中小型鋼筋混凝土沉井封底施工技術(shù)總結(jié)

程金霞 李繼超 高福利

（中國核工業(yè)華興建設(shè)有限公司）

1 工程概況

某道路建設(shè)項(xiàng)目，毗鄰港口，屬長江漫灘地貌單元，淺部分布厚層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，具有高含水量、高孔隙比、高壓縮性、變形大、承載力低等特點(diǎn)，易沉降和不均勻沉降，為典型的軟土地區(qū)。本工程污水管道（DN800）采用沉井和頂管施工，工作井和接收井均為圓形，外徑分別為8m和6m，沉井高度為7.25～8.58m不等，墻厚600mm。

本工程隨著項(xiàng)目的推進(jìn)分別遇到了沉井封底時(shí)井內(nèi)無水以及井內(nèi)涌現(xiàn)大量水的情況，分別采用了兩種封底施工技術(shù)：一種是干封底，即把井內(nèi)水排干或者井內(nèi)本身沒有水直接澆筑混凝土進(jìn)行封底的方法；另一種是水下封底，即在井內(nèi)有水且不排水的情況下進(jìn)行水下混凝土封底的方法。

2 封底施工技術(shù)適應(yīng)性選擇

根據(jù)沉井底部滲水量和土體穩(wěn)定性的不同，選擇不同的封底施工技術(shù)。干封底施工重點(diǎn)在于沉井內(nèi)可排水性、沉井周邊可降水性；而當(dāng)降水和排水的困難變大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致工程造價(jià)的增加，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響工期，則應(yīng)當(dāng)選擇水下混凝土封底施工，具體選擇如表1。

表1 封底施工技術(shù)選擇

3 封底條件

沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后觀察其穩(wěn)定性，每小時(shí)觀察自沉量，經(jīng)觀測在8h內(nèi)累計(jì)下沉量不大于10mm，或沉降率在允許范圍內(nèi)且沉井下沉已經(jīng)穩(wěn)定時(shí)，即可進(jìn)行沉井封底。

4 沉井干封底施工

4.1 排水后干封底施工

首先采用3～4臺(tái)水泵快速將井底水抽干，井底鋪設(shè)一層40cm碎石墊層并夯實(shí)，提高井底土層的承載力。鋪設(shè)時(shí)應(yīng)遵循“由外向內(nèi)，從四周向中間”的原則，達(dá)到抑制泥沙上涌，使水流動(dòng)方向由四周流到中間，使浮式泥漿泵處于持續(xù)排水的狀態(tài)。沉井底邊碎石盡量鋪設(shè)到刃腳底部，可增加井壁與井底土的摩擦力，避免其繼續(xù)下沉。

在井底中間設(shè)置一個(gè)集水坑（如圖1），使地下水在集水坑中匯聚，設(shè)置一臺(tái)抽水泵抽水。當(dāng)水泵在集水坑中抽水時(shí)，混凝土泵車應(yīng)在現(xiàn)場等候，由于基底涌水量小，涌水速度緩慢，待抽干集水坑中水時(shí)，取出水泵并在集水坑中鋪設(shè)30cm中粗砂，再鋪設(shè)碎石墊層至井底粗平，然后及時(shí)澆筑封底混凝土。

面積不大于100m2的沉井應(yīng)一次連續(xù)澆筑，且澆筑時(shí)應(yīng)按照先低處后高處，先周圍后中部為原則，每層澆筑厚度控制在30cm左右，并采用振動(dòng)器振搗密實(shí)，使混凝土保持大致相同的標(biāo)高。澆筑混凝土至設(shè)計(jì)標(biāo)高后需在封底混凝土頂面預(yù)留插筋，插筋采用φ16預(yù)留插筋，間距1500mm，梅花形布置，以保證封底混凝土與底板的一體性。

4.2 無水干封底施工

由于現(xiàn)場部分沉井施工井底未出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，井底直接取土清理后，使井底形成鍋底坑，坑底中心高程應(yīng)低于刃腳底部30～40cm，隨后直接進(jìn)行混凝土封底即可，再按照工藝流程進(jìn)行底板施工，灑水養(yǎng)護(hù)。

圖1 井底布置圖

5 沉井水下封底施工

5.1 水下封底混凝土厚度確定

根據(jù)《建筑施工計(jì)算手冊》要求，水下封底混凝土厚度由混凝土板中心承受的最大彎矩值、混凝土板半徑、混凝土強(qiáng)度三個(gè)方面來確定。計(jì)算公式如下：

式中：

h——封底混凝土厚度；

K——安全系數(shù)，按抗拉強(qiáng)度計(jì)算的抗壓、受彎構(gòu)件為2.65；

M——板的最大彎矩（N·m）（Mmax=0.198pr2，p=48-24h）；

b——板寬，一般取1m；

fct——混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2）；

D——考慮水下混凝土可能與井底泥土摻混的增加厚度，一般取300～500mm；

本工程經(jīng)計(jì)算h=0.956m，取值1m。

5.2 水下封底前準(zhǔn)備

封底前，應(yīng)清理井底浮泥，并用30cm左右的塊石墊平超挖部分。

澆筑混凝土導(dǎo)管內(nèi)徑宜為200～350mm，上部設(shè)置1m3漏斗，漏斗底部管口設(shè)置塞管，用來分隔漏斗跟導(dǎo)管，導(dǎo)管使用前對管壁、焊縫接頭處進(jìn)行密封性試驗(yàn)和檢查。

水下澆筑混凝土強(qiáng)度為C30，抗?jié)B標(biāo)號為P8，澆筑前應(yīng)做好坍落度試驗(yàn)，控制坍落度在18～22cm之間。若坍落度太小，進(jìn)入水下不易流動(dòng)，容易造成導(dǎo)管阻塞；坍落度太大，混凝土容易離析，水泥和砂石容易分離。

5.3 水下封底施工

沿底板面均勻布置3處混凝土導(dǎo)管灌注點(diǎn)，以保證澆筑厚度的均勻。

先用塞管將漏斗管口堵住，待混凝土灌滿漏斗時(shí)，快速將塞管用汽車吊拔出，由于導(dǎo)管內(nèi)混凝土與水的接觸面積小，同時(shí)混凝土的比重比水大，拔掉塞管時(shí)混凝土就會(huì)把導(dǎo)管內(nèi)的水排出，成功流入井底，如圖2。

澆筑時(shí)，應(yīng)保證漏斗內(nèi)始終有混凝土，同時(shí)水下導(dǎo)管口應(yīng)保持埋入混凝土中200mm，不得中途停頓。在澆筑過程中，應(yīng)隨時(shí)對水下混凝土的標(biāo)高進(jìn)行測量，并準(zhǔn)備多個(gè)塔尺多點(diǎn)測量，當(dāng)標(biāo)高相差較大時(shí)，應(yīng)緩慢移動(dòng)導(dǎo)管，將過低處補(bǔ)平，導(dǎo)管移動(dòng)時(shí)，應(yīng)使用汽車吊緩慢水平移動(dòng)導(dǎo)管，不得上下移動(dòng)，防止導(dǎo)管中進(jìn)水，破壞混凝土的和易性，影響封底混凝土的質(zhì)量。隨著測量的混凝土頂面標(biāo)高提升，逐漸提升導(dǎo)管，并保持水下導(dǎo)管口埋入混凝土中200mm。因井底多點(diǎn)測量標(biāo)高，為保證封底混凝土質(zhì)量，封底混凝土面的最終灌注高度，應(yīng)比設(shè)計(jì)值高出不小于150mm。灌注結(jié)束后，派潛水員在封底混凝土頂面預(yù)留插筋，插筋采用φ16預(yù)留插筋，間距1500mm，梅花形布置，以保證封底混凝土與底板的一體性。

澆筑完成后，將混凝土試塊放入水中，用同條件養(yǎng)護(hù)的試塊來確定水下混凝土的強(qiáng)度。當(dāng)封底混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值，且沉井能滿足抗浮要求后進(jìn)行井內(nèi)抽水，檢查混凝土封底情況，將表面質(zhì)量差、較為松軟薄弱的混凝土鑿除。

圖2 導(dǎo)管布置圖

6 封底質(zhì)量管控

6.1 沉井干封底施工應(yīng)符合下列規(guī)定

（1）沉井基底土面應(yīng)全部挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，待其下沉穩(wěn)定后再將井內(nèi)積水排干；

（2）清除浮土雜物，底板與井壁連接部位應(yīng)鑿毛、清洗干凈或涂刷混凝土界面處理劑，及時(shí)澆筑防水混凝土封底；

（3）在軟土中封底時(shí)，宜分格逐段對稱進(jìn)行；

（4）封底混凝土施工過程中，應(yīng)從底板上的集水井中不間斷地抽水；

（5）封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可停止抽水；

（6）集水井的封堵應(yīng)采用微膨脹混凝土填充搗實(shí)，并用法蘭、焊接鋼板等方法封平。

6.2 沉井水下混凝土封底施工應(yīng)符合下列規(guī)定

（1）應(yīng)將井底浮泥清理干凈，并鋪碎石墊層找平；

（2）底板與井壁連接部位應(yīng)沖刷干凈；

（3）封底宜采用水下不分散混凝土，其坍落度宜為180～220mm；

（4）封底混凝土應(yīng)在沉井全部底面積上連續(xù)均勻澆筑；

（5）封底混凝士達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度且沉井能滿足抗浮要求后，方可從井中抽水；

（6）井內(nèi)抽水后，應(yīng)檢查封底質(zhì)量，滲透部位應(yīng)及時(shí)予以堵漏處理。

7 結(jié)束語

實(shí)踐證明，本工程針對不同情況采取的干封底施工和水下混凝土封底都是成功的。相對于干封底施工，水下封底施工有著一定的特殊性，施工質(zhì)量較難保證。沉井封底施工技術(shù)的選擇，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，即涌水量多少和降排水難度，來選擇采用干封底還是水下封底。在沉井施工技術(shù)日益成熟的今天，掌握關(guān)鍵施工技術(shù)，加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)施工管理，不斷積累現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，才能夠保質(zhì)保量保工期的做好工程建設(shè)。