臺州市白云山隧洞引水工程沉井施工方案

郭勇亮

（山西省水利建筑工程局有限公司山西太原030006）

1 沉井概況

1.1 設(shè)計(jì)概況

本工程沉井為臺州水廠分水隧洞圓形工作井，位于院橋鎮(zhèn)樟岙村、臺州水廠南側(cè)，沉井主體結(jié)構(gòu)為C30 鋼筋混凝土，抗?jié)B等級W6，內(nèi)部管道支墩及墊層為C20，水下C20 混凝土封底。沉井內(nèi)徑15 m，外徑17 m，井筒壁厚1 m 至1.2 m，筒內(nèi)圓面積約為240 m2，井內(nèi)開挖工程量約3 000 m3。沉井總高度為12.65 m，其井壁頂高程為14.5 m，刃腳底部高程1.85 m。起始下沉高程14 m，設(shè)計(jì)沉井的埋深為12.65 m。

1.2 地質(zhì)概況

1）覆蓋層：人工堆積雜填土，色雜，主要為碎塊石夾黏土，粒徑2～5 cm 碎塊石，次圓狀-次棱角狀，厚度約3.10～3.50 m；

2）第四系全新統(tǒng)殘坡積含碎石粉質(zhì)黏土，灰黃色，粒徑2～5 cm，厚度約9.20 m，粘聚力26.4 KPa；

3）粉質(zhì)黏土厚度約5.7 m，粘聚力33.7 KPa。

2 主要施工方法選擇

沉井主要工藝是沉井筒身依靠自重克服筒身與土壁之間的摩阻力及刃腳下土?xí)r的正面阻力，在施工中通過采取糾偏校正措施，不斷的助沉、下沉，直至下沉至設(shè)計(jì)高程，最后進(jìn)行混凝土封底。本工程項(xiàng)目依據(jù)設(shè)計(jì)要求針對施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)特征、地下水位、現(xiàn)場施工環(huán)境及周邊環(huán)境進(jìn)行綜合研究分析，沉井在下沉施工時(shí)，為避免出現(xiàn)超沉、欠沉、過大的水平移位和突沉現(xiàn)象，主要采用不排水下沉分節(jié)制作、一次下沉和水下封底的施工方法。

3 沉井制作主要施工內(nèi)容

3.1 施工準(zhǔn)備

項(xiàng)目人員設(shè)備進(jìn)場后要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，編制施工組織設(shè)計(jì)和實(shí)施性的專項(xiàng)施工方案，經(jīng)專家論證，公司技術(shù)負(fù)責(zé)人審核，報(bào)總監(jiān)和建設(shè)單位批準(zhǔn)后方可施工。另要進(jìn)行場地平整及對沉井底部的加固區(qū)域進(jìn)行壓密注漿，場地開挖平整至沉井下沉起始高程14 m 處。

3.2 沉井制作

3.2.1 刃腳部位施工

刃腳處于沉井最下部位，根據(jù)施工現(xiàn)場條件及設(shè)計(jì)要求，沉井的刃腳宜采用墊架法支設(shè)，主要作用是保持井身垂直，避免下沉中產(chǎn)生較大的不均勻沉降，防止井身和刃腳出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形或破壞性裂縫。墊架法施工時(shí)，先計(jì)算砂墊層的承載力和第一節(jié)沉井的重量確定墊架的間距和數(shù)量，然后在刃腳部位鋪設(shè)中粗砂墊層，最后在墊層上鋪設(shè)墊架和墊木。沉井刃腳支設(shè)斷面圖見圖1。

圖1 沉井刃腳支設(shè)斷面圖

3.2.2 鋼筋施工

鋼筋應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求及相關(guān)規(guī)范，經(jīng)抽檢驗(yàn)收合格后方可使用。根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)及搭接要求，所有鋼筋長度經(jīng)計(jì)算核對依據(jù)設(shè)計(jì)圖樣進(jìn)行下料加工成型。所有鋼筋數(shù)量、尺寸、間距和位置要校核準(zhǔn)確，井壁內(nèi)豎筋要綁扎牢固，上下垂直，底部鋼筋為確?；炷帘Ｗo(hù)層厚度采用水泥砂漿墊塊支塞。所有鋼筋的綁扎、縱橫間距、搭接長度均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求，預(yù)留孔洞口加固筋長度和井壁水平筋在聯(lián)梁等部位的錨固長度應(yīng)符合設(shè)計(jì)抗震要求。

3.2.3 模板施工

模板施工是沉井制作過程中的重要工序，直接關(guān)系到沉井的施工安全與工程質(zhì)量。根據(jù)本工程沉井施工的特點(diǎn)和要求，井壁的內(nèi)外模板全部采用組合式鋼模板，刃腳部位采用非定型模板進(jìn)行單獨(dú)拼裝、支設(shè)。模板之間采用高強(qiáng)度對拉螺栓及配套的U 形卡、L 形插銷等進(jìn)行緊固，以避免澆筑混凝土?xí)r發(fā)生爆模或脹模。

模板安裝工藝流程：1）測量放線與高程復(fù)核；2）沉井刃腳部位非定型模板支設(shè)拼裝；3）井壁內(nèi)組合鋼模板支設(shè)安裝（與鋼筋制安工序配合靈活安裝）；4）井壁外組合模板支設(shè)安裝；5）模板支撐加固；6）模板工程質(zhì)量驗(yàn)收。

制作第一節(jié)沉井時(shí)，為保證模板受力均勻、整體穩(wěn)定，井壁的內(nèi)外模板加固均采用上、中、下三道拋撐。制作第二節(jié)沉井時(shí)，井壁外模采用三道拋撐，而內(nèi)模主要采用井內(nèi)設(shè)中心排架與水平鋼管支撐的方法進(jìn)行加固。

3.2.4 混凝土施工

1）澆筑混凝土主要采用汽車泵泵送入倉的方法，每節(jié)沉井混凝土澆筑必須連續(xù)進(jìn)行，一次澆筑完成，不得留置施工縫。

2）混凝土澆筑應(yīng)分層對稱、均衡下料，澆筑厚度應(yīng)控制在30～50 cm。

3）混凝土振搗密實(shí)主要采用插入式振搗器分層進(jìn)行，防止漏振、過振，振搗上層混凝土必須在下層混凝土初凝之前完成振搗。

4）沉井分節(jié)制作時(shí)應(yīng)留置成凸形或加設(shè)止水片的水平施工縫。在下一分項(xiàng)工程或工序施工前，應(yīng)專門安排人員對施工縫進(jìn)行鑿毛并沖洗干凈，但不得有積水。澆筑下節(jié)沉井前，要按設(shè)計(jì)要求及相關(guān)規(guī)范規(guī)定在施工縫處鋪設(shè)一層與沉井井壁混凝土強(qiáng)度相同的水泥砂漿。

5）混凝土施工完成后應(yīng)采取養(yǎng)護(hù)措施，井壁側(cè)模拆除后應(yīng)按規(guī)范懸掛草包澆水養(yǎng)護(hù)。

6）嚴(yán)格控制沉井混凝土分層澆筑時(shí)的初凝時(shí)間，確保上層混凝土澆筑在下層混凝土初凝前完成施工。

7）沉井預(yù)留孔洞澆筑混凝土澆筑前應(yīng)對預(yù)留的孔洞進(jìn)行鑿毛、用水沖洗干凈，澆筑時(shí)，混凝土的強(qiáng)度宜提高一級，并振搗密實(shí)。

3.2.5 沉井質(zhì)量主控項(xiàng)目的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及檢查方法

沉井質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及方法見表1。

3.2.6 沉井主要滲漏部位

沉井主要滲漏部位包括沉井分節(jié)制作時(shí)預(yù)留的水平施工縫、二次澆筑預(yù)留孔洞及沉井制作混凝土質(zhì)量等。為保證沉井施工質(zhì)量，項(xiàng)目部一定要嚴(yán)格管理，規(guī)范施工，確保沉井施工質(zhì)量符合質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及相關(guān)規(guī)定要求，不發(fā)生滲漏。

4 沉井下沉施工

4.1 施工流程

1）沉井分節(jié)制作，一次下沉。

2）沉井內(nèi)土方工程主要采用高壓水泵沖刷，泥漿泵吸排泥土。

3）沉井下沉就位后，再進(jìn)行沉井內(nèi)部及上部結(jié)構(gòu)施工。

表1 沉井質(zhì)量主控項(xiàng)目的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及檢查方法

4）主要施工步驟：測量放線→基槽開挖→驗(yàn)收基槽及鋪設(shè)墊層→鋼筋制安→模板制安→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)→拆?！摻钪瓢病０逯瓢病炷翝仓B(yǎng)護(hù)→拆?！惭b沖刷及吸漿設(shè)備→挖除墊層→開始下沉→設(shè)定標(biāo)高→檢查土層→碎石回填→預(yù)留安裝修正沖刷孔→水下封底混凝土→抽水檢查→表面浮漿清除→修正沉井軸線、標(biāo)高→封堵沖刷孔→混凝土底板→內(nèi)部結(jié)構(gòu)→上部結(jié)構(gòu)。

4.2 沉井下沉

本工程采用分節(jié)制作，不排水一次下沉。

1）沉井第一節(jié)下沉?xí)r混凝土強(qiáng)度要符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求；

2）在井體內(nèi)注水，水位不得低于井體外水位；

3）在下沉過程中采用三泵六槍水力沖刷，吸泥沉降；

4）水槍沖刷必須與泥面成90°角，使立面底部沖成缺口，使之下塌，在泥漿達(dá)到一定稠度，開動吸泥泵排出井外；

5）如發(fā)現(xiàn)井體傾斜或不均勻下沉，及時(shí)檢查泥面高程，調(diào)整雙槍沖刷位置，確保沖刷平衡均勻，保持平穩(wěn)下沉；

6）下沉中必須分層沖刷，先中間后刃腳；

7）沉井下沉過程中，要做好監(jiān)控量測記錄，每2 h至少測一次，待沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5 m 至1 m 時(shí)，要加大監(jiān)控量測的頻率；

8）沉井下沉至設(shè)計(jì)高程經(jīng)軸線復(fù)核無誤后進(jìn)行水下封底施工。

4.3 水下混凝土沉井封底

1）水下混凝土封底施工，主要采用鋼導(dǎo)管灌注，導(dǎo)管內(nèi)徑一般為20～30 cm，灌注前應(yīng)對導(dǎo)管管壁、焊縫接頭部位進(jìn)行檢查，并進(jìn)行承壓和嚴(yán)密性試驗(yàn)。

2）灌注混凝土應(yīng)連續(xù)灌注，首灌混凝土工作量要滿足導(dǎo)管首次埋深要求，在灌注過程中，導(dǎo)管埋深應(yīng)滿足水下灌注混凝土相關(guān)規(guī)范要求，導(dǎo)管隨混凝土面徐徐提升。

3）在混凝土灌注施工過程中，應(yīng)經(jīng)常測探井內(nèi)混凝土面的位置，及時(shí)地調(diào)整導(dǎo)管深度。

4）采用多根導(dǎo)管灌注時(shí)，宜同時(shí)灌注，當(dāng)基底不平時(shí)，由低到高逐步灌注至設(shè)計(jì)標(biāo)高，封底不平時(shí)，派潛水員及時(shí)探測調(diào)整。

5）在灌注過程中應(yīng)注意混凝土堆高和擴(kuò)展情況，混凝土灌注面高程按相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求應(yīng)比設(shè)計(jì)高程高出200 mm，等待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求后，再安裝設(shè)備將水抽空，最后鑿去混凝土表面的松軟層。

4.4 預(yù)防措施

為保證沉井施工質(zhì)量，在沉井下沉及封底施工過程中，為避免出現(xiàn)沉井傾斜、位移、突沉、欠沉或超沉、水下砼封底中夾泥夾砂或砼中有大面積蜂窩等等現(xiàn)象發(fā)生，項(xiàng)目部應(yīng)制定詳細(xì)的計(jì)劃，編制有針對性可執(zhí)行性的預(yù)防措施及質(zhì)量安全保證措施，細(xì)化管理，落實(shí)到位，以確保沉井施工質(zhì)量并及時(shí)下沉到位，滿足設(shè)計(jì)要求。

5 建議

1）對沉井分節(jié)制作高度及對沉井下沉和刃腳進(jìn)行細(xì)致驗(yàn)算分析，以確保沉井穩(wěn)定性并能使其順利下沉。

2）抓住測量控制要點(diǎn)，實(shí)時(shí)觀測復(fù)核，勤測勤糾偏，確保質(zhì)量各檢查項(xiàng)目在規(guī)范允許的偏差范圍內(nèi)。

3）因施工區(qū)域較小，項(xiàng)目部要合理優(yōu)化施工組織，合理調(diào)配施工機(jī)械與人員，確保安全施工。

6 結(jié)語

通過以上方案論述，沉井下沉質(zhì)量與安全施工前應(yīng)充分做好沉井下沉的前期準(zhǔn)備工作，包括對沉井分節(jié)及刃腳等細(xì)致驗(yàn)算工作，在施工中要做好監(jiān)測和三控制（事前、事中、事后），嚴(yán)格按安全操作規(guī)范施工，方能確保質(zhì)量、安全順利施工。