【摘要】隨著城市建設的發(fā)展以及工程施工技術水平的提高,沉井與沉箱施工已廣泛應用于工業(yè)建筑的深坑,尤其是在公路橋基中應用越來越廣泛,文章以沉箱技術在堤防施工中注意要點和沉井構造以研究要點,并對對混凝土沉井在深基坑圍護設計和沉箱技術關鍵環(huán)節(jié)進行了設計計算。
沉井是修建深基礎和地下構筑物的主要施工方法之一。是在地面上或地坑中,先制作鋼筋混凝土井身,達到一定強度后,在井筒內分層挖土,隨著井內土面逐漸降低,使筒身借自重克服其土壁之間的摩擦阻力,不斷下沉就位的一種地下構筑物或地下工程施工工藝沉箱則是基坑維護結構,屬臨時性施工。它一旦基礎施工完畢,他就失去了功能。無論沉井還是沉箱施工技術都對工程的質量產(chǎn)生重大影響,一旦失敗,不僅會影響工程期限,更會給國民經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)帶來巨大損失。
1沉井簡介
沉井是修建深基礎和地下構筑物的主要施工方法之一。它是在地面上或地坑中,先制作鋼筋混凝土井身,達到一定強度后,在井筒內分層挖土,隨著井內土面逐漸降低,使筒身借自重克服其土壁之間的摩擦阻力,不斷下沉就位的一種地下構筑物或地下工程施工工藝。沉井的類型按橫截面形狀分類為圓形沉井、矩形沉井,如果按按豎向剖面形分類,可以分為柱形沉井和階梯型沉井。柱形沉井井壁截面形狀,上、下井壁厚度是相同的。適合于建筑物中建造深度不大的沉井。而階梯型沉井作用在沉井側壁上的土壓力和水壓力隨沉井深度增加而加大,階梯形沉井井壁平面尺寸隨深度呈臺階形加大,做成變截面。沉井一般由井壁(側壁)、刃腳、凹槽、底梁等組成。井壁要求沉井井壁不僅要有足夠的強度承受施工荷載,而且還要有一定的重量,以便滿足沉井下沉的要求。刃腳,井壁最下端一般都做成刀刃狀的“刃腳”,其主要功用是減少下沉阻力??紤]在沉井施工中便于挖土和抽除刃腳下的墊木。沉井重、土軟時,踏面要寬些。相反,沉井輕,又要穿過硬土層時,踏面要窄些。底梁在比較大型的沉井中,如果由于使用要求不能設置隔墻,可在沉井底部增設底梁,以便于構成框架,增加沉井在施工下沉階段和使用階段的整體剛度。
2沉井施工技術要點
沉井的施工程序包括平整場地、開挖基坑、沉井制作、沉井下沉、沉井封底、封頂?shù)戎饕┕すば?。本主要介紹平整場地和沉井下沉這兩個環(huán)節(jié)。
2.1平整場地。要先將場地平整夯實,以免在灌筑沉井過程中和拆除支墊時,發(fā)生不均勻沉陷。若場地土質松軟,應加鋪一層厚砂層,必要時,應挖去原有松軟土層,然后鋪以砂層。沉井可在基坑中灌筑,但要做好排降水工作。平整范圍要大于沉井外側面1~3m,場地整平后進行放線定位,定位要準確,并經(jīng)驗收合格后才能正式施工。在沉井制作期間,由于沉井可能出現(xiàn)不同程度的沉降,為安全起見,內、外腳手架與井壁應脫離,距離約30cm
2.2沉井下沉
沉井下沉常用兩種方法,一是排水開挖下沉,是指在穩(wěn)定的土層中,滲水量不大時,可采用排水開挖下沉。排水開挖下沉常用人工或風動工具、或在井內用小型反鏟挖土機,在地面用抓斗挖土機分層開挖。開挖必須對稱、均勻進行,使沉井均勻下沉。二是不排水開挖下沉基本要求是,井內挖土深度,一般根據(jù)土質而定,最深不應低于刃腳2m。若土質特別松軟時,不應直接在刃腳下除土。盡量加大刃腳對土的壓力,通過粉砂、細砂等松軟地層時,不宜以降低井內水位而減少浮力的辦法,促使沉井下沉,應保持井內水位高出井外1—2m,以防流砂涌向井內,引起沉井歪斜,并增加吸泥工作量。在沉井人土較深,井壁側面阻力較大,應根據(jù)具體情況,采取有效的下沉方法。具體來講當沉井混凝土強度達到設計要求,進行拆除承墊木工作,抽除刃腳下的墊木應分區(qū)、分組、依次、對稱、同步進行。下沉前先鑿除刃腳素砼墊層和磚胎模,墊層拆除先內后外對稱進行,并用吊車抓斗將井內碎清理干凈。在沉井四周井壁上畫出測量標尺寸、設立水平指示尺。利用吊車吊住抓斗挖掘井底中央部分的土,使沉井形成鍋底。在粘質土或緊密土中,刃腳下的土不易向中央塌落,則配以射水管松土,或者利用水工在水下用高壓水槍和鐵鏟將土挖松,用砂、卵石或礫石將空隙填實,同時在刃腳內側填筑成小土堤,并分層夯實,用空氣吸泥機吸泥并抽出,通過沉砂池沉淀過濾排入下水道。在下沉過程測量人員用水準儀保持觀察,隨時指導沉井下沉,及時糾偏,保證均勻下沉。
3沉箱簡介
沉箱作為基坑維護結構,屬臨時性設施,一旦基礎施工完畢,它就失去了功用;但是,如果維護失敗則后果不堪設想,不僅會延誤工期造成經(jīng)濟損失,甚至危及人身安全,所以沉箱的設計、旅工就顯得尤為重要。沉箱結構本身的重量不宜太輕,若重量太輕不利于下沉;如果沉箱結構高度太高,則射流水槍的長度、膠管長度也相應增加且操作不便。挖基面的高程與沉箱結構頂部高程有密切的關系,而挖基面高程又受到地下水埋深,沉箱制作受到水位,挖基面地基所能承受的壓力等因素的制約。沉箱下沉主要是利用射流水槍的高壓水流,軟化或破壞原始地基來完成的。沉箱剛開始用人工挖出混凝土箱隔內的土方,建筑物靠本身自重下沉。
4沉箱施工技術要點
為避免沉箱在運輸過程中損壞,在場地允許的情況下,在現(xiàn)場進行沉箱制作、施工。施工過程中各工序先后順序為:場地平整→扎筋→支模→澆筑混凝土→拆模→養(yǎng)護→除土下沉→箱內填料→箱蓋澆筑混凝土。場地平整,將回淤的基槽重新填平,場地平整后用蛙式打夯機夯實,以防止由于地基不均勻下沉引起箱體裂縫,然后人工鋪筑10cm礫石墊層,石徑不大于2cm;扎筋沉箱不進行二期混凝土澆筑,箱壁隔墻鋼筋同時現(xiàn)場綁扎,配筋相同,均為中12@20,內外兩層鋼筋網(wǎng)片之間加設鋼筋;支模內模、外模均采用酚醛板(1.2m×2.4m),板間拼縫于倉內粘貼塑料膠條,板間對接面粘貼柔性泡沫止水膠條并壓緊,以防止混凝土振搗時漏漿;澆筑混凝土由于受場地限制,所以使用商品混凝土?;炷劣蓴嚢柢囁竭\輸?shù)浆F(xiàn)場,泵車送混凝土入倉,插入式振搗器垂直振搗,每個沉箱施工過程中一次連續(xù)完成澆筑,不產(chǎn)生施工縫,但每個沉箱須按兩個井筒同時對稱均勻地分層澆灌,以免造成地基不均勻下沉引起箱體傾斜;拆模混凝土達到設計強度75%以后拆除摸板,注意要在拆除鐵管圍令、對拉螺栓及連接件后,由上而下水平拆除酚醛板;養(yǎng)護,混凝土采用自然養(yǎng)護,拆模后灑水并覆蓋麻袋片的方法進行養(yǎng)護,養(yǎng)護時間14天;除土下沉,沉箱澆注好后開始下沉,為保證沉箱均勻下沉以免拉裂墻壁,取土時人員沿箱四周均布。挖處的土及時裝人吊斗吊出,堆放在距槽7M以外的地方,箱下沉采取一次下沉到位,簡化了施工程序,縮短了作業(yè)時間;箱內填料,箱下沉到設計高程8h以后復測沉箱位置,沒有變化,立即按設計要求在箱內填充粗砂礫石,填料時一定要均勻,控制每個沉箱的兩個井筒內填料高差在20cm內,否則有可能導致沉箱移位;要求每個沉箱填料一次填滿;箱蓋澆筑混凝土澆筑混凝土前用蛙式打夯機夯實箱內填充的粗砂、礫石,然后綁扎鋼筋,完成后支模板,并用預制水泥砂漿塊控制保護層,模板為定型鋼模,平板振搗器振搗混凝土,待混凝土初凝后,人工對箱蓋混凝土拉毛,以便于與上部漿砌石良好結合,混凝土養(yǎng)護時間為14d以灑水并覆蓋麻袋片的方法養(yǎng)護。
5結語
沉井沉箱技術在施工中有獨特優(yōu)點,占地面積小,挖土量小,對鄰近建筑的影響比較小,操作簡便,只要按著技術要求規(guī)范,嚴格施工,就能保證建筑工程的質量。
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