淤泥質(zhì)軟基閘門井施工創(chuàng)新

王少雄

(中交第三公路工程局有限公司，北京 100107)

1 概述

閘門井多用于市政污水管道大口徑檢查井的施工，若在地基承載力較好的地層施工，則工藝可采用最簡單的明挖施工，或工藝更先進(jìn)的沉井施工。但若在沿海地區(qū)淤泥質(zhì)軟基層施工，則因淤泥和地下水，將面臨非常大的施工困難。故我根據(jù)自身實(shí)際施工案例實(shí)踐，將淤泥質(zhì)軟基大口徑閘門井的施工工藝創(chuàng)新做一下簡單剖析，共同研究。

2 閘門井施工工藝

為確保各項(xiàng)施工任務(wù)按期順利完成，要對各項(xiàng)準(zhǔn)備工作進(jìn)行精心的組織和安排，用以指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

具體施工程序如下:場地準(zhǔn)備→測量放樣→閘門井周邊注漿→降水井施工→混凝土圍檁施工→閘門井混凝土護(hù)壁施工→閘門井結(jié)構(gòu)施工。

2.1 場地準(zhǔn)備

用砂土對閘門井所處位置進(jìn)行施工平臺填筑，填筑高于設(shè)計(jì)井頂標(biāo)高50 cm，并對平臺進(jìn)行平整壓實(shí)，填筑平臺范圍要滿足現(xiàn)場施工的需要。

2.2 測量放樣

使用全站儀在原地面標(biāo)出閘門井的中心位置，用木樁進(jìn)行標(biāo)識。

2.3 閘門井注漿

1)在閘門井周圍30 cm～50 cm外，用水泥—水玻璃雙液注漿，注漿深度應(yīng)大于設(shè)計(jì)井深。該目的是加固井體周圍的淤泥質(zhì)砂土，使其成為板結(jié)塊，同時可以起到減少地下水滲入的作用。

2)初步設(shè)定的注漿壓力應(yīng)為0.35 MPa，根據(jù)試驗(yàn)注漿來確定具體施工過程中的注漿控制壓力。

3)注漿孔的布置應(yīng)一孔連一孔，每孔套打，確保圓形的范圍全部滲入漿液。

4)在正式開工之前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求在現(xiàn)場進(jìn)行注漿試驗(yàn)，進(jìn)而最終確定控制壓力、水泥用量、配合比、注漿次數(shù)等等施工參數(shù)。

5)注漿液采用水泥—水玻璃雙液注漿，注漿所用水泥使用42.5級普通硅酸鹽水泥及水玻璃液體，漿液水灰比取0.5～0.6，水泥—水玻璃漿液組成及配合比按:水∶水泥∶水玻璃∶氫氧化鈣(速凝劑)∶磷酸氫二鈉(速凝劑)=0.5∶1∶0.6∶0.06∶0.01，攪拌機(jī)采用葉式機(jī)械攪拌機(jī)，應(yīng)能保證漿液能連續(xù)均勻攪拌，才能過濾。漿液須在攪拌均勻過篩后，再泵送壓注，在注漿過程中，漿液應(yīng)連續(xù)攪拌，攪拌時間應(yīng)大于2 min。注漿泵采用雙液柱塞泵，壓送水泥漿液時，按每米注漿加固深度控制注漿量，注漿的流量一般為7 L/min～15 L/min。

6)在注漿作業(yè)時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)采用適合于現(xiàn)場狀況的方法進(jìn)行施工，注意以下事項(xiàng):

a.在沒有進(jìn)行現(xiàn)場注漿試驗(yàn)的情況下，首先應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)注漿，檢查設(shè)計(jì)中的注漿壓力和凝膠時間是否合適，最后確定適合于現(xiàn)場狀況的現(xiàn)場配合比。

b.在注漿作業(yè)時，為了避免漿液的溢出，應(yīng)先注入凝膠時間短的漿液來固結(jié)表層。

c.在注漿過程中，如果注漿量或注漿壓力與設(shè)計(jì)有較大出入，則漿液有溢出注漿有效范圍的可能性。此時必須中斷注漿，等待漿液的固結(jié)或者注入速凝漿液以堵塞溢出通道。

d.在地面進(jìn)行垂直注漿后，應(yīng)用砂將注漿孔封填密實(shí)，以防坍孔而造成地面沉降。

e.在注漿過程中，按照每延米的設(shè)計(jì)注漿量對注漿深度進(jìn)行控制，邊向上注漿1 m邊向上拔1 m注漿管。

2.4 降水井的施工

由于閘門井施工所處淤泥質(zhì)軟基層，地下水位較高，水壓較大，為了閘門井基坑開挖順利進(jìn)行，須在閘門井的四周分別布設(shè)四個降水井，采用管井降水工藝進(jìn)行降水。

1)井點(diǎn)孔為550 mm，采用400 mm井點(diǎn)管進(jìn)行降水，井管埋深15 m，孔口高于地面0.3m～0.5 m。

2)采用泥漿護(hù)壁工藝進(jìn)行鉆進(jìn)成孔，應(yīng)采用合適的施工工藝以及泥漿濃度。鉆進(jìn)過程中不應(yīng)出現(xiàn)塌孔，縮頸，擴(kuò)孔等現(xiàn)象。鉆進(jìn)成孔后，應(yīng)及時清孔，以保證管井深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度要求，然后采用人工下管的方式來進(jìn)行下管，之后使用濾料對井周圍進(jìn)行回填并進(jìn)行洗孔，直至管內(nèi)水為清水為止?；靥顬V料使用粒徑為0.50 cm～2.00 cm，井底至井口2 m以下均應(yīng)填充濾料，井口段可填充粘性土。

3)采用深井潛水泵進(jìn)行管井降水，水泵最小規(guī)格為:流量50 t/h，揚(yáng)程28 m，額定功率4.5 kW。

2.5 混凝土圍檁的施工

待注漿和降水井工作完成之后，須在井口進(jìn)行鋼筋混凝土圍檁的施工，圍檁寬800，高500，首先按照尺寸在地面上用白灰撒線，然后人工開挖溝槽作為地模，綁扎鋼筋，澆筑混凝土。

2.6 閘門井混凝土護(hù)壁施工

在澆筑完鋼筋混凝土圍檁且強(qiáng)度達(dá)到75%之后，即可進(jìn)行井坑的開挖，因采用明挖施工，所以需要同時澆筑混凝土護(hù)壁，混凝土護(hù)壁的厚度一般應(yīng)為25 cm。

具體施工方法如下。

2.6.1 挖土

由于是深基坑的開挖施工，本工程開挖采用人工挖土，小型起吊機(jī)外運(yùn)的方式進(jìn)行基坑開挖。

1)為避免井周圍的土體流入到井內(nèi)，在混凝土護(hù)壁施工前，應(yīng)沿圍檁砌筑磚墻至高出地面30 cm。

2)由于本工程主要采用混凝土護(hù)壁的方式進(jìn)行基坑支護(hù)，因此，基坑的開挖采用分段開挖，分段澆筑護(hù)壁的方式進(jìn)行，每次開挖的深度為0.6 m，開挖完成之后及時澆筑混凝土護(hù)壁，每次開挖必須待相鄰上部混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后進(jìn)行開挖。

3)基坑開挖時，開挖采取分層挖土，分層支護(hù)的作業(yè)方式，盡量縮短土體暴露時間，人工裝運(yùn)入吊斗，使用小型起吊機(jī)垂直運(yùn)輸至5 m工作面，及時裝車外運(yùn)，嚴(yán)禁土方在基坑邊緣堆放。挖土作業(yè)采用流水作業(yè)方式，即上一層澆筑混凝土后先挖中心土，四周預(yù)留約1 m寬度，作上一層混凝土壁支座，防止混凝土壁下墜斷裂，然后挖四周土，最后即時完成混凝土壁支護(hù)，時間1 d～1.5 d，保證護(hù)壁混凝土具有足夠的抗壓抗拉強(qiáng)度。

4)基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)在4 h內(nèi)澆筑素混凝土墊層，并在48 h內(nèi)澆筑底板。

5)基坑開挖過程中如發(fā)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)有滲漏現(xiàn)象，必須隨時采取有效措施進(jìn)行封堵。

6)施工過程中必須采取措施保證井筒的豎向穩(wěn)定。

2.6.2 護(hù)壁施工

1)第一節(jié)護(hù)壁混凝土制作:該段挖土至第一節(jié)井壁的土基面4.2 m時，進(jìn)行第一節(jié)護(hù)壁鋼筋、模板安裝。

a.為了能使混凝土的澆筑順利的進(jìn)行，在制作護(hù)壁模板時，按照模板上口、下口變直徑進(jìn)行制作，模板間用螺栓連接，上下各設(shè)一道6號槽鋼圈頂緊;鋼圈由兩半圓圈組成，用螺栓連接，不另設(shè)支撐，以便澆筑混凝土和下節(jié)挖土操作。

b.第一節(jié)護(hù)壁的鋼筋制作時，應(yīng)預(yù)留出第二節(jié)護(hù)壁制作時的鋼筋，其長度應(yīng)滿足施工技術(shù)規(guī)程的要求，受拉主筋均采用焊接;同一斷面焊接的數(shù)量不大于50%;兩個焊接斷面間距大于30 cm;預(yù)留出的鋼筋均插入下層土體中，并確保垂直。

c.為使連接處有良好的密實(shí)度，在施工中采取二次振搗，即第一次振搗后，稍停30 min～60 min，在混凝土初凝前再進(jìn)行第二次振搗。

2)第二、三、四、五……節(jié)井壁和隔墻的制作施工方法與第一節(jié)混凝土護(hù)壁的施工相同。

3)最后一節(jié)護(hù)壁和底板施工:當(dāng)?shù)箶?shù)第二節(jié)井壁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時，進(jìn)行最后一節(jié)的土方開挖，開挖深度至底板墊層底標(biāo)高，用人工進(jìn)行土基面的平整、清理和圍護(hù)樁表面的清理平整，在4 h內(nèi)澆筑10 cm的素混凝土墊層，48 h內(nèi)完成底板鋼筋制作和混凝土的澆筑;在底板鋼筋制作時，要注意預(yù)留的井壁和隔墻鋼筋;當(dāng)?shù)装寤炷翝仓瓿珊?，再進(jìn)行井壁和隔墻的鋼筋、模板安裝及混凝土的澆筑。

4)為增加護(hù)壁與圍護(hù)之間的摩擦力，在井內(nèi)挖土?xí)r，沿深層注漿圍護(hù)四周左右上下每隔1 m做一個深20 cm、高和寬均為25 cm的淺洞，以后與井壁混凝土一起澆筑。

5)基坑開挖過程中如發(fā)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)有滲漏現(xiàn)象，必須隨時采取有效措施進(jìn)行封堵。

6)施工過程中必須采取措施保證護(hù)壁的豎向穩(wěn)定。

3 創(chuàng)新型鋼護(hù)筒支護(hù)

因閘門井為大口徑直挖式混凝土井，若在淤泥質(zhì)軟基地層開挖至接近井底較深的標(biāo)高處，很有可能會抵不住地下水的壓力，導(dǎo)致地下水滲入井內(nèi)。若發(fā)生這種情況，會導(dǎo)致無法繼續(xù)開挖以及封底。雖然井體施工到最后的階段，但是往往這是最難的部分。經(jīng)過論證研究及現(xiàn)場試驗(yàn)，證明可以采用型鋼支撐鋼護(hù)筒的支護(hù)工藝，配合打樁機(jī)，利用大型的工字鋼將鋼護(hù)筒打入地下，再配合人工進(jìn)行開挖。

具體方法為:

1)按照井體直徑，定做需要的鋼護(hù)筒，一般按45°一塊，共分為四塊，便于下放及焊接。同時在每塊鋼護(hù)筒上焊接好槽鋼鏈接，使其單塊足夠穩(wěn)定。

2)在開挖至人工可以開挖的最低深度以后，將鋼護(hù)筒分塊下放至井底，四塊全部下放之后，焊接為一個整體，并且用2條大型的與井體直徑相當(dāng)?shù)墓ぷ咒搶A形護(hù)筒橫豎十字加固，以防止變形。

3)用專用打樁機(jī)，將焊接固定好的整體護(hù)筒利用振動壓力，打入井體地下的淤泥層。一般情況下，可打入3m～4 m深，足以彌補(bǔ)人工無法下挖澆筑混凝土護(hù)壁的深度。

4)在鋼護(hù)筒成功打入以后，即可進(jìn)行開挖以及后續(xù)的混凝土封底。

4 結(jié)語

以上就是結(jié)合施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)的淤泥質(zhì)軟基層閘門井施工創(chuàng)新工藝，通過注漿、降水、護(hù)壁以及型鋼護(hù)筒支護(hù)，多種工藝結(jié)合，可以有效對抗淤泥層的施工難度，為解決淤泥層深井體開挖，以及相類似的淤泥層地下作業(yè)提供了一種可靠有效且經(jīng)濟(jì)的方法，應(yīng)該可以應(yīng)用到更多的施工實(shí)踐中。

［1］ DB 13(J)59-2006，市政基礎(chǔ)設(shè)施工程施工質(zhì)量驗(yàn)收通用規(guī)程［S］.

［2］ DB 13(J)57-2005，市政排水管渠工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程［S］.

［3］ JGJ 18-2003，鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程［S］.

［4］ GB 50204-2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［5］ JGJ 120-99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.