【摘要】沉井設計是電廠泵房建設中的重要組成部分,這種工程結構不但施工簡單方便,同時它的占地面積小,對周圍建筑物的影響小,所以,沉井施工結構已經成為了一種普遍使用的工程建設方法,本文對電廠泵房沉井設計的施工方案和過程做了探討。
一、概述
電廠泵房沉井施工法是深基礎施工方式中的一種,這種方法的特點是施工簡單,安全可靠。與一般的基坑施工相比,有明顯的優(yōu)勢;與基坑放坡大開挖施工相比,又有占地面積小的優(yōu)勢,而且對施工附近的建筑物沒有多大的影響。沉井一般用于取水構筑物、排水泵房、各類隧道的盾構或頂管工作井,以及橋梁墩臺基礎、防浪堤護岸的工程中。
我國當前的泵房沉井施工設計已經有了比較成熟的經驗和施工方案,特別是對沉井的平面尺寸設計和下沉深度的確定都已經十分熟練,同時還具有一定的規(guī)模,可是,我國這幾年來在沉井施工的過程中屢次發(fā)生事故,如沉井歪斜、突沉、管涌,井下工程樁傾斜、斷裂,突沉等問題,以及沉井封底完工后還會繼續(xù)下沉,嚴重時還會引起人身傷亡。
通過認真分析,我們可以得出的結論,造成事故的原因是:在施工過程中工程人員對那些惡劣的地質條件沒有引起重視;施工技術不完善,降水不當,盲目挖土;設計上結構有缺陷等。
二、沉井設計的主要問題
(一)施工方法的確定
工程施工進行前,要確定好合理的施工方案,當水文地質條件不適合修筑天然地基或使用現(xiàn)澆混凝土的結構時,那么就可以進行沉井結構施工;當要在淺水中進行沉井施工時,可采用筑搗法施工:首先在岸灘上進行開挖,直到超過水面,然后再平整夯實好土面,最后即可進行沉井施工;在深水中修筑沉井時,就應該采用浮式沉井法。一般前兩種方法使用得較頻繁。
(二)下沉方法的確定
沉井下沉的方法主要有兩種,即排水法和不排水法。下沉的方法要根據沉井的受力情況來選擇,下沉方式是否使用合適會直接影響到沉井工程的完成質量。所以,我們必須在設計中,首先要考慮到沉井施工將要發(fā)生的所有問題和制定好相應的應對措施,對沉井的下沉方法也要做到綜合考慮,我們從以下幾個方面來詳細說明。
首先,工程人員應該根據具體的地質報告,在飽和砂層或飽和流塑土層、高靈敏土層中施工,盡量不要使用不排水的下沉方法。
其次,現(xiàn)代的排水設施越來越先進,我們對采用噴射井點降水的方法已經運用得十分熟練,在這種情況下我們可以考慮用排水的方法進行施工,同時還要考慮到排水對周圍建筑物是否有不良的影響。
最后,如果沉井周圍的建筑物距離沉井比較近,我們就要考慮井外降水漏斗半徑的范圍及井內排水、挖土對周邊土體的影響,如果不能使用排水的方法,我們只能用不排水的方法進行施工。
在施工過程中,除了要考慮到上述的幾點之外,還有一點,在施工期間地下水位會根據季節(jié)的變化而變化,這個因素也要納入其中,以及附近江河、湖泊對沉井下沉方法選擇的影響等。
通常我們在設計中,為了節(jié)省材料,會把沉井的井壁做得比較薄,當下沉困難時可把刃腳踏面處的土挖開,但是這樣井壁就可能產生裂縫,并且井底也有可能產生翻砂。特別是一些大型的沉井,在設計中不考慮刃腳及隔墻處的正面阻力是不合適的。
沉井在下沉過程中,下沉得越深,井壁的摩擦力就越大,下沉系數(shù)也由大變小,因此當考慮刃腳及隔墻處的正面阻力時,應對沉井下沉系數(shù)在合理范圍內放小,這種方法不但可以節(jié)約材料,還可以放慢沉井下沉的速度,防止沉井產生超沉。
三、沉井施工的主要技術措施
(一)基坑砂墊層及混凝土墊層的設置
在以前,沉井設計時都要在下部放置木墊,可是此種方法操作難度大,損耗的木料多,不利于沉井的受力,還會引起井壁的裂縫,但是利用砂石和水泥進行鋪墊就可以解決這個問題。
在沉井施工中,選擇排水施工的方式下沉時,一般要先在地面上開挖2cm的坑,在刃腳底再挖溝槽,大概深1m,寬度的尺寸主要根據沉井的受力狀況,按砂墊層受力擴散角計算。在砂墊層上澆筑C10素混凝土層,每邊比刃腳寬出約100mm,下沉前將混凝土墊層打碎同時將其與砂墊層一起挖出,沉井便很平穩(wěn)地沉至原狀地基。完成這些步驟后,再按照正常的程序進行施工。
(二)沉井下沉施工
1.排水下沉的施工要點
對于明溝集水井的排水和施工要點,一般要求是在離刃腳2m左右處,挖出一圈排水明溝,安排3到4個集水井,其深度比溝底深1-1.5m,溝與井底之間的深度會隨沉井挖土而不斷加深,我們可以在井內或井壁上設置水泵,把水抽出井外并排走,當井內的水量不多時,可以使用潛水泵排水。
2.不排水下沉常用方法及施工要點
首先是抓斗挖土的施工要點:施工過程中要用吊車吊抓斗來開挖沉井底部中間的土層,開挖后的形狀應該是鍋型的。其次,關于沉輔助措施的施工方案,一般有3種施工方案:高壓射水、抽水下沉和炮震下沉。
3.沉井下沉注意事項
不管是選擇怎樣的下沉方式,井內挖土一定要從中間開始,要做到均勻、對稱,逐步地向刃腳處分層取土,以保證沉井可以均勻的下沉,防止偏斜。尤其在下沉初期,沉井還沒有完全入土,沉井的平衡力不好,都很容易產生偏斜。下沉中要隨時了解土層的變化情況,認真分析和檢驗土壤阻力與沉井受力之間的關系,一定要選擇適合的下沉方法,使沉井可以均勻平穩(wěn)地下沉。當每節(jié)沉井接近下沉至預定標高時,要調整好沉井,準備接高。這時要注意觀察除土地方的情況,防止沉井下沉時受力不均,增加接高的困難。
三、結論
沉井是一種特殊的工程施工結構,以其占地面積小內部空間可利用,施工過程方便安全以及對附近建筑物的影響小等優(yōu)勢成為電廠泵房施工中的代表。沉井工程已經成為軟土地基中地下建筑物的主要基礎類型之一。
沉井結構在施工階段的受力程度直接受到施工方案的影響,所以,設計沉井的施工結構時,必須要根據施工現(xiàn)場的實際條件、施工條件先決定施工的方案,最后再根據該方案進行設計,施工過程要符合設計要求。沉井結構所具有的特殊優(yōu)點,決定了它在工程中不可替代的重要地位。
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