专利名称：一种针对软土地区大型沉井的施工方法
技术领域：
本发明属于建筑施工领域，特别涉及ー种针对软土地区大型沉井的施工方法。
背景技术：
沉井既是深基础，又是特殊的施工方法，具有基础工程占地面积小、不需另设围护、可满足对地下空间特定的功能要求等特点。但是在软土地区施工吋，由于土质很差、含水量高，大型沉井在下沉过程中经常会出现沉井倾斜和突沉，特别是封底时沉井周边与基底等土体不足以控制沉井下沉，达不到沉井封底的条件，出现超沉和井底涌土等现象。对位于软土地区的大型沉井，在施工阶段主要考虑两个系数下沉系数K和下沉稳定系数K丨。下沉系数K在I. 05 I. 25时符合沉井施工条件，淤泥质土中K取小值。当下沉系数较大、在软弱土层中下沉或沉井可能发生突沉时要验算下沉稳定系数K ' ,K'在 O.8 O. 9时能满足施工，并能有效防止突沉和封底时超沉。因此，在软土地区，当土质很差时，无法简单地通过控制挖土的方法来解决沉井倾斜、超沉和井底涌土等问题，并且达不到Sh内沉井下沉值小于IOmm的封底条件。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供了ー种针对软土地区大型沉井的施エ方法。采用该施工方法能有效调整下沉系数K和下沉稳定系数K'，确保沉井均衡下沉，解决井底涌土和超沉等难题。ー种针对软土地区大型沉井的施工方法，其特征在于，包括以下步骤
⑴測量放线，表层土体开挖，进行垫层施工并铺设枕木；
⑵施工刃脚、首节井筒与地梁的钢筋与模板；
(3)在首节井筒与下节井筒的交接处设置一道钢板止水带；
⑷浇筑首节井筒与地梁的混凝土并进行养护；
(5)凿除刃脚垫层，进行土方开挖，下沉井筒；
(6)首节沉井基本稳定后，施工第二节井筒；
(7)完成第二节井筒的养护工作后，开挖土方下沉井筒，并继续施工后续各节井筒井下沉井筒；
⑶最后一节井筒施工完成，若接近设计标闻时下沉速度仍偏快，在未封掉的底板徂围内打设松木桩控制井底涌土；
⑶下沉沉井，达到封底条件时施工碎石垫层，然后浇捣素混凝土垫层；
CO)施工沉井底板，并进行养护。优选地，步骤I中的垫层采用80mm厚C20的细石混凝土垫层，垫层上铺设15 X 25cm的枕木,每段长度枕木为lm，枕木间留设20mm空隙。优选地，步骤2中的刃脚踏面宽度不小于200mm，刃脚斜面与水平面的夹角宜取45°。土质越差刃脚踏面宽度越大，土质极差时，可将夹角提高到50 60°。
优选地,步骤3中的钢板止水带做法钢板厚度为3mm,宽度为500mm,通长设置。优选地，步骤4中的混凝土采用自拌混凝土泵送施工，沿沉井外围进行对称、均匀烧捣，姆层厚度控制在300_以内，姆节混凝土一次烧捣成形。优选地，步骤5中的土方开挖采用把杆或长臂挖掘机分块、同步、对称均衡取土。优选地，步骤6中的首节沉井露出地面Im时，使沉井稳定，在刃脚部位和地梁两侧进行土方回填，増加土体的阻力。优选地，步骤7中的土方开挖采用先开挖中间部位土方，再开挖四周刃脚边土方的方式，姆层厚度控制在40(T500mm。 优选地，步骤8中的松木桩采用根部直径在200mm左右，梢部直径在160mm以上，长度为5m，采用在PC200挖掘机抓斗上焊接150mm的钢管静压打设，在井底由中央向四周扩展打设，松木桩间距为500mm。优选地,步骤9中的碎石垫层厚度为100mm,素混凝土垫层厚度为200mm,素混凝土强度为C25。优选地，步骤10中的封底时采取分块对称施工，先进行沉井四周的底板施工，再进行沉井中央的底板施工。大型沉井受力性能差，本发明的施工方法首先通过增加刃脚踏面宽度、减小刃脚斜面与水平面的夹角、在沉井底板上增设地梁，施工时将地梁与第一段井壁及刃脚一起施エ，増大下沉阻カ，控制好沉井下沉系数，从根本上控制沉井的下沉速度与突沉。然后，通过分块、同步、对称均衡取土，先开挖中间土方再开挖四周刃脚边土方。其次，在沉井接近设计标高时，在井底由中央向四周扩展静压打设松木桩，一方面减小土体孔隙比，挤密桩周土体，増加土体固结强度，从而增加土体阻力；另一方面木桩打入土体的间距较密，土体由中部向四周不断挤压，形成强カ挤土效应，有效控制下部与外侧土体涌入沉井。最后，达到封底条件时采取分块对称施工，先进行沉井四周底板的施工，再进行沉井中央底板的施工。采用该施工方法能有效调整下沉系数K和下沉稳定系数K丨，确保沉井均衡下沉，解决井底涌土和超沉等难题。使用本发明的施工方法能解决沉井倾斜、突沉、井底涌土、超沉等问题的主要原理是⑴通过增加沉井刃脚踏面宽度、减小刃脚斜面与水平面的夹角，増大下沉阻力，适当减小沉井下沉系数K ;在沉井底板上增设地梁，増加地基土反力之和，减小并控制好下沉稳定系数K'，从根本上控制沉井的下沉速度、解决突沉问题。⑵通过分块、同步、对称均衡取土，使沉井能均匀受力，从而均衡下沉；先开挖中间土方再开挖四周刃脚边土方，使沉井侧面与土体的接触面积与摩阻カ随土方开挖逐渐减小，从而使沉井稳步下沉、防止突沉。⑶在沉井接近设计标高时，在井底由中央向四周扩展静压打设松木桩，一方面减小土体孔隙比，挤密桩周土体，増加土体固结强度，从而增加土体阻力；另一方面木桩打入土体的间距较密，土体由中部向四周不断挤压，形成强カ挤土效应，有效控制下部与外侧土体涌入沉井。⑷达到封底条件时采取分块对称施工，先进行沉井四周底板的施工，再进行沉井中央底板的施工。由于沉井侧面与土体的摩阻カ是控制沉井下沉的主要因素，在挖除沉井四周刃脚边土体时会有较大的下沉，因此先进行沉井四周底板的施工可有效控制沉井的设计标高。本发明的针对软土地区大型沉井的施工方法解决了沉井倾斜、井底涌土、超沉等技术问题，能够确保沉井顺利下沉到位。本发明具有以下优势①设备简单，不需要打设钢筋混凝土预制管桩或方桩，解决了大型桩机设备的问题；②不需要在沉井底部进行大面积大范围的高压注浆施工，在软土地区进行高压注浆施工造价高而且效果不理想施工快捷，可多次调整沉井的总阻カ，且调整幅度灵活，确保沉井下沉的速度达到理想值，从而确保沉井顺利下沉到位。
图I :大型沉井地梁设置平面图。图2 :大型沉井刃脚节点图。图3 :大型沉井土方开挖平面图。
图4 :井底木桩施工布置图。
具体实施例方式本发明的针对软土地区大型沉井的施工方法详细描述如下
I、软土地区大型沉井的施工
I.I測量放线，表层土体开挖，进行垫层施工并铺设枕木。垫层采用80mm厚C20的细石混凝土垫层，垫层上铺设15X25cm的枕木，每段长度枕木为lm，枕木间留设20mm空隙。I. 2施工刃脚、首节井筒与地梁的钢筋与模板。沉井地梁的设置平面图如图I所示。沉井刃脚节点示意图如图2所示。刃脚踏面宽度(b)不宜小于200mm,土质越差刃脚踏面宽度越大，刃脚斜面与水平面的夹角(α)取45°。土质极差时，可将夹角提高到50 60。。I. 3在首节井筒与下节井筒的交接处设置一道钢板止水帯，钢板厚度为3_，宽度为500mm,通长设置。I. 4浇筑首节井筒与地梁的混凝土并养护；混凝土采用自拌混凝土泵送施工，沿沉井外围进行对称、均匀浇捣，每层厚度控制在300_以内，每节混凝土一次浇捣成形。I. 5凿除刃脚垫层，开挖土方，下沉井筒；开挖土方采用把杆或长臂挖掘机分块同时、同步、对称均衡取土。I. 6首节沉井基本稳定后，施工弟_■节井筒；首节沉井露出地面Im时，使沉井稳定，在刃脚部位和地梁两侧进行土方回填，増加土体的阻力。I. 7完成第二节井筒的养护工作后，开挖土方下沉井筒，土方开挖方式如图3所示，采用先开挖中间部位土方，再开挖四周刃脚边土方(即挖土顺序为I—II—III)。每层厚度控制在40(T500mm。并继续施工后续各节井筒并下沉井筒。I. 8继续下沉沉井，如果接近设计标高时下沉速度仍偏快，在未封掉的底板范围内打设松木桩控制涌土 ；松木桩采用根部直径在200mm左右，梢部直径在160mm以上，长度为5m,采用在PC200挖掘机抓斗上焊接150mm的钢管，在沉井范围内由中央向四周扩展静压打设，松木桩间距为500mm。松木桩施工顺序如图4所示，从I — II —III依次施工。I. 9下沉沉井，施工厚度为IOOmm的碎石垫层，然后浇捣厚度为200mm、强度为C25的素混凝土垫层。I. 10、达到设计标高和封底条件(即8h内沉井下沉值小于10mm)，进行沉井封底。封底时采取分块对称施工，先进行沉井四周的底板施工，再进行中央的底板施工。
2、质量安全控制详细描述如下
2. I当沉井下沉到距离设计标高0. Im时应停止挖土，使其靠自重下沉至设计标高或接近设计标高，沉井下沉接近设计标高，应进行沉降现测，在8小时内下沉量不大于10_时，方可封底。排干井内积水、清除浮泥才能进行封底。2. 2干封底时，应符合下列规定
⑴沉井基底土面应全部挖至设计标高；
⑵井内积水应尽量排干；
⑶混凝土凿毛处应洗刷干净； ⑷浇筑时，应防止沉井不均匀下沉，分格对称进行封底。2. 3沉井下沉过程中要加强观测，勤于分析，做到信息畅通，动态管理，及时调整挖土方法，将问题消灭在萌芽状态。2. 4在原有建筑物附近下沉沉井时，应经常对原有建筑物进行沉降观测，必要时应采取相应的安全措施。2. 5在沉井周围布置起重机、管路和其他重型设备时，应考虑地面的可能沉陷，并采取相应的技术措施。2. 6挖土应分层进行，防止中间锅底挖得太深，或刃脚挖土太快以防突沉伤人。再挖土时，刃脚处，隔墙下不准有人操作或穿行，以免刃脚处切土过快伤人。临海市城市污水处理厂位于浙江省临海市灵江北岸，其中提升泵池平面成凸形，埋深达到10. Sm。设计采用钢筋混凝土沉井结构施工，沉井作为围护结构又作为提升泵池结构。沉井落地面积为201m2,刃脚底标高为-5. 3m,泵池底板厚度为50cm标高为-3. 5m,泵池室外标高为5. 5m。整个沉井埋深为10.8m。泵池结构混凝土标号为C30。沉井长边尺寸为23. 0m，短边大头尺寸为15. 5m，小头尺寸为4. 7m，墙厚600mm，沉井整体重量为1600t。沉井涉及的土层为软土，沉井基底坐落在淤泥层④。地下水位在地表下0. 6 I. Om，主要靠大气降水及河水补给。采用本发明施工方法，顺利将沉井下沉到-4. 2m标高，经观测在8h内沉井下沉不大于10mm，将松土修整到-4. 3m标高进行封底施工，确保了沉井顺利施工与工程质量。
权利要求
1.一种针对软土地区大型沉井的施工方法，其特征在于，包括以下步骤 ⑴测量放线，表层土体开挖，进行垫层施工并铺设枕木； ⑵施工刃脚、首节井筒与地梁的钢筋与模板； (3)在首节井筒与下节井筒的交接处设置一道钢板止水带； ⑷浇筑首节井筒与地梁的混凝土并进行养护； (5)凿除刃脚垫层，进行土方开挖，下沉井筒； (6)首节沉井基本稳定后，施工第二节井筒； (7)完成第二节井筒的养护工作后，开挖土方下沉井筒，并继续施工后续各节井筒并下沉井筒； ⑶最后一节井筒施工完成，若接近设计标闻时下沉速度仍偏快，在未封掉的底板祀!围内打设松木桩控制井底涌土； ⑶下沉沉井，达到封底条件时施工碎石垫层，然后浇捣素混凝土垫层； CO)施工沉井底板，并进行养护。
2.根据权利要求I所述的施工方法，其特征在于，步骤I中的垫层采用80mm厚C20的细石混凝土垫层，垫层上铺设15 X 25cm的枕木，每段长度枕木为lm，枕木间留设20mm空隙。
3.根据权利要求I所述的施工方法，其特征在于，步骤2中的刃脚踏面宽度不小于200mm，刃脚斜面与水平面的夹角为45°。
4.根据权利要求I所述的施工方法，其特征在于，步骤3中的钢板止水带做法钢板厚度为3mm，宽度为500mm，通长设置。
5.根据权利要求I所述的施工方法，其特征在于，步骤4中的混凝土采用自拌混凝土泵送施工，沿沉井外围进行对称、均匀浇捣，每层厚度控制在300_以内，每节混凝土一次浇捣成形。
6.根据权利要求I所述的施工方法，其特征在于，步骤5中的土方开挖采用把杆或长臂挖掘机分块、同步、对称均衡取土。
7.根据权利要求I所述的施工方法，其特征在于，步骤6中的首节沉井露出地面Im时，使沉井稳定，在刃脚部位和地梁两侧进行土方回填，增加土体的阻力。
8.根据权利要求I所述的施工方法，其特征在于，步骤7中的土方开挖采用先开挖中间部位土方，再开挖四周刃脚边土方的方式，每层厚度控制在40(T500mm。
9.根据权利要求I所述的施工方法，其特征在于，步骤8中的松木桩采用根部直径在200mm左右，梢部直径在160mm以上，长度为5m，采用在PC200挖掘机抓斗上焊接150mm的钢管静压打设，在井底由中央向四周扩展打设，松木桩间距为500mm。
10.根据权利要求I所述的施工方法，其特征在于，步骤9中的碎石垫层厚度为100_，素混凝土垫层厚度为200_，素混凝土强度为C25。
11.根据权利要求I所述的施工方法，其特征在于，步骤10中的封底时采取分块对称施工，先进行沉井四周的底板施工，再进行沉井中央的底板施工。
全文摘要
本发明公开了一种针对软土地区大型沉井的施工方法，其特征在于，包括以下步骤测量放线，表层土体开挖，进行垫层施工并铺设枕木；施工刃脚、首节井筒与地梁的钢筋与模板；在首节井筒与下节井筒的交接处设置一道钢板止水带；浇筑首节井筒与地梁的混凝土并进行养护；凿除刃脚垫层，进行土方开挖，下沉井筒；首节沉井基本稳定后，施工第二节井筒；完成第二节井筒的养护工作后，开挖土方下沉井筒，并继续施工后续各节井筒并下沉井筒；最后一节井筒施工完成，若接近设计标高时下沉速度仍偏快，在未封掉的底板范围内打设松木桩控制井底涌土；下沉沉井，达到封底条件时施工碎石垫层，然后浇捣素混凝土垫层；施工沉井底板，并进行养护。
文档编号E02D23/08GK102635124SQ20121012137
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者吴小伟, 金振, 钱昀 申请人:浙江省建工集团有限责任公司