淺談水利工程沉井施工技術(shù)措施

汪同順　施展

（河南省水利第二工程局河南省鄭州市　450016）

淺談水利工程沉井施工技術(shù)措施

汪同順施展

（河南省水利第二工程局河南省鄭州市450016）

水利工程沉井施工技術(shù)是深基礎(chǔ)構(gòu)造物施工方法之一，它具有占地面積小，開(kāi)挖土方量少，對(duì)鄰近構(gòu)造物及附近地質(zhì)條件影響及破壞力小，且施工方法簡(jiǎn)單，容易操作，工程造價(jià)低等特點(diǎn)。本文結(jié)合實(shí)際的工程案例，對(duì)水利工程沉井施工技術(shù)措施進(jìn)行了詳細(xì)的分析，僅供參考。

水利工程；沉井施工；措施

南水北調(diào)穿越白河頂管工程施工長(zhǎng)度為750.543m，管道采用JPCCP管（DN1800），管道工作內(nèi)壓為0.8MPa，水平頂進(jìn)長(zhǎng)度660m。頂管工程兩端設(shè)圓形工作井和接收井各一座，均為沉井施工，內(nèi)徑均為10m。

1　工程概況

本工程沉井法井體采用4次預(yù)制，4次下沉的施工方法。沉井采用不排水下沉、干封底方法。井內(nèi)取土擬采用用高壓噴水槍破碎砂性土，再用泥漿泵將沖出的泥漿抽出，排到指定地點(diǎn)。為保證沉井穩(wěn)定性滿足沉井澆筑要求，應(yīng)將刃腳下土回填密實(shí)，并采取填土或者灌砂的措施。井內(nèi)取土擬采用高壓水泵，人工配合。沉井下沉前，在頂部設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，以控制沉井均勻下沉，及時(shí)糾偏。沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高并趨于穩(wěn)定時(shí)方可混凝土封底，沉井的施工質(zhì)量，應(yīng)符合沉井施工驗(yàn)收規(guī)范要求。

2　沉井制作

2.1模板施工

沉井制作采用木模與扣件式腳手管及D25二級(jí)鋼配套使用，鋼筋接頭處采用焊接方式固定。木模板所承受的施工荷載主要來(lái)源于振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生荷載；新澆筑混凝土對(duì)模板側(cè)面的壓力；泵送混凝土具有較高的運(yùn)送速度，澆筑時(shí)會(huì)對(duì)模板產(chǎn)生一定強(qiáng)度的沖擊力。新澆筑混凝土對(duì)模板的側(cè)向壓力，依靠設(shè)置在模板外側(cè)的扣件式鋼管及D25二級(jí)鋼組合成兩根為一道梁肋，縱橫交叉，在交叉點(diǎn)處布設(shè)M16拉條螺栓鑲嵌“山”字頭水平對(duì)拉，拉條螺栓間距為900/600mm，抵御該側(cè)向壓力。拉條螺栓錨入混凝土中點(diǎn)處焊50×50×4鋼板止水；沉井支模先支井體內(nèi)模，一次支到比施工縫略高100mm處，豎縫處用90mm×90mm方木支撐在內(nèi)部腳手架上或用膠布封堵，外模亦一次支到施工縫略高100mm處；澆筑混凝土之前應(yīng)對(duì)模板進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，檢查時(shí)應(yīng)按圖紙仔細(xì)核對(duì)控制尺寸和模板的垂直度和平整度，施工和設(shè)計(jì)布置的預(yù)埋件，預(yù)留孔安放位置準(zhǔn)確，固定可靠；對(duì)較大的孔洞底部增設(shè)助搗孔，便于搗實(shí)孔底混凝土；一般在混凝土澆搗完成以后的第二天或第三天（視當(dāng)時(shí)氣溫而定）后，可以放松沉井墻板的拉條螺栓，拆卸模板和扣件式鋼管。操作順序是自上而下，由內(nèi)向外拆卸模板和扣件式鋼管。注意拆除模時(shí)，不要用力敲打或?qū)⑿聺仓幕炷帘砻媾鰝?。在有止水帶處模板?yīng)小心拆除不要損傷混凝土，必要時(shí)保留模板待混凝土強(qiáng)度提高以后再拆除。模板拆除后及時(shí)在螺栓根部將混凝土表面鑿成半徑3cm、圓形深3cm的凹坑，然后割除拉條螺栓，用防水砂漿補(bǔ)坑。對(duì)于較大孔洞口懸空部分的混凝土底模應(yīng)按要求，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到70～100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，方可拆除之；拆除后的模板、鋼管腳手、五金配件，應(yīng)及時(shí)清理，堆放整齊，對(duì)破損的模板要及時(shí)處理。并在沉井底部噴涂標(biāo)志，已監(jiān)測(cè)沉井位移；結(jié)構(gòu)模板的支模要求：支模前必須彈好軸線、邊線及標(biāo)高控制線。模板拼裝要求嚴(yán)密、平整，防止漏漿，板模拼縫寬度大于2mm的應(yīng)用膠帶粘結(jié)堵嚴(yán)。模板安裝前應(yīng)在其表面涂脫模劑，并保持模板內(nèi)側(cè)面的清潔，封模前必須做好隱蔽工程驗(yàn)收。所有模板均用鋼管支撐，以防混凝土澆筑時(shí)模板跑模。模板底標(biāo)高斷面尺寸、平整度均符合設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范規(guī)定。內(nèi)襯模板混凝土澆搗前，利用支架體系用可調(diào)絲桿兩端撐住，防止模板移動(dòng)。預(yù)埋件按設(shè)計(jì)要求綁扎或點(diǎn)焊在主筋或箍筋上，點(diǎn)焊時(shí)不得損傷鋼筋。

2.2鋼筋混凝土施工

2.2.1鋼筋加工

本工程鋼筋加工采用現(xiàn)場(chǎng)加工，現(xiàn)場(chǎng)配備1臺(tái)鋼筋彎曲機(jī)、1臺(tái)鋼筋切斷機(jī)、2臺(tái)電焊機(jī)。鋼筋連接接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)35d，同一斷面受力鋼筋接頭面積不得超過(guò)鋼筋總面積的50%。鋼筋翻樣根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行翻樣，填寫(xiě)加工單經(jīng)復(fù)核后交施工班組加工。鋼筋加工的規(guī)格、尺寸、搭接、錨固長(zhǎng)度，必須符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2.2.2鋼筋連接

d≤25的鋼筋搭接長(zhǎng)度為：HRB335，受拉區(qū)45d，受壓區(qū)40d，采用綁扎；d＞25的鋼筋用單面焊接10d。鋼筋下料長(zhǎng)度應(yīng)符合鋼筋綁扎或焊接的搭接長(zhǎng)度，如采用鋼筋對(duì)焊、下料長(zhǎng)度應(yīng)滿足燒化留量，頂鍛留量等長(zhǎng)度要求。

2.2.3鋼筋綁扎

鋼筋綁扎施工嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的鋼筋排列間距順序自下而上施工。鋼筋保護(hù)層厚度、位置及標(biāo)高要從嚴(yán)控制。扎絲規(guī)格、長(zhǎng)度必須滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求。嚴(yán)禁偷工減料，嚴(yán)禁漏扎，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專(zhuān)人監(jiān)護(hù)，對(duì)鋼筋的錨固，搭接長(zhǎng)度，連接方法，鋼筋數(shù)量尺寸、綁扎等全面檢查。施工過(guò)程中設(shè)計(jì)要求設(shè)置附加箍或吊筋處，應(yīng)按要求設(shè)置，數(shù)量、位置、尺寸應(yīng)符合要求。

2.2.4混凝土施工

沉井結(jié)構(gòu)采用C30混凝土，抗?jié)B標(biāo)號(hào)S6。采用商品混凝土。沉井混凝土澆注時(shí)應(yīng)對(duì)稱(chēng)分層均勻施工，每層厚50cm，以免造成地基不均勻下沉或產(chǎn)生傾斜。井壁及底板混凝土必須振搗密實(shí)，防止蜂窩麻面，混凝土澆畢后，應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)。采用插入式振動(dòng)棒時(shí)，振動(dòng)棒插入間距不大于其作用半徑1.5倍，與模板的距離不大于其作用的半徑的0.5倍。為保證混凝土密切結(jié)合，在以下部位須對(duì)混凝土表面鑿毛、按施工縫處理。施工縫處混凝土應(yīng)振搗密實(shí)，澆注第二次混凝土前應(yīng)清理施工縫，將表面松散浮離部分鑿掉，再灑水，確保新老混凝土結(jié)合良好?；炷敛捎貌莅B(yǎng)護(hù)，冬、夏季分別采用保溫或保濕措施。

2.2.5其他要點(diǎn)

混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)經(jīng)常觀察模板、支架、鋼筋、預(yù)埋件和預(yù)留孔洞的情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有變形和移位時(shí)，應(yīng)立即停止?jié)仓?，并?yīng)在已澆筑混凝土凝結(jié)前修整完好。用振動(dòng)器振搗密實(shí)，振動(dòng)器應(yīng)插入下層50mm。保證保護(hù)層厚度及鋼筋位置的正確性，澆筑過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有預(yù)埋件偏位或預(yù)留孔洞偏差等情況，應(yīng)及時(shí)糾正?；炷翝矒v時(shí)采用振動(dòng)棒振密實(shí)，振動(dòng)棒宜快插慢拔，同時(shí)注意振動(dòng)棒移動(dòng)間距和振搗時(shí)間，一般以混凝土面不再冒出氣泡為止。振搗時(shí)嚴(yán)禁漏振并禁止碰撞鋼筋和模板。澆筑節(jié)點(diǎn)處的混凝土?xí)r，若鋼筋較密集，有必要對(duì)鋼筋間距做適當(dāng)調(diào)整，以利于澆灌混凝土和進(jìn)行振搗。加強(qiáng)混凝土的級(jí)配管理和坍落度控制，混凝土標(biāo)號(hào)按設(shè)計(jì)要求，確?；炷恋目杀眯?。在整個(gè)施工過(guò)程中每隔2～4h進(jìn)行一次檢查，發(fā)現(xiàn)坍落度有偏差時(shí)，及時(shí)與拌站聯(lián)系加以調(diào)整。底板應(yīng)做好混凝土表面收尾工作，振搗后應(yīng)用刮尺刮平，待初凝前再用木蟹等壓實(shí)、抹光，防止混凝土表面產(chǎn)生收縮裂縫。振搗時(shí)間宜控制在15～30s內(nèi)，振搗至砂漿上浮石下沉，且不再出現(xiàn)氣泡為止。在井壁凝土澆筑過(guò)程中，應(yīng)注意控制各結(jié)構(gòu)段的下料高度，兩側(cè)的下料高差控制在50cm內(nèi)，防止因?yàn)榛炷粮卟钸^(guò)大而對(duì)模板和排架產(chǎn)生過(guò)大的偏心擠壓，造成跑模或走樣等質(zhì)量問(wèn)題。

3　沉井下沉施工

（1）首先鑿除素混凝土墊層，素混凝土墊層的鑿除流程如圖1。

圖1　

（2）注意在鑿除混凝土?xí)r應(yīng)該對(duì)稱(chēng)施工，在鑿除時(shí)原則上由周邊向井壁施工，鑿除時(shí)由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，測(cè)量要求在此期間加強(qiáng)觀察，當(dāng)沉井發(fā)生傾斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整鑿除位置，盡可能使沉井平穩(wěn)的切入土中。

（3）用高壓射水沖碎土層后，再用水力吸泥機(jī)將泥漿及土的水塊排到井外，使井下沉。井內(nèi)設(shè)兩臺(tái)高壓水槍?zhuān)邏核畼屚ㄟ^(guò)進(jìn)水管路與水泵相接。兩工人持槍分別向兩對(duì)稱(chēng)方向沖泥。沖泥從沉井中間開(kāi)始，并逐漸向四周加深和加寬。加深加寬的過(guò)程應(yīng)符合對(duì)稱(chēng)原則，直至沉井周邊刃腳位置，形成鍋底狀。土經(jīng)水槍射水破壞后變成泥漿流向中部，設(shè)一臺(tái)水力泥漿泵（直徑150mm）吸到沉井以外地面上的泥漿池內(nèi)，經(jīng)沉淀后再排出。

（4）初沉?xí)r，井下沉系數(shù)大，重心高，穩(wěn)定性差，當(dāng)井高差值> 25mm時(shí)就應(yīng)該及時(shí)糾偏。糾偏的方法主要采用選擇挖土區(qū)域，一般由不均勻?qū)ΨQ(chēng)地挖土；利用不同的挖土深度，對(duì)高處多挖土，對(duì)低處少挖土，調(diào)整井內(nèi)刃腳踏面的土反力分布狀況，使得沉井改變傾斜狀態(tài)，逐步過(guò)渡到豎直方向下沉。

（5）初下沉階段測(cè)量要求每間隔4h測(cè)一次，平面位移每24h測(cè)一次，當(dāng)測(cè)量報(bào)表反映沉井偏差超限時(shí)，應(yīng)及調(diào)整取土部位，一般取土底面高差不宜大于50cm。限制挖土鍋底深度不宜超過(guò)1m，以防止沉井突然發(fā)生突沉事故，確實(shí)做到勤沖、勤測(cè)、勤糾沖土均勻，控制好高差。

（6）初沉階段對(duì)沉井下沉的阻力極大多數(shù)來(lái)自井底刃腳踏面，并且伴隨著下沉進(jìn)尺量的增加，井外側(cè)向摩擦力增加。上述的土反力亦會(huì)相應(yīng)減小，其合理的分布將變?yōu)樘っ嫱练戳Σ蛔兓蛏僮?，底面的土反力則明顯減小。在施工中通常采用調(diào)整鍋底挖土的嘗試、形狀來(lái)改變上述土反力的分布狀況。初沉階段井高差測(cè)量每2h進(jìn)行一次，并及時(shí)出單遞交給施工現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人。井平面位移2～3d測(cè)量一次，其余同上處理。在該階段未期至少每天要測(cè)報(bào)一次。

（7）沉井下沉?xí)r，由于沉井重心分布不均勻，所以在挖土施工中，先從中間向四周開(kāi)挖，每層厚0.4～0.5m，沿刃腳周?chē)Ａ?.5～1.5m的土堤，然后再沿井壁每2～3m一段向刃腳方向逐層開(kāi)挖，使得沉井在重力作用下均勻垂直擠土下沉。施工時(shí)應(yīng)隨時(shí)觀測(cè)下沉情況，若發(fā)現(xiàn)傾斜，及時(shí)采取糾偏措施。施工中作好沉井下沉的記錄工作，畫(huà)出下沉的速度圖，為終沉施工提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。由于沉井自重大，土質(zhì)差，沉井下沉?xí)r須特別注意突沉和超沉。

（8）當(dāng)沉井的進(jìn)尺到最后2m時(shí)即進(jìn)入終沉階段，終沉初定刃腳踏面比設(shè)計(jì)高程拋高200mm為警示標(biāo)高。在終沉?xí)r，井點(diǎn)降水應(yīng)滿負(fù)荷工作，確保土體的穩(wěn)定。挖土鍋底形狀由“凹”面逐步過(guò)渡到“凸”形反鍋底，并且適當(dāng)放慢取土速度和數(shù)量。終沉階段是沉井的關(guān)鍵時(shí)刻，故一定要加強(qiáng)觀測(cè)，測(cè)量在最后階段應(yīng)每隔不少于1h，提供一份測(cè)量報(bào)告，嚴(yán)格控制沉井的下沉速率。

（9）下沉過(guò)程中在每層土的平臺(tái)上修一300mm×300mm的橫向截水溝，在溝的兩端各設(shè)一800×800×600（高）的集水坑，隨時(shí)將坑內(nèi)的水排出坑外。

4　沉井封底

沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，進(jìn)行沉降觀測(cè)，在8h內(nèi)沉降量不大于10mm，且經(jīng)檢查驗(yàn)收后方可進(jìn)行封底工作。

封底前，將新老混凝土接觸面，尤其是槽口處沖刷干凈、打毛，并修整。鋪設(shè)C15片石混凝土封底，其上澆注600mm的素混凝土墊層。

5　結(jié)束語(yǔ)

沉井施工的核心是將沉井順利下沉到位，在這一過(guò)程中要充分的考慮影響沉井下沉的各種因素，一旦在這個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)失誤，將會(huì)產(chǎn)生極大的浪費(fèi)和嚴(yán)重的后果。

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2015-3-23