沉井基礎(chǔ)
用開口沉井或氣壓沉箱施工法建造的橋梁基礎(chǔ)(圖2 沉井基礎(chǔ))。這種基礎(chǔ)現(xiàn)采用較少。由于它整體性好、剛度大、傳力可靠,因此在長大跨度和深水地區(qū)修橋仍被采用。
開口沉井是一個井筒,最下一節(jié)的下端設有鋼制或鋼筋混凝土刃腳。其平面形狀可根據(jù)墩臺外形作成矩形、圓形、圓端形等等,中間加隔墻,成為雙孔或多孔式。建造材料可用木、鋼、混凝土、鋼筋混凝土等。開口沉井在淺水地區(qū)可在墩位就地筑島制造,深水地區(qū)可在岸邊預制,然后以浮運等辦法運到墩位。開口沉井基礎(chǔ)施工程序一般是在井壁內(nèi)挖土,井筒靠自重或加壓逐漸下沉,一節(jié)井筒快沉入土中再接一節(jié),直至最后一節(jié)下沉到設計標高,然后將井底土清理干凈,灌注一層水下混凝土把井底封住,再抽水并在井內(nèi)填充混凝土或沙石,或作成空心沉井,最后在頂上灌筑鋼筋混凝土蓋板,并在其上修筑墩臺。在施工過程中,為了減少井筒下沉時井壁與土間的摩擦力,可在筒壁內(nèi)預埋鋼管并壓入高壓水、泥漿或高壓氣流輔助下沉。1936年美國建造的舊金山奧克蘭海灣懸索橋錨固墩的沉井基礎(chǔ)首先使用充氣浮運、放氣下沉的圓蓋沉井,平面尺寸為60*28米,有井筒55個。中國南京長江橋、枝城長江橋等也采用過這種重型沉井基礎(chǔ)。南京長江橋的沉井下沉深度達54.87米;枝城長江橋墩位處巖面高差3.7米,設計時打破了傳統(tǒng)垂直平面做法,按巖面斜度造成高低刃腳,使沉井底面與巖面吻合。
氣壓沉箱是一個無底箱形結(jié)構(gòu),頂上有雙門通廊,以便人和材料進入。沉箱下沉至水底后,注入壓縮空氣以阻止水進入。人在其內(nèi)開挖地基,使沉箱繼續(xù)下沉至設計標高。氣壓沉箱基礎(chǔ)在施工過程中,可處理下沉的障礙物,可直接觀察到地基原形,也不用灌注水下混凝土,質(zhì)量比較可靠。但施工者需要在高壓空氣中工作,不但效率不高,而且對身體有害。中國早期修建的橋梁,如杭州錢塘江橋曾采用這一技術(shù)。
一、排水法下沉 60年代前,在市政工程中,凡用地與環(huán)境條件受到限制或埋深較大的地下構(gòu)筑物,基本都采用排水下沉的沉井施工。
井底開挖大都用人工挖土與卷揚機吊出的方法,由于缺少控制沉井平穩(wěn)下沉的具體技術(shù)措施,致使時有突沉、偏沉、超沉和沉井周圍地面坍陷的情況發(fā)生。針對這些問題,60年代后,開始用觸變泥漿填充井外周刃腳以上的空隙,并采取分層均勻開挖、嚴格控制沉井下沉速度和“鍋底”開挖的深度及設框架底梁等措施,防止刃腳下土體出現(xiàn)大范圍滑動區(qū),使沉井平穩(wěn)下沉,提高下沉的準確性和控制井周地面沉降的可靠性。
至80年代,隨著地基加固新技術(shù)的發(fā)展,在緊靠建筑物的沉井施工中,預先對井外周和井底土體進行加固,使沉井在下沉中不影響周圍建筑物。1986年,設計要求排水下沉深11.65米的宜川路泵站沉井時,泵站離蘇州河駁岸墻較近,兩側(cè)又有廠房等建筑物,而且沉井又須穿過含水砂性土層;為確保安全,在沉井外周敷設井點,井點外圍再設置旋噴樁防水帷幕,并在帷幕內(nèi)降水,帷幕外灌水,有效地控制周圍廠房和蘇州河駁岸的沉降和開裂。
二、不排水法下沉 1961年,在隧道試驗工程的董家渡通風井施工中,曾先預建深24.6米的沉井??紤]到用排水下沉法將沉井沉到一定深度后,井內(nèi)外水土壓力差會使井底土體失穩(wěn)隆起,而且若沉井繼續(xù)下沉,井底下粘性土層又不能抵抗其下面砂土層中承壓水的壓力,故采用排水下沉法將沉井沉至16米深后,首次采用不排水法下沉,在水中用抓斗挖土,將沉井繼續(xù)下沉到位。
1965年,地鐵試驗工程中的02號豎井,以及1965~1967年打浦路隧道的1、3、4號豎井工程,均采用排水初次下沉、不排水二次下沉的施工方法,并在工程實踐中積累技術(shù)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。至80年代后,不排水沉井施工技術(shù)不僅可使沉井平穩(wěn)下沉到位,而且還可有效地控制井周地面沉降。
三、不排水鉆吸法下沉 1984年,結(jié)合延安東路隧道2號風井寬24.3米、長28.2米、深33.6米的沉井施工,研制鉆吸機,開發(fā)鉆吸法沉井新工藝和使沉井刃腳擠土平穩(wěn)下沉的成套工藝。每臺鉆吸機由2臺帶水槍刀盤的GEQ-1250A型潛水電鉆和1臺QAPS潛水砂泵組成,挖土方便,下沉穩(wěn)準,又能控制井周邊地面沉降。
2號井下沉后的傾斜率僅為0.8%,井周邊以外13米處,地面下沉為11毫米。此后又在市南電纜過江隧道的浦東、浦西兩個沉井以及吳涇熱電廠取水口盾構(gòu)工作井施工中應用,效果良好。
1990年,在江灣東區(qū)泵站工程中,采用小型鉆吸機沿井內(nèi)壁挖槽,槽內(nèi)用泥漿護壁,沉井下沉到位后,將井壁外側(cè)的泥漿置換固化,使沉井達到穩(wěn)定要求,再開挖井內(nèi)土體,澆筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)。該沉井周圍地面的沉降在10毫米之內(nèi)。
此工藝稱為中心島式下沉法。 四、連續(xù)沉井法 1966~1969年,在打浦路隧道的浦東及浦西矩形段施工中,對埋置深度為7~10.6米的一段,開發(fā)連續(xù)沉井施工技術(shù),下沉24個(浦東17個,浦西7個)串聯(lián)的沉井。
為控制各沉井因兩端壓力不對稱而產(chǎn)生的位移和偏斜,采用間隔下沉的方法,并采取井底設框架、底梁和井外壁空隙灌砂或充填觸變泥漿、井點降水疏干地層等措施,使井外壁土層減摩防坍,刃腳下土體不致發(fā)生滑動隆起,從而將各沉井平穩(wěn)下沉至設計要求的深度。1975年,上海石化總廠的廠區(qū)排水過堤管道工程中亦采用連續(xù)沉井法。
【1】沉井施工一般要求:井主體應采用防水混凝土澆筑,分段制作時,施工縫的防水措施應根據(jù)其防水等級按本規(guī)范表3.3.1—1選用。沉井施工縫的施工應符合本規(guī)范第4.1.25條的規(guī)定。固定模板的螺栓穿過混凝土井壁時,螺栓部位的防水處理應符合本規(guī)范第4.1.28條的規(guī)定。
【2】8.2.3 沉井的干封底應符合下列規(guī)定:1 地下水位應降至底板底高程500mm以下,降水作業(yè)應在底板混凝土達到設計強度,且沉井內(nèi)部結(jié)構(gòu)完成并滿足抗浮要求后,方可停止;2 封底前井壁與底板連接部位應鑿毛或涂刷界面處理劑,并應清洗干凈; 3 待墊層混凝土達到50%設計強度后,澆筑混凝土底板,應一次澆筑,并應分格連續(xù)對稱進行;4 降水用的集水井應采用微膨脹混凝土填筑密實。8.2.4 沉井水下封底應符合下列規(guī)定: 水下封底宜采用水下不分散混凝土,其坍落度宜為200±20mm;2 封底混凝土應在沉井全部底面積上連續(xù)均勻澆筑,澆筑時導管插入混凝土深度不宜小于1.5m;3 封底混凝土應達到設計強度后,方可從井內(nèi)抽水,并應檢查封底質(zhì)量,對滲漏水部位應進行堵漏處理;4 防水混凝土底板應連續(xù)澆筑,不得留設施工縫,底板與井壁接縫處的防水措施應按本規(guī)范表3.3.1—1選用,施工要求應符合本規(guī)范第4.1.25條的規(guī)定。8.2.5 當沉井與位于不透水層內(nèi)的地下工程連接時,應先封住井壁外側(cè)含水層的滲水通道。
沉井施工安全環(huán)保注意事項及措施 1、在原有建筑物附近下沉沉井、沉箱時,應經(jīng)常對原有建筑物進行沉降觀測,必要時應采取相應的安全措施。
2、在沉井、沉箱周圍布置起重機、管路和其他重型設備時,應考慮地面的可能沉陷,并采取相應的技術(shù)措施。 3、沉箱開始下沉至填筑作業(yè)室完畢,應用兩根或兩根以上輸氣管不斷地向沉箱作業(yè)室供給壓縮空氣,供氣管路應裝有逆止閥,以保證安全和正常施工。
4、沉箱下沉時,作業(yè)室內(nèi)應設置枕木垛或采取其他安全措施。在下沉過程中,作業(yè)室內(nèi)土面距頂板的高度不得小于1.8米。
5、挖土應分層進行,防止鍋底挖得太深,或刃腳挖土太快以防突沉傷人。再挖土時,刃腳處,隔墻下不準有人操作或穿行,以免刃腳處切土過快傷人。
6、井下操作人員應戴安全帽、穿膠鞋、防水衣褲;潛水泵應配裝漏電保護器。
沉井基礎(chǔ)是以沉井法施工的地下結(jié)構(gòu)物和深基礎(chǔ)的一種型式。
是先在地表制作成一個井筒狀的結(jié)構(gòu)物(沉井),然后在井壁的圍護下通過從井內(nèi)不斷挖土,使沉井在自重作用下逐漸下沉,達到預定設計標高后,再進行封底,構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)。廣泛應用于橋梁、煙囪、水塔的基礎(chǔ);水泵房、地下油庫、水池豎井等深井構(gòu)筑物和盾構(gòu)或頂管的工作井。
(1)優(yōu)點 ①埋置深度可以很大,整體性強、穩(wěn)定性好,有較大的承載面積,能承受較大的垂直荷載和水平荷載; ②沉井既是基礎(chǔ),又是施工時的擋土和擋水結(jié)構(gòu)物,下沉過程中無需設置坑壁支撐或板樁圍壁,簡化了施工 ③沉井施工時對鄰近建筑物影響較小 (2)缺點 ①施工期較長 ②施工技術(shù)要求高 ③施工中易發(fā)生流砂造成沉井傾斜或下沉困難等 沉井基礎(chǔ)施工安全控制要點 1。 沉井下沉四周影響區(qū)域內(nèi),不宜有高壓線桿、地下管道、固定式機具設備和永久性建筑。
必須設置時,應采取安全措施; 2。沉井施工,應盡量避開汛期,特別是在初沉階段不得在汛期內(nèi)。
如需渡過汛期、凌期時,應采取穩(wěn)定可靠的安全防護措施; 3。在水中設圍堰筑島而導致水流被壓縮或改變河道等,應檢查對附近的堤壩、農(nóng)田和其它建筑物的安全以及島體本身的穩(wěn)定是否受到影響,嚴防因沖刷而壩塌; 4。
沉井下沉,采用人工挖掘時,勞動組織要合理,井內(nèi)人員不宜過多。在刃腳處挖掘,應對稱均勻掘進,并保持沉井均勻下沉。
下井操作人員,安全防護用品必須佩戴齊全。井內(nèi)要有充足的照明。
沉井各室均應備有懸掛鋼梯及安全繩,以應急需。涌水、涌砂量大時,不宜采用人工開挖下沉; 5。
沉井施工前,應檢查機具設備是否完好,并搭好腳手架、作業(yè)平臺、并保證其牢靠,平臺四周設置欄桿,高處作業(yè)和險要的空隙處,均應設安全網(wǎng); 6。沉井的內(nèi)外腳手,如不能隨同沉井下沉時,應和沉井的模板、鋼筋分開。
井字架、扶梯等設施均不得固定在井壁上,防止沉井突然下沉時被拉倒; 7。 沉井頂面應設安全防護圍欄。
井內(nèi)、井上搭設的抽水機臺座、水力機械管道等施工設施,均應架設牢固。井頂上的機具應設防護擋板,小型工具宜裝箱存放。
在沉井刃腳和井內(nèi)橫隔墻附近不得有人停留、休息,以防止墜物傷人; 8。井內(nèi)、井上的抽水機電路應使用防水膠線,安裝漏電保護裝置,以防止觸電; 9。
空壓機的貯氣罐應設有安全閥,輸氣管應編號,供氣控制應由專人負責,在有潛水員工作時,應有濾清器,進氣口應設置在能取得潔凈空氣處; 10。沉井的制作高度不宜使重心離地太高,以不超過沉井短邊或直徑的長度為宜。
特殊情況允許加高,但應有可靠的計算數(shù)據(jù),并采取必要的安全技術(shù)措施; 11。 在圍堰筑島上就地澆筑的沉井,在沉井的外側(cè)周圍應留有護道。
護道寬度應按設計規(guī)定修筑;筑島島面和開挖基坑的坑底標高,應比沉井施工期最高水位高出至少0。5m; 12。
沉井下沉前應把井壁上拉桿螺栓和圓釘切割掉。特別在不排水下沉時,應清除井內(nèi)障礙和插筋,以防止割破潛水員的潛水服; 13。
在筑島上,沉井下沉中,如刃腳尚未達到原河床以前,而需接高沉井時,應在沉井內(nèi)回填砂土,并分層灌注混凝土,防止沉井接高加重,產(chǎn)生不均衡下沉,造成沉井傾斜; 14。拆除沉井墊板應在沉井混凝土達到設計強度后進行。
抽拔墊板時,應有專人統(tǒng)一指揮,分區(qū)、分層、同步、對稱進行。 抽拔墊板及下沉時,嚴禁人員從刃腳、底梁和隔墻下通過。
抽掉墊板后,應及時回填、夯實,并注意檢查是否有傾斜及險情。 15。
沉井面積較大,不排水下沉時,井內(nèi)隔墻上應設有潛水員通過的預留孔; 16。浮運沉井的防水圍壁露出水面高度,在任何時候均不得小于1m; 17。
不排水沉井下沉中,應均勻出土,不得超挖、超吸,并應加強觀測,必要時進行沉井底的潛水檢查,防止沉井突然下沉和大量翻砂而導致沉井歪斜,造成人員和機械損傷; 18。用吊斗出土時,斗梁與吊鉤應封綁牢固,并應經(jīng)常檢查斗梁、斗門等磨損情況,損傷部位應更換或加固。
吊斗升降時,井頂指揮人員應通知井下人員暫時避開; 19。采用抓斗進行不排水下沉時,如鋼絲繩纏繞在一起而需要轉(zhuǎn)動抓斗進行排除時,作業(yè)人員應站在有護欄的部位; 20。
采用機吊人挖時,土斗裝滿后,需待井下人員躲開,并發(fā)出信號后,方可起吊; 21。 采用水力機械時,井內(nèi)作業(yè)面與水泵站應建立通訊聯(lián)系; 22。
水力機械的水槍和吸泥機,應進行試運轉(zhuǎn),各連接處應嚴密不漏水; 23。沉井在淤泥質(zhì)粘土或亞粘土中下沉時,井內(nèi)的工作平臺應用活動平臺,禁止固定在井壁、隔墻或底梁上; 24。
不排水沉井,井內(nèi)應搭設專供潛水員使用的浮動操作平臺,潛水員要注意按照規(guī)定進行增壓或減壓; 25。 灌注水下混凝土,應搭設作業(yè)平臺、溜槽、導管及提升設備,經(jīng)全面檢查(提升設備應做升、降試運行),確認安全后,方可施工; 26。
沉井施工中,灌注混凝土如使用減速漏斗時,漏斗應懸掛牢固,并應附有保險繩索。漏斗應封鉤,孔口四周的空隙應堵嚴;漏斗升降時,井上與井下作業(yè)人員,應設通訊聯(lián)絡,協(xié)調(diào)配合,統(tǒng)一指揮; 27。
在深水處,采用浮式沉井施工時,有關(guān)沉井下水、浮運及懸浮狀態(tài)下接高、下。
1 、沉井適用于下沉施工的地下建筑物或構(gòu)筑物。
2 、沉井結(jié)構(gòu)應采用防水混凝土澆筑。沉井分段制作時,施工縫的防水措施應符合本規(guī)范第5.1節(jié)的有關(guān)規(guī)定;固定模板的螺栓穿過混凝土井壁時,螺栓部位的防水處理應符合本規(guī)范第5.5.6條的規(guī)定。
3、沉井干封施工應符合下列規(guī)定:
(1)沉井基底土面應全部挖至設計標高,待其下沉穩(wěn)定后再將井內(nèi)積水排干;
(2)清除浮土雜物,底板與井壁連接部位應鑿毛、清洗干凈或涂刷混凝土界面處理劑,及時澆筑防水混凝土封底;
(3) 在軟土中封底時,宜分格逐段對稱進行;
(4) 封底混凝土施工過程中,應從底板上的集水井中不間斷地抽水;
(5) 封底混凝土達到設計強度后,方可停止抽水;集水井的封堵應采用微膨脹混凝土填充搗實,并用法蘭、焊接鋼板等方法封平。
4 、沉井水封施工應符合下列規(guī)定:
(1) 井底應將浮泥清理干凈,并鋪碎石墊層;
(2) 底板與井壁連接部位應沖刷干凈;
(3) 封底宜采用水下不分散混凝土,其坍落度宜為180mm~220mm;
(4) 封底混凝土應在沉井全部底面積上連續(xù)均勻澆筑;
5 、封底混凝土達到設計強度后,方可從井中抽水;并應檢查封底質(zhì)量。
6.4.5 防水混凝土底板應連續(xù)澆筑,不得留設施工縫;底板與井壁接縫處的防水處理應符合本規(guī)范第5.1節(jié)的有關(guān)規(guī)定。
6、沉井分項工程檢驗批的抽樣檢驗數(shù)量,應按混凝土外露面積每100m2抽查1處,每處10m2,且不得少于3處。
Ⅰ 主 控 項 目
7、沉井混凝土的原材料、配合比以及坍落度必須符合設計要求。
檢驗方法:檢查產(chǎn)品合格證、產(chǎn)品性能檢測報告、計量措施和材料進場檢驗報告。
8 、沉井混凝土的抗壓強度和抗?jié)B性能必須符合設計要求。
檢驗方法:檢查混凝土抗壓強度、抗?jié)B性能檢驗報告。
9 、沉井的滲漏水量必須符合設計要求。
檢驗方法:觀察檢查和檢查滲漏水檢測記錄。
Ⅱ 一 般 項 目
10、沉井干封底和水下封底的施工應符合本規(guī)范第3條和第4條的規(guī)定。
檢驗方法:觀察檢查和檢查隱蔽工程驗收記錄。
11、沉井底板與井壁接縫處的防水處理應符合設計要求。
檢驗方法:觀察檢查和檢查隱蔽工程驗收記錄。
沉井基礎(chǔ)的施工程序,在井壁內(nèi)挖土,井筒靠自重或加壓逐漸下沉,一節(jié)井筒快沉入土中再接一節(jié),直至最后一節(jié)下沉到設計標高,將井底土清理干凈,灌注一層水下混凝土把井底封住,再抽水并在井內(nèi)填充混凝土或沙石,最后在頂上灌筑鋼筋混凝土蓋板,并在其上修筑墩臺。
1.我們看到在水中施工時,首先是圍水,而后抽水后挖基,澆筑基礎(chǔ)混凝土,或者是在水中搭設鋼管樁平臺,打鋼護筒,而后平臺上上鉆機做鉆孔樁,澆注樁身混凝土。
2.沉井施工是將上面圍水、挖基工序一次完成,即用型鋼和鋼板做成一個比水中基礎(chǔ)還要大的無底圍桶一樣的鋼構(gòu)件,而后放入到水中基礎(chǔ)開挖位置,抽水、挖基,當水中工作完成后,再去除這個鋼圍桶。
3.用鋼筋混凝土做一個圍桶,安放在基礎(chǔ)開挖處,邊挖邊沉,直到落實到基礎(chǔ)開挖深度再清底、澆筑基礎(chǔ)混凝土,鋼筋混凝土沉井,作為基礎(chǔ)的一部分。
4.沉井基礎(chǔ)施工的主要內(nèi)容:沉井制造、下沉、基底清理、封底、填充、及灌注面蓋板等,下沉沉井的基本施工方法,是不排水而在水中挖土,但土量不大,地下水量不多時可用排水法下沉。
5.沉井基礎(chǔ)在施工過程中,減少井筒下沉時井壁與土間的摩擦力,可在筒壁內(nèi)預埋鋼管并壓入高壓水、泥漿或高壓氣流輔助下沉,中國早期修建的橋梁一般曾采用沉井施工技術(shù)。
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