深度隨沉井挖土而不斷加深；在井內(nèi)或井壁上設(shè)水泵，將水抽出井外排走；一般在井壁上預(yù)埋鐵件，焊鋼制平臺安設(shè)水泵或設(shè)木吊架安水泵，水泵吸程控制在5m之內(nèi)；井內(nèi)滲水量很少時，可設(shè)潛水泵排水2.3、刃角、地梁施工根據(jù)地勘報告，砂礫石層地基承載力根本值建議值f0〔kPa〕＝400KPa，擬建第一節(jié)沉井高度為8.5m，總重為13494.6KN，經(jīng)計算砂礫層地基承載力滿足要求?；娱_挖完成后，清理、整平沉井制作場地。根據(jù)設(shè)計圖紙，放出沉井中心軸線、刃角位置線。然后對刃角落地范圍采用壓實(shí)機(jī)具進(jìn)行壓實(shí)。澆筑10cm厚C10砼墊層，為加大刃角局部的受力面積，刃角內(nèi)外側(cè)均采用磚胎膜，下沉前直接進(jìn)行破除。刃角局部的磚模外表采用20mm厚1：2.5水泥砂漿抹平收光涂隔離劑，地梁底面用20mm厚1：3水泥砂漿抹平收光涂隔離劑，〔見刃角局部支模圖5〕。圖5：刃角局部支模圖為了便于撤除，磚模僅以10號混合砂漿砌筑，并沿周長分為6～8段，中間留2cm的空隙。2.4、井壁施工施工流程為：搭設(shè)腳手架→綁鋼筋→安裝預(yù)埋件及套管等→支立模板→穿對拉螺栓→緊固螺栓固定模板→檢查、校正→澆筑砼。1、模板工程井壁模板采用12mm厚1.22×2.44m竹膠板，5×10cm方木作為背肋〔縱肋〕，其中兩根木方為一組，中間留出對拉螺栓的空隙。橫肋采用普通架子管，也是兩根作為一組，中間留出對拉螺栓空隙。每組橫肋、縱肋間距30cm。井壁模板支立前，在兩側(cè)搭腳手架，腳手架高度應(yīng)高出該段井壁頂1.2米，并設(shè)護(hù)欄，以方便澆筑砼時操作人員工作。采用Φ16圓鋼作對拉螺栓，間距600×600mm，安裝時加設(shè)止水片，防止?jié)B水。橫豎圍檁采用Φ48鋼管。用Φ48鋼管支撐，配以8號鋼絲線斜拉，防止井壁模板偏移。在頂部用鋼管鎖口，以保證上口的外形尺寸。模板安裝允許偏差表模板安裝允許偏差表表3.3序號工程混凝土結(jié)構(gòu)的部位〔mm〕1模板平整度相鄰兩面板高差25局部不平〔用2m直尺檢查〕582結(jié)構(gòu)物邊線與設(shè)計邊線根底±10墩、墻、板±5模板施工現(xiàn)場質(zhì)量控制〔1〕.在混凝土澆筑過程中，不斷檢查模板的定線和定位，出現(xiàn)偏差及時糾正?！?〕.在混凝土澆筑時，安排專門的護(hù)模人員，經(jīng)常檢查，調(diào)整模板的形狀和位置?！?〕.在混凝土澆筑過程中，隨時監(jiān)視混凝土下料情況，不能過于靠近模板下料，振搗器也不能緊貼模板，且要保持一定的距離?！?〕.模板安裝前要涂刷脫模劑，脫模劑要涂刷均勻，同時不得影響結(jié)構(gòu)，嚴(yán)禁隔離劑沾污鋼筋及混凝土的接茬處?！?〕.側(cè)面模板與底模接縫處加設(shè)海綿條以防止漏漿，側(cè)模固定以外固定為主，同時在內(nèi)部加設(shè)頂桿，防止結(jié)構(gòu)尺寸變小。2、鋼筋工程〔1〕.鋼筋檢驗(yàn)每批鋼筋均需附有產(chǎn)品質(zhì)量證明書及出廠檢驗(yàn)單，加工前，檢查每批鋼筋的外表質(zhì)量，并測量每批鋼筋的代表直徑；選取經(jīng)外表檢查和尺寸測量合格的兩根鋼筋中取樣,送地方實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行拉力和冷彎檢驗(yàn)，送檢不合格者，不得使用該批次鋼筋。〔2〕.鋼筋工程工藝流程鋼筋在鋼筋加工廠加工，運(yùn)至現(xiàn)場安裝。鋼筋加工廠主要施工設(shè)備見下表鋼筋主要施工設(shè)備表表序號名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1鋼筋彎曲機(jī)GW40-T臺12鋼筋切斷機(jī)FGQ40-15臺13調(diào)直機(jī)GJ6-4/88臺14電焊機(jī)17Kw臺3鋼筋制安工藝流程見圖：鋼筋制安工藝流程圖6。二二次檢驗(yàn)鋼筋入場原材料檢驗(yàn)加工調(diào)直除銹焊接切斷放樣運(yùn)輸審核鋼筋圖彎曲現(xiàn)場制安位置數(shù)量焊接頭綁接頭隱蔽驗(yàn)收圖6：鋼筋制安工藝流程圖〔3〕.鋼筋的加工和安裝①鋼筋的防護(hù)：進(jìn)場的鋼筋要整齊的堆放，底部要用木方墊高不得受潮，上部要用彩條布覆蓋，不得被雨淋濕。經(jīng)檢驗(yàn)合格的鋼筋，要分區(qū)堆放并明確標(biāo)識其規(guī)格、直徑，以防誤用。鋼筋在運(yùn)輸時不得粘上泥或油污，如果粘上要及時去除。②鋼筋的加工鋼筋加工前要由施工技術(shù)人員下達(dá)鋼筋加工料表，制作工作臺。切斷：采用鋼筋切斷機(jī)彎曲：a、φ8鋼筋采用人工在操作平臺上進(jìn)行彎曲。b、Ⅱ級鋼筋采用鋼筋彎曲機(jī)進(jìn)行彎曲。加工成型的鋼筋要堆齊碼放、掛牌標(biāo)識并做好防潮措施。③鋼筋的綁扎及焊接：a、鋼筋的綁扎及焊接均要按照標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。b、鋼筋接頭采用搭接焊，鋼筋骨架、網(wǎng)片采用綁扎。c、與前一節(jié)井壁連接處伸出的插筋采用焊接連接方式，接頭錯開1/4。3、砼工程沉井砼選用包頭市建源提供的商品砼，砼采用攪拌車運(yùn)輸，汽車泵送砼澆筑，澆筑砼應(yīng)沿井壁分為假設(shè)干段，同時對稱、均勻分層澆筑，每層厚30cm，分層振搗，振搗由專人負(fù)責(zé)，嚴(yán)格按規(guī)定操作，振搗至砼停止下沉、泛漿、外表平坦為止。如因鋼筋過密，不能下人情況下，振搗選用氣棒進(jìn)行振搗或輔以其他方法，杜絕漏振、過振，防止出現(xiàn)蜂窩、麻面和孔洞。嚴(yán)格控制下料高度，防止壓力不均，產(chǎn)生地基不均勻沉降而造成井壁斷裂或產(chǎn)生傾斜〔第一次井壁澆筑時，必須防止沉井不均勻沉降〕。每次沉井的混凝土澆注應(yīng)一次連續(xù)澆筑完成。第一次澆筑高度4.4m(98)第二次澆筑高度4.1m(986.068-981.968)第三次澆筑高度3m()第四次澆筑高度3m(992.068-989.068)第五次澆筑高度3m()第六次澆筑高度3m(998.068-995.068)第七次澆筑高度3.932m()第八次澆筑高度0.5m(1002.5-1002.0)井壁施工縫要處理好，以防漏水。由于本工作井井壁較厚，本次施工時采用水平凹形施工縫防水，接縫處鑿毛并沖洗處理后，鋪設(shè)遇水澎漲橡膠止水條，方可繼續(xù)進(jìn)行砼澆筑施工，且在下一次澆筑前應(yīng)先澆一層同標(biāo)號的砼砂漿〔見圖7〕。圖7：分節(jié)澆注凹縫留設(shè)前一節(jié)下沉后預(yù)留0.5～1.0m高度，以便圖7：分節(jié)澆注凹縫留設(shè)砼可采用灑水養(yǎng)護(hù)保持濕潤。拆模時對混凝土強(qiáng)度的要求：當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)計強(qiáng)度的25%以上時，可撤除不承受混凝土重量的側(cè)模；當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)計強(qiáng)度的70%以上時，可撤除刃角斜面的支撐及模板?，F(xiàn)場派專職質(zhì)檢人員用砼回彈儀進(jìn)行檢測。2.5、井壁孔洞處理根據(jù)設(shè)計圖紙，本工作井共有三處孔洞，其中兩處為主管的出入口，直徑為1750mm，另一處為排水管的出口，直徑為鋼性防水套管做法參照國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集02S404A型鋼性防水套管做法。第三章工作井下沉施工一、沉井下沉方法選定沉井下沉有排水下沉和不排水下沉兩種方式，其中排水下沉適用于滲水量不大〔每天1m2不大于1m3/min〕、穩(wěn)定的粘性土，或在砂礫層中滲水量雖很大，但排水并不困難時使用；不排水下沉適用于嚴(yán)重的流砂底層中和滲水量大的砂礫層中使用，以及地下水無法排除或大量排水會影響附近建筑物平安的情況。采用排水下沉法施工，多在沉井內(nèi)設(shè)泵排水，沿井壁挖排水溝、集水井，用泵將地下水排除井外，邊挖土邊排水下沉，隨著加深集水井。挖土采用人工或風(fēng)開工具，對于該構(gòu)筑物在集水間可采用小型反鏟挖掘機(jī)挖土。挖土方法一般是采用碗形挖土自重破土方式，先挖中間，逐漸挖向四周，每層挖土厚0.4～0.5m，沿刃角周圍保存0.8～1.5m寬土堤，然后再按每人負(fù)責(zé)2～3m一段向刃角方向逐層、全面、對稱，均勻地削薄土層，當(dāng)土堤〔垅〕經(jīng)不住刃角的擠壓時，便在自重作用下均勻垂直破土下沉；對有流砂情況發(fā)生或遇軟土層時，亦可采取從刃角挖起，下沉后再挖中間的順序，挖出土方裝在吊土斗內(nèi)運(yùn)出。當(dāng)土垅挖至刃角沉井仍不下沉，可采取分段對稱地將刃角下掏空或繼續(xù)從中間向下進(jìn)行第二層破土的方法。排水下沉，勞動條件好，視線清晰，下沉比擬容易控制，假設(shè)土層中有障礙物，易于發(fā)現(xiàn)和去除，沉井發(fā)生傾斜也易于糾正。采用不排水下沉法施工，挖土多用高壓水槍〔壓力2.5～3.0Mpa〕將土層破碎稀釋成泥漿，然后用水力吸泥機(jī)〔或空氣吸泥機(jī)〕將泥漿排出井外，井內(nèi)水位始終保持高出井外水位1～2m。也可用起重機(jī)吊抓斗進(jìn)行挖土。作業(yè)時，一般先抓或沖井底中央局部的土形成鍋底形，然后再均勻沖或抓刃角邊部，使沉井靠自重擠土下沉在密實(shí)土層中，刃角土壤不易向中央坍落，那么應(yīng)配以射水管沖土。沉井下沉困難時，也可采取一些輔助下沉方法，如在沉井外壁周圍均勻布置水槍或射水管，借助高壓水沖刷刃角下面的土層，使沉井易于下沉；或在沉井外壁設(shè)置寬10～20cm的泥漿槽，充滿觸變泥漿〔觸變泥漿是以適當(dāng)比例的膨潤土和碳酸鈉加水調(diào)制而成的〕，以減少井壁下沉的摩阻力；如果采用多節(jié)下沉，那么可繼續(xù)接高井身，增加下沉重量。不排水下沉，即井內(nèi)淹水保持井內(nèi)外壓力平衡，可防止涌砂冒泥，掘進(jìn)與排渣均在水下完成，機(jī)械化程度高,工人不下井，平安性好。根據(jù)本工程特點(diǎn)〔本段地質(zhì)情況1.2至7.6米間存在漿砌石結(jié)構(gòu)〕及工期要求，工作井?dāng)M采用排水下沉和不排水下沉相結(jié)合的方法。我們考慮先采用排水下沉法沉至標(biāo)高為994.000m處，即二、沉井下沉驗(yàn)算下沉受力計算根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，沉井高度大于12m，澆筑困難，下沉易引起傾斜，本沉井高達(dá)24.9m，采取分節(jié)制作，分節(jié)高度應(yīng)保證其穩(wěn)定性，使沉井能在自重下順利下沉，同時應(yīng)確保施工便利。根據(jù)本工程情況，我單位擬分四節(jié)制作，第一節(jié)8.5米，第二節(jié)6米，第三節(jié)6米，第四節(jié)4.4米。沉井沉井下沉?xí)r，應(yīng)對其在自重下能否下沉進(jìn)行必要的驗(yàn)算。沉井下沉必須克服井壁與土間的摩擦力和地層對刃角的反力，下沉力與阻沉力之比值稱為下沉系數(shù)K，一般應(yīng)大于1.15～1.25。式中K：下沉平安系數(shù)，一般應(yīng)大于1.15～1.25；Q：沉井自重及附加荷載〔KN〕；B：被井壁排除的水量〔KN〕，如果采取排水下沉?xí)r，那么B＝0；T：沉井與土之間的摩擦力〔KN〕，T＝πD〔H－2.5〕f；D：沉井外徑〔m〕H：沉井全高〔m〕R：刃角反力〔KN〕，如果采取將刃角底面及斜面的土挖空，那么R＝0；f：井壁與土的摩擦系數(shù)〔即單位面積的摩擦力平均值〕，可通過查表獲??；當(dāng)下沉范圍內(nèi)由不同土層構(gòu)成時，其平均摩擦系數(shù)f0由下式計算：式中f1、f2、f3…fk：各層土與井壁的摩擦系數(shù)〔KN/m2〕；n1、n2、n3…nk：各層土的厚度〔m〕。2.1、第一節(jié)沉井的下沉系數(shù)計算1、Q：沉井自重及附加荷載〔KN〕下沉沉井共8.5×〔12.8×2＋6.8×2〕×1.5＝499.8m3混凝土，鋼筋砼按26KN/m3計算，得Q＝499.8×26＝2、B：被井壁排除的水量〔KN〕，第一節(jié)采取排水下沉?xí)r，那么B＝0；3、T：沉井與土之間的摩擦力〔KN〕，T＝πD〔H－2.5〕f；4、D：沉井外徑〔m〕，D＝，S＝a×b，D＝12.64m5、H：沉井全高〔m〕，H＝86、R：刃角反力〔KN〕，如果采取將刃角底面及斜面的土挖空，那么R＝0；7、f：井壁與土的摩擦系數(shù)〔即單位面積的摩擦力平均值〕。根據(jù)地勘報告，沉井下沉所經(jīng)土層均為砂礫石層。經(jīng)查表砂礫石層與井壁的摩擦系數(shù)為14.7～19.6KN/m2，在此計算時均取上限19.6KN/m2，可得：＝8.5×〔12.8＋9.8〕×2×19.6＝33.4KN/m2T＝πD〔H－2.5〕f＝3.14×12.64×〔8.5－2.5〕×19.6＝4667.5KN＝12994.8KN/4667.5KN＝2.78＞1.15～1.25滿足下沉要求。在施工中，應(yīng)注意刃角局部的土方均勻挖除，以防下降過快或傾斜。2.2、第二節(jié)沉井的下沉系數(shù)計算1、Q：沉井自重及附加荷載〔KN〕下沉沉井共10.4×〔12.8×2＋6.8×2〕×1.5＋4.1×〔12.8＋7.4〕×2×1.2＝810.29m3混凝土，鋼筋砼按26KN/m3計算，得Q＝810.29×26＝21067.542、B：被井壁排除的水量〔KN〕，第二節(jié)采取不排水下沉，那么B＝8102.9KN；3、T：沉井與土之間的摩擦力〔KN〕，T＝πD〔H－2.5〕f；4、D：沉井外徑〔m〕，D＝，S＝a×b，D＝12.64m5、H：沉井全高〔m〕，H＝146、R：刃角反力〔KN〕，如果采取將刃角底面及斜面的土挖空，那么R＝0；7、f：井壁與土的摩擦系數(shù)〔即單位面積的摩擦力平均值〕。根據(jù)地勘報告，沉井下沉所經(jīng)土層主要為14m厚砂礫石層，0.5m厚壤土層。經(jīng)查表砂礫石層與井壁的摩擦系數(shù)為14.7～19.6KN/m2，壤土層與井壁間的摩擦系數(shù)為9.8～11.8KN/m2。在此計算時均取＝〔14×19.6＋0.5×11.8〕/14.5＝19.33KN/m2T＝πD〔H－2.5〕f＝3.14×12.64×〔14.5－2.5〕×19.33＝9206.4KN＝〔21067.54KN－8102.9KN〕/9206.4KN＝1.41＞1.15～1.25滿足下沉要求。2.3、第三節(jié)下沉系數(shù)計算1、Q：沉井自重及附加荷載〔KN〕下沉沉井共10.4×〔12.8×2＋6.8×2〕×1.5＋4.1×〔12.8＋7.4〕×2×1.2＋3.9×〔12.8＋7.4〕×2×1.2＋2.1×〔12.8＋8〕×2×0.9＝1077.99m3混凝土，鋼筋砼按26KN/m3計算，得Q＝1077.99×26＝28027.72、B：被井壁排除的水量〔KN〕，第三節(jié)采取不排水下沉，那么B＝10779.9KN；3、T：沉井與土之間的摩擦力〔KN〕，T＝πD〔H－2.5〕f；4、D：沉井外徑〔m〕，D＝，S＝a×b，D＝12.64m5、H：沉井全高〔m〕，H＝20.5m6、R：刃角反力〔KN〕，如果采取將刃角底面及斜面的土挖空，那么R＝0；7、f：井壁與土的摩擦系數(shù)〔即單位面積的摩擦力平均值〕。根據(jù)地勘報告，沉井下沉所經(jīng)土層主要為14m厚砂礫石層，6.5m厚壤土層。經(jīng)查表砂礫石層與井壁的摩擦系數(shù)為14.7～19.6KN/m2，壤土層與井壁間的摩擦系數(shù)為9.8～11.8KN/m2。在此計算時均取上限，可得：＝〔14×19.6＋6.5×11.8〕/20.5＝17.13KN/m2T＝πD〔H－2.5〕f＝3.14×12.64×〔20.5－2.5〕×17.13＝12237.89KN＝〔28027.7KN－10779.9KN〕/12237.89KN＝1.409＞1.15～1.25滿足下沉要求。2.4、第四節(jié)下沉系數(shù)計算1、Q：沉井自重及附加荷載〔KN〕下沉沉井共10.4×〔12.8×2＋6.8×2〕×1.5＋4.1×〔12.8＋7.4〕×2×1.2＋3.9×〔12.8＋7.4〕×2×1.2＋2.1×〔12.8＋8〕×2×0.9＋4.4×〔12.8＋8〕×2×0.9＝1242.73m3混凝土，鋼筋砼按26KN/m3計算，得Q＝1242.73×262、B：被井壁排除的水量〔KN〕，第四節(jié)采取不排水下沉，那么B＝12427.3KN；3、T：沉井與土之間的摩擦力〔KN〕，T＝πD〔H－2.5〕f；4、D：沉井外徑〔m〕，D＝，S＝a×b，D＝12.64m5、H：沉井全高〔m〕，H＝26、R：刃角反力〔KN〕，如果采取將刃角底面及斜面的土挖空，那么R＝0；7、f：井壁與土的摩擦系數(shù)〔即單位面積的摩擦力平均值〕。根據(jù)地勘報告，沉井下沉所經(jīng)土層主要為14m厚砂礫石層，10.4m厚壤土層。經(jīng)查表砂礫石層與井壁的摩擦系數(shù)為14.7～19.6KN/m2＝〔14×19.6＋10.4×11.8〕/24.4＝16.28KN/m2T＝πD〔H－2.5〕f＝3.14×12.64×〔24.4－2.5〕×16.28＝14150.6KN＝〔32311KN－12427.3KN〕/14150.6KN＝1.405＞1.15～1.25滿足下沉要求。三、沉井下沉下沉程序：下沉準(zhǔn)備工作→【排水下沉】設(shè)置垂直運(yùn)輸機(jī)械、排水泵，挖排水溝、集水井→挖土下沉→觀測→糾偏→【不排水下沉】設(shè)置高壓水泵、水槍安裝、抓斗挖土或泥漿泵抽排泥漿下沉→觀測→糾偏→沉至設(shè)計標(biāo)高、核對標(biāo)高→灌注水下砼墊層→降水→設(shè)集水井→底板防水→綁底板鋼筋、隱檢→底板澆筑混凝土→施工內(nèi)隔墻、梁、板、頂板、上部建筑及輔助設(shè)施→回填土。3.1、排水下沉挖土方法排水下沉常用人工或風(fēng)開工具，或者井內(nèi)用小型挖掘機(jī)，在地面用抓斗挖土機(jī)分層開挖。挖土必須對稱、均勻進(jìn)行，使沉井均勻下沉。挖土方法根據(jù)土質(zhì)情況，采用不同方法，以下根據(jù)本工程的兩種土質(zhì)〔普通土和砂礫土〕分別表達(dá)。1、普通土層從沉井中間開始逐漸挖向四周，每層挖土厚0.4～0.5m，在刃角處留1～1.5m臺階，然后沿沉井壁每2～3m一段，向刃角方向逐層全面、對稱、均勻地開挖土層，每次挖土15～20cm，當(dāng)土層經(jīng)不住刃角的擠壓而破裂，沉井自重作用下均勻破土下沉，如圖8所示。圖8：普通圖層開挖方法示意圖2、砂礫石土層該土層按圖9所示方法挖土，當(dāng)土坡挖至刃角，沉井仍不下沉或下沉不平穩(wěn)，那么需按布置分段的次序逐段對稱地將刃角下掏空，并掏出刃角外壁約10cm，每段挖完用小卵石填塞夯實(shí)，待全部挖空回填后，再分層去掉回填的小卵石，可使沉井均勻減少承壓面而平衡下沉。圖9：土層開挖方法示意圖3.2、不排水下沉挖土方法不排水下沉挖土通常采用抓斗、水力機(jī)械吸泥機(jī)或水力沖射空氣吸泥機(jī)等在水下挖土除泥。本工程中，我單位主要采用抓斗挖土，并配備水力機(jī)械沖泥機(jī)、吸泥機(jī)作為備用。1、水下抓斗挖土用吊車吊住抓斗挖掘井底中央局部的土，使沉井底形成鍋底，然后刃角切土下沉。在砂礫石土層中，當(dāng)鍋底比刃角低1.0～1.5m時，沉井即可靠自重下沉，而刃角下的土體擠向中央鍋底，再從井孔中繼續(xù)抓土，沉井即可繼續(xù)下沉。遇有局部粘質(zhì)土或緊密土，刃角下的土不易向中央塌落時，采用射水管松土〔見圖10〕。本工程中，我單位擬采用江蘇紫石機(jī)械制造生產(chǎn)的單索雙瓣抓斗〔見圖11〕。圖10：水槍沖土、水下抓斗挖土示意圖圖11：單索雙瓣抓斗〔抓斗容積6m3，自重4.5噸2、水力機(jī)械沖土水力機(jī)械沖土是使用高壓水泵將高壓水流通過進(jìn)水管分別送進(jìn)沉井內(nèi)的高壓水槍和水力吸泥機(jī)，利用高壓水槍射出的高壓水流沖刷土層，使其形成一定稠度的泥漿匯流至集泥坑，然后用水力吸泥機(jī)將泥漿吸出，從排泥管排出井外。在沖粘性土?xí)r，宜使噴嘴接近90°角沖刷立面，將立面底部沖成缺口使之塌落。挖土順序先中央后四周，并沿刃角留出土堤，最后對稱分層沖挖，不得沖空刃角踏面下的土層。施工時，應(yīng)使高壓水槍沖入井底的水量和外部滲入的水量與水力吸泥機(jī)吸出的泥漿量保持平衡。水力機(jī)械沖泥的主要設(shè)備包括吸泥器〔水力吸泥機(jī)〕、吸泥管、揚(yáng)泥管和高壓水管、離心式高壓清水泵等〔見圖12〕。圖12：水泥沖泥機(jī)、吸泥機(jī)構(gòu)造示意圖在吸泥的時候，應(yīng)使各種土成為適宜稠度的泥漿的重度：砂類土為1.08～1.18；粘性土為1.09～1.20。吸入泥漿所需的高壓水流量，約與泥漿量相等，吸入的泥漿和高壓水混合以后的稀釋泥漿，在管路內(nèi)的適當(dāng)流速應(yīng)不超過2～3m/s。噴嘴處的高壓水流速一般控制在30～40m/s。3.3、沉井下沉考前須知1、下沉前應(yīng)進(jìn)行井壁外觀檢查，檢查混凝土強(qiáng)度及抗?jié)B等級，并根據(jù)勘測報告計算極限承載力，計算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系數(shù)〔≥1.15～1.25〕，作為判斷每個階段可否下沉，是否會出現(xiàn)突沉以及確定下沉方法及采取措施的依據(jù)。2、下沉前應(yīng)分區(qū)、分組、依次、對稱、同步的抽除〔撤除〕刃腳下的墊架〔磚墊座〕，每撤除一段磚塊，須在刃腳下立即用砂、卵石或礫砂填實(shí)。3、沉井下沉位置的正確與否，其每一、二節(jié)占70％，開始5mm以內(nèi)，要特別注意保持平面位置與垂直度正確，以免繼續(xù)下沉不易調(diào)整。4、井壁下沉?xí)r，外側(cè)土?xí)S之出現(xiàn)下陷，與井壁間形成空隙，一般于井壁外側(cè)填砂，保持不少于30cm高，隨下沉灌入空隙中，以減小下沉的摩阻力，并減少了以后的清淤工作。雨季應(yīng)在填砂外側(cè)作擋水堤，以阻止雨水進(jìn)入空隙，防止出現(xiàn)井壁外的摩阻力接近于零，而導(dǎo)致沉井突沉或傾斜的現(xiàn)象。5、沉井下沉如速度過快，超過挖土速度，出現(xiàn)異常情況時，可采取用木垛在定位墊架處給以支承，并重新調(diào)整挖土；在刃腳下不挖或局部不挖土；在沉井外壁間填粗糙材料，或?qū)⒕谕獾耐梁粚?shí)，加大摩阻力；如沉井外部的土液化發(fā)生虛坑時，可填碎石處理；或減少每一節(jié)井身高度，減輕沉井重量。6、沉井下沉被擱置或懸掛，下沉極慢或不下沉?xí)r，可采取繼續(xù)澆灌混凝土增加重量或在井頂加載；或挖除刃腳下的土，或在井內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行第二層碗形破土；或在井外壁裝射水管沖刷井周圍土，減少摩阻力；或在井壁與土間灌入觸變泥漿或黃土，降低摩擦力；或去除障礙物；采取控制流砂、管涌等措施。7、沉井下沉最易發(fā)生傾斜或位移。施工中應(yīng)加強(qiáng)下沉過程中的觀測和資料分析，發(fā)現(xiàn)傾斜和位移應(yīng)及時糾正。當(dāng)沉井垂直度出現(xiàn)歪斜超過允許限度，可采取在刃腳高的一側(cè)加強(qiáng)取土，低的一側(cè)少挖土或不挖土，待正位后再均勻分層取土；或在刃腳較低的一側(cè)適當(dāng)回填砂石或石塊，延緩下沉速度；或在井外深挖傾斜反面的土，回填到傾斜一面，增加傾斜面的摩阻力等措施。當(dāng)沉井軸線與設(shè)計軸線不重合，而產(chǎn)生一定位移的現(xiàn)象時，因位移大多由于傾斜引起的，控制沉井不再向偏移方向傾斜，并有意使沉井向偏位的相反方向傾斜，幾次傾斜糾正后，即可恢復(fù)到正確位置。8、沉井下沉接近設(shè)計標(biāo)高時，應(yīng)加強(qiáng)觀測，防止超沉。可在四角或井壁與底梁交接處砌磚墩或墊枕木垛，使沉井壓在磚墩或枕木垛上，使沉井穩(wěn)定。3.4、沉井輔助下沉的方法本工程工作井通過下沉驗(yàn)算，無須輔助下沉，利用自重即可下沉。為防出現(xiàn)意外情況，沉井不能靠自重下沉?xí)r，我單位準(zhǔn)備一套“觸變泥漿潤滑〞輔助下沉的方法留作備用。觸變泥漿潤滑輔助下沉的方法是在沉井刃腳外壁制成10～20cm的臺階，下沉?xí)r在井壁與外圍土層間形成空隙，把特制的泥漿壓入空隙內(nèi)，使井下沉?xí)r僅與摩擦系數(shù)小的泥漿壁接觸，井壁潤滑后的摩阻力要小得多，減小下沉的摩擦力從而可減輕井筒，加快下沉速度和深度。泥漿用泥漿泵或氣壓罐通過預(yù)埋在井壁內(nèi)或設(shè)在井壁外的垂直管壓入其裝置如圖13，其刃腳處的臺階及壓漿管出口的設(shè)置如圖14。泥漿射口周圍設(shè)在底節(jié)第一臺階的壓降出口上，以防泥漿直接噴射在土層上，并且能使泥漿均勻分布。同時也可防止土壁坍落堵塞出漿口。圖13：觸變泥漿護(hù)壁助沉圖14：刃角處臺階及壓漿管設(shè)置施工時沉降井四周設(shè)置木板或鋼板圈，防止土坍落在泥漿中。設(shè)置在圍圈高為1.5～3.0m，其頂應(yīng)高出地面0.5m以上，并設(shè)頂蓋以防土石等雜物或流水沖蝕。外側(cè)應(yīng)用不透水的粘土回填，分層夯實(shí)。下沉施工時，要及時補(bǔ)充泥漿，使泥漿面不低于圍圈底面；并應(yīng)保持井內(nèi)外水位相近，壓力大致相等，防止翻砂，涌水破壞泥漿層。挖土下沉?xí)r，要防止井筒偏斜擠壞你將層，防止棄土過近的不均衡的土壓力，擠垮圍圈或土壁坍塌致使泥漿層通路，使泥漿漏失和井筒突然下沉。井沉至基地后，要恢復(fù)土層對沉井的固著擠壓作用，去除泥漿層。觸變泥漿的配合比見表1，其性能列于表2中。表1：觸變泥漿配合比泥漿的成分粘土水碳酸鈉Na2CO3含量〔%〕35～4558～650.4～0.6表2：觸變泥漿性能表性能指標(biāo)比重粘度失水量泥皮厚度靜切力膠體率含砂量PH值數(shù)值1.2～1.4≥100s＜8mm＜3mm＞9.8kpa100%＜4mm6～8注：1.比重應(yīng)根據(jù)計算井壁時壓力選用值。2.PH泥漿液中氫離子〔H+〕濃度3.5、測量控制與觀測沉井平面位置與標(biāo)高的控制是通過在沉井四周的地面上設(shè)置縱橫十字中心控制線和水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行的。沉井的垂直度是在沉井井筒內(nèi)按4等分或8等分標(biāo)出垂直軸線，各吊線墜一個，對準(zhǔn)下部標(biāo)板來控制〔見圖15〕。圖15：沉井下沉測量控制點(diǎn)布置示意圖在挖土?xí)r，隨時觀測垂直度，當(dāng)線錘距離墨線達(dá)50mm，或四面標(biāo)高不一致時，應(yīng)及時糾正。沉井下沉的控制，通常在井外壁上的兩側(cè)用白油漆或紅油漆畫出標(biāo)尺，可用水平尺或水準(zhǔn)儀來觀測沉降。在沉井下沉中，應(yīng)加強(qiáng)平面位置，垂直度和標(biāo)高〔沉降值〕的觀測。觀測時間，每班三次，接近設(shè)計標(biāo)高時兩小時一次，并