前言：沉井一般常用于橋梁墩(臺)深基礎(chǔ)，可以承載較大的負(fù)荷。沉井用于水閘工程的下游防沖已在較多水閘中取得成功經(jīng)驗。在海漫和防沖槽之間設(shè)置鋼筋砼防沖大沉井，起“鎖墻”作用，保護(hù)海漫下游端不被下泄洪水和潮水沖刷破壞。現(xiàn)根實際工作中的某河新閘施工情況如下論述。
1.沉井下沉
本工程沉井下沉采用水力機(jī)械井格內(nèi)除土的排水下沉方法。待沉井砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的100后，即開始下沉，采用水力沖挖機(jī)組開挖及人工配合清除井內(nèi)土方，共布置6臺套機(jī)組。
沉井下沉程序：下沉準(zhǔn)備----拆除磚胎膜及混凝土墊層----設(shè)置機(jī)械----挖土下沉----觀測-----糾偏----沉至設(shè)計位置核定標(biāo)高----觀察自沉、降水并鋪設(shè)墊層----分段綁扎刃腳鋼筋、隱蔽----混凝土澆注----拆模板----驗收----回填沙基礎(chǔ)。
2沉井下沉
2．1胎膜及混凝土墊層的拆除
(1)磚胎膜拆除是沉井下沉施工中關(guān)鍵性的工序之一。此項工作突擊性大、勞動強(qiáng)度高，所以對于參加施工人員，事先作好技術(shù)交底統(tǒng)一指揮，相互配合協(xié)調(diào)。如果稍有忽視，可能造成沉井嚴(yán)重傾斜，甚至產(chǎn)生裂縫等質(zhì)量事故。
(2)胎膜及混凝土墊層的拆除前，需將所有胎膜及混凝土墊層的拆除分組編號。編號用紅漆繪在沉井的內(nèi)外井壁上。避免拆錯位置，造成沉井偏斜。分組的方法是：以沉井的內(nèi)縱向內(nèi)墻為第一組，四角為第二組，然后對稱地從中間向兩邊進(jìn)行分組對稱拆除。
(3)下沉量觀測及要求
在沉井外模板拆除后，由測量人員(人：)進(jìn)行刃腳高程測量和沉井中心線測量，在沉井四角井壁上做出測量標(biāo)尺，并繪出沉井中心線測量標(biāo)記。此外，對測量工作有如下要求：
?、俪辆魤ο录叭心_斜面下的胎膜拆除前后，對刃腳四角高程各觀測一次。
②刃腳拆除時，每拆除一組，對沉井四角高程變化應(yīng)觀測一次。
③在胎膜拆除過程中，如發(fā)現(xiàn)沉井向一側(cè)傾斜過大時，應(yīng)立即停止施工，并報告組長，會同有關(guān)技術(shù)人員及時制定相關(guān)技術(shù)措施。
2．2沉井取土下沉
下沉前在沉井的四角繪制高程指示刻度線，并設(shè)立高度觀察指針，下沉過程中對指針的精度經(jīng)常加以校正。
(1)當(dāng)刃腳胎膜及混凝土墊層拆除后，即準(zhǔn)備沉井下沉，這時的沉井井壁四周無摩擦力，沉井的下沉系數(shù)很大，刃腳下回填的砂堤一經(jīng)破壞挖除，沉井立即下沉。由于這時的沉井重心偏高，掏挖刃腳下的砂若不均勻，將會造成沉井很大的傾斜。所以當(dāng)沉井下沉施工時沉井的四周刃腳宜采用人工全面配合水力機(jī)械同時分層(每層厚5O厘米左右)掏挖的辦法，挖除的砂土集中于沉井鍋底中央用抽沙泵抽出井外。
(2)當(dāng)沉井刃腳胎膜及墊層拆除自沉穩(wěn)定后進(jìn)入正常施工階段，沉井下沉使用高壓水槍沖泥時，先在沉井中(沙泵放置處)沖挖出一個直徑約為2.0～2.5米的集泥坑。然后用高壓水槍開拓各個方向通向集泥坑的水溝2～4條，溝的縱向坡度3～5％。此后，即可向四周開挖鍋底：搭設(shè)井內(nèi)作業(yè)平臺及上下作業(yè)爬梯；并在沉井面上搭設(shè)操作平臺、欄桿。泥漿泵、水槍配備到位(在縱向中間每格內(nèi)配泥漿泵一臺、水槍一支)。井內(nèi)取土的原則是：從中間往周圍，盡量使土體成漏斗狀，讓刃腳周圍的土體自然下擠?？刂聘鞲魝}內(nèi)土體高差不大于0.5m。正常情況下，距刃腳50cm范圍內(nèi)嚴(yán)禁取土，除非因沉井刃腳土體問題出現(xiàn)沉井不沉或沉井糾偏的需要。
?、贋榱朔乐钩辆蝗幌鲁?，引起很大的偏差，以及減少井外土的擾動坍塌等情況，在沉井四周刃腳旁保留寬0.5-1.0米的土堤。待鍋底開挖完畢后，再逐步均勻地沖挖土堤，第一步先沖挖四角處的土堤。
②第二步再沖挖四周土堤，最后沖挖定位點處土堤，使沉井下沉。
（3）各井孔之間，在沉井偏斜不大時，對稱同時沖挖。如果沉井偏斜較大時，井孔之間的開挖情況應(yīng)根據(jù)偏斜情況加以調(diào)整。對于離集泥坑較遠(yuǎn)的井孔(格)，當(dāng)沖沉井四角和井壁處土堤時，泥漿從沖擊點流到集泥坑有時是很困難的，為了不使集泥坑和集泥水溝之泥砂沉淀，經(jīng)常使用高壓水槍反復(fù)沖刷和攪動。這樣將沉井最遠(yuǎn)處的泥砂沖至集泥坑并能把集泥坑沖深、攪動泥漿清除堵塞在泥漿泵頭網(wǎng)罩上的雜物，提高泥漿泵的排泥量。
根據(jù)工程中實測情況確定高壓水槍的壓力，當(dāng)水壓為6～8公斤／厘米²時，高壓水槍沖刷半徑約為6～8米，因此泥漿泵放在中間，此范圍內(nèi)的泥漿均可流至集泥坑內(nèi)。泥漿泵進(jìn)水口的網(wǎng)罩應(yīng)低于泥漿面約5～10厘米，這樣可以吸入較多的泥漿。
根據(jù)地質(zhì)報告，沉井下沉到-6.2m時，遇到硬土層，當(dāng)土堤削至刃腳，沉井仍不下沉或下沉不平穩(wěn)，則按平面布置分段的次序，逐段對稱地將刃腳下掏空，并挖出刃腳外壁10cm，每段挖完后用粗砂填滿夯實，待全部掏空回填后，再分層刷掉回填的粗砂，可使沉井因均勻地減少承壓面而平衡下沉。在沉井開始下沉和將沉至設(shè)計標(biāo)高時，周邊開挖深度小于10am，避免發(fā)生傾斜，尤其在開始下沉?xí)r，其平面位置與垂直度要特別注意保持正確，否則繼續(xù)下沉不易調(diào)整，在離設(shè)計深度10cm左右停止取土，依靠自重下沉至設(shè)計標(biāo)高。
2.3沉井的高程及垂直度控制
在沉井的外圍均設(shè)置了控制坐標(biāo)點、縱橫十字控制樁、水準(zhǔn)基點。下沉?xí)r，使用全站儀架立在坐標(biāo)點，隨時觀測井壁上四側(cè)及中間部位設(shè)坐標(biāo)控制水平點并在于壁外側(cè)用紅鉛油畫出標(biāo)尺，以便巡查直觀觀測沉降，當(dāng)垂直度偏差50mm或四面標(biāo)高相差100ram時，立即糾正，沉井下沉過程中，每班至少觀測3次，并在每次下沉后進(jìn)行檢查，做好記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)傾斜、位移、扭轉(zhuǎn)時，及時通知值班隊長，指揮操作工人糾正，使允許偏差范圍控制在允許范圍以內(nèi)。沉井在下沉過程中，最大沉降差均控制在150mm以內(nèi)。當(dāng)沉至離設(shè)計標(biāo)高2m時，對下沉與挖土情況應(yīng)加強(qiáng)觀測做到每2小時觀測一次，發(fā)現(xiàn)偏差數(shù)字及時做出處理方案，以防造成質(zhì)量缺陷。
3沉井的質(zhì)量要求：
下沉完畢的沉井，在位置上的允許偏差(標(biāo)高、位移、傾斜)應(yīng)符合下列規(guī)定：
(1)沉井刃腳平均標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高的偏差不得超過10cm：
(2)沉井的水平位移，不得超過下沉總深度的1％，但下沉總深度小于10m，其水平位移允許10cm。
(3)沉井四角中任何兩角的刃腳底面高差，不得超過該兩角間水平距離的1％，但最大不得超過3O厘米．女口兩角間的水平距離小于10米時，其刃腳底面高差允許為10厘米。
(4)當(dāng)設(shè)計對沉井允許偏差有特殊要求時，應(yīng)滿足設(shè)計要求。
4下沉糾偏措施
沉井下沉過程中，有時會出現(xiàn)傾斜、位移及扭轉(zhuǎn)等情況，應(yīng)加強(qiáng)觀測，及時發(fā)現(xiàn)并采取措施糾正。
根據(jù)操作中出現(xiàn)的偏差原因予以預(yù)防，如沉井已經(jīng)傾斜，可采取在刃腳較高一側(cè)加強(qiáng)挖土并可在較低的一側(cè)適當(dāng)回填粗砂，必要時配以井外射水，或局部偏心壓載，都可使偏斜得到糾正。待其正位后，再均勻分層取土下沉。
位移產(chǎn)生的原因多由于傾斜導(dǎo)致，如沉井在傾斜情況下下沉，則沉井向傾斜相反方向位移，或在傾斜糾正時，如傾斜一側(cè)土質(zhì)較松軟時，由于重力作用，有時也沿傾斜方向產(chǎn)生一定位移，因此預(yù)防位移應(yīng)避免在傾斜情況下下沉，加強(qiáng)觀測，及時糾正傾斜。位移糾正措旌一般是有意使沉井向位移相反方向傾斜再沿傾斜方向下沉，至刃腳中心與設(shè)計中心位置吻合時，再糾正傾斜，因糾正傾斜重力作用產(chǎn)生的位移，可有意向位移的一方傾斜后，使其向位移相反方向產(chǎn)生位移糾正。沉井下沉產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的原因是多次不同方向傾斜和位移的復(fù)合作用引起的，可按上述糾正位移、傾斜方法糾正位移，然后糾正傾斜，使偏差在允許范圍以內(nèi)。
當(dāng)沉井沉到設(shè)計標(biāo)高，經(jīng)2～3天，下沉已穩(wěn)定，在8h內(nèi)累計10mm時，即可進(jìn)行沉井刃腳大腳封底。本工程勘探中地下存在承壓水，根據(jù)旋工組織設(shè)計經(jīng)在沉井澆注前設(shè)置了8眼降水井，因離沉井的距離在4-5米，若出現(xiàn)折斷降水井現(xiàn)象，井底土質(zhì)較密實，因此確定采取明溝排水補(bǔ)救方案，分兩步進(jìn)行：第一步進(jìn)行土形整理，使之呈鍋底形，自刃腳向中心挖放射形排水溝，填以石子做成濾水暗溝，在中部設(shè)4個集水坑，坑深1m，插入直徑0.6～0.8m，周有孔的混凝土或鋼套管，四周填以卵石，使井中的水都匯集到集水井中，用潛水泵排出，使地下水位保持低于井底面30-50cm。刃腳混凝土鑿毛處洗刷干凈，然后，在井底對稱均勻澆一層混凝土墊層，強(qiáng)度達(dá)到3O％后，綁鋼筋，分段對稱澆筑刃腳大腳混凝土混凝土。待刃腳大腳混凝土達(dá)到70％設(shè)計強(qiáng)度后進(jìn)行沙回填施工。
5砂墊層的鋪設(shè)及檢測
5.1砂墊層的材料
砂墊層應(yīng)采應(yīng)顆粒級配良好的中、粗沙或礫沙。
5.2砂墊層的密實
為保證砂墊層的旆工質(zhì)量，除了嚴(yán)格控制每層的鋪設(shè)厚度(<30cm)外，計劃采用多種密實方法，首先是砂進(jìn)基坑時用人工分層攤平鋪設(shè)，同時選用振搗法和水撼法即在砂墊層澆水后用插入式和平板式振搗器振搗密實，但在澆水時應(yīng)嚴(yán)格控制最優(yōu)含水量，并從集水井內(nèi)及時排除積水。
5.3砂墊層的質(zhì)量檢查
選用環(huán)刀法和貫入法同時測定。環(huán)刀法即是在砂墊層中設(shè)置經(jīng)砂檢查點采集砂樣，測定其干容重，使其值滿足設(shè)計要求。貫入法則是以貫入度大小來檢查砂墊層的質(zhì)量，以不大于通過試驗確定的貫入度值為合格，為使于施工和檢查的方便我們擬用Φ16長1.95m的平頭鋼筋在自由落距為500mm時貫入砂中，當(dāng)貫入度小于60mm時認(rèn)為合格。
結(jié)語
本空箱沉井采用水力機(jī)械井格內(nèi)除土的排水下沉方法施工，沉井下沉過程的控制主要通過刃腳高差控制、下沉速度控制、平面位移控制。其中平面位移控制是通過刃腳高差控制和下沉速度控制來實現(xiàn)的。此方法在本工程實踐取得了良好效果，保證了沉井下沉達(dá)到設(shè)計要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
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