沉井在廠房內的應用

張笑珠

沉井在廠房內的應用

張笑珠

以安徽蕪湖某廠房新壓機基礎工程為例,介紹了沉井施工方法在廠房內的應用,分別闡述了沉井施工技術方案,流程及沉井下沉工序,并對施工過程中不可預見因素的處理進行了簡要說明,以期為今后同類工程提供指導。

沉井,廠房,下沉量,注意事項

0 引言

沉井施工方法是先在地表制作成一個井筒狀的結構物(沉井),然后在井壁的圍護下通過從井內不斷挖土,使沉井在自重作用下逐漸下沉,達到預定設計標高后,再進行封底、構筑內部結構的一種施工方法。技術上比較穩妥可靠,挖土量少,對鄰近建筑物的影響比較小,沉井基礎埋置較深,穩定性好,能支承較大的荷載。沉井廣泛應用于橋梁、煙囪、水塔的基礎;水泵房、地下油庫、水池豎井等深井構筑物和盾構或頂管的工作井。沉井在室外作業較多,室內大型的沉井基礎并不多見。本文針對沉井在廠房內施工作了較為詳細的記錄。

1 工程概況

安徽蕪湖某廠房原有壓機不能滿足使用需要,其基礎相應調整,需要破除重建。原有四臺壓機基礎基底標高分別為-3.245m,-3.245m,-4.268m,-4.268m,原有廠房基礎埋深大部分為-4.5m,個別為-6.5m。新壓機基礎(沉井)外包平面尺寸為38.6m×11.6m,刃腳底標高為 -10.5m,底板頂標高為 -6.5m,側壁厚 1.5m,沉井內設置三道橫支撐、兩道三角形支撐,支撐鋼管為 φ219×6,底板以上高度為 6.5m,底板以下高度為 2.5m,底板厚 1m,沉井側壁、底板、頂板均采用 C30S8混凝土,底部采用C15混凝土封底。距原有廠房圍墻 3.9m,距正在使用的 2 000 t壓機基礎(基底標高 -8.5m)3.0m。該工程工作面小,在施工過程中要保證不擾動廠房柱基礎,確?；硬凰?廠房柱基礎不滑移、不傾斜、不沉降,確保廠房安全。

2 工期

2007年 8月 28日～2008年 1月 3日,總工期日歷天數 129 d。

3 質量

合格,各項指標在允許誤差范圍內。

4 沉井的主要施工技術措施

主要針對沉井下沉作詳細說明。

4.1 技術方案

因沉井在廠房內施工,為防止廠房兩側的設備基礎和廠房北側的柱基及東南側基坑開挖線以外的坑壁在沉井下沉時不受到影響,采用在原廠房北側沿柱基礎承臺打一排間距為 0.5 m、長4m～6m的 14號槽鋼樁,在沉井制作時對第一層 -4 m以上開挖后的坡面進行擋土。由于部分地基為回填土,整個地基承載力不均勻,為防止沉井在下沉施工過程中側壁產生裂縫,故在沉井施工中對刃腳內側采用磚胎模來增加上層混凝土的承載力。

4.2 施工流程

沉井放樣→墊層→測量放線→磚胎模砌筑→刃腳鋼筋→沉井內鋼筋→內模板→鋼筋隱檢→外模板→澆筑沉井混凝土→養護→拆模板。

磚胎模、輔助墊層拆除,鋼支撐焊接。

沉井井內挖土方,下沉到 -10m。

4.3 沉井下沉

4.3.1 沉井下沉準備工作與驗算

沉井下沉前應進行結構外觀檢查,檢查混凝土強度、抗滲等級,并根據勘測報告計算極限承載力,計算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系數,作為判斷各個階段可否下沉,是否會出現突沉,以及確定下沉方法及采取措施的依據。

沉井下沉應具有一定強度,第一節混凝土達到設計強度的100%,其余各節達到 70%以后方可開始下沉。

沉井下沉必須克服井壁與土間的摩擦力和地層刃腳的反力,根據勘察和本工程地質情況,本工程采取排水下沉。沉井制作在擬定高度后、下沉前,應驗算下沉系數,公式如下：

K=(Q-B)/(T+R)=(Q-B)/[(3.14×D×(H-2.5)f+R]。

其中,K為下沉安全系數,一般應大于 1.15;Q為沉井自重及附加荷重,kN;B為被井壁排出的水重,kN,采取排水下沉時,B=0;T為沉井與土間的摩擦力,kN;D為沉井外徑,m;H為沉井下沉高度,m;R為刃腳反力,kN,如采取將刃腳底面及斜面的土方挖空,則R=0;f為井壁與土的摩擦系數(即單位面積的摩擦力的平均值),從有關規定及勘察資料查得。

根據計算,本沉井下沉系數為 1.4,大于 1.25,達到沉井下沉要求。當下沉系數較大時,可在沿井壁外周回填相應的土方,增大總摩擦力。

4.3.2 磚胎模及墊層拆除

磚胎模及墊層拆除是沉井下沉的開始,是下沉過程中重要工序之一,由于此項工作突擊性強,磚胎模及墊層拆除工序需要在2 d～4 d內全部拆除。磚胎模及墊層拆除時從側壁長的兩側向中間擴散拆除,并且是跳槽拆,每3m～5m為一槽。

沉井混凝土達至設計強度 100%時分區、分組、依次、對稱、同步地拆除磚胎模及墊層,拆除過程中加強觀測,注意下沉是否均勻。

4.3.3 排水下沉挖土方法

采用小型挖機配合人工,挖土時對稱均勻進行。從沉井中間開始逐漸挖向四周,每層挖土厚 0.4m～0.5m,沿刃腳周圍保留0.5m～1.2m土堤,然后再沿井壁每 2m～3m一段向刃腳方向逐層全面、對稱、均勻削薄土層。因本工程土質較硬,采用吊車把小挖機吊入挖土,其開挖斷面及開挖過程實際組圖見圖 1。

4.3.4 下沉量觀測

在沉井模板拆除后、磚胎模及墊層拆除之前,由測工進行刃腳高程測量和沉井中線測量,在沉井四角井壁上做出標記,繪出沉井中線標記。磚胎模及墊層拆除時對沉井四角高程變化觀測,如發現沉井向一側傾斜過大時,應采取措施。

4.3.5 沉井封底

沉井下沉至設計標高經 2 d～3 d下沉穩定,并經觀測在 8 h內累計下沉量不大于 10mm時進行封底。封底應干封,分格對稱進行。本工程實際采用砂與水泥拌合物滿輔鋪后再進行封底。

4.3.6 沉井下沉過程中注意事項

1)沉井下沉位置的正確與否,在開始 0.5m以內,要特別注意保持平面位置與垂直度的正確,避免繼續下沉時不易調整。

2)為減少下沉的摩阻力和下沉時側壁四周土方的滑移對廠房結構產生影響,在沉井的外壁先填砂至刃腳頂部,隨下沉隨填砂,這樣可以減小側壁土方滑移對原廠房的影響。

3)挖土一定分層進行,防止鍋底挖得太深或刃腳挖土太快而突然下沉傷人。在挖土時,絕對不允許刃腳處有人操作或穿行,以避免刃腳處切土太快傷人。

4)在沉井開始下沉和將沉至設計標高時,周邊開挖深度要小于 30 cm或更薄一些,避免發生傾斜。在離設計標高 20 cm左右應停止取土,依自重下沉至設計標高。

5)井下操作人員一定要戴安全帽、穿膠鞋和防水衣褲;應有備用電源;潛水泵應配裝觸電保護器。電壓采用安全電壓,不大于24 V。

6)控制沉井偏移和突然下沉：在沉井下沉過程中,沉井可能會產生偏位或傾斜,遇到這種情況時要查明原因,可根據不同情況采取以下措施：反向挖土法,使沉井傾向另一邊;向不沉的一邊加載;在沉井外預留槽鋼位置,用千斤頂或鋼梁抬住沉井以防止沉井突然下沉。

5 施工過程中不可預見因素的處理

在本工程施工過程中,距正在施工的北側墻體外土方微有松動現象,因本工程施工期間正值雨季,一旦有雨水滲過基礎土體沖入廠房內后果將不堪設想,為解決該問題,在廠房外沿墻體至地 1m敷之一層塑料布,在廠房內用彩條布圍護,防止了雨水對土體的沖擊,解決了外部因素對工程不利的影響。

[1]張 博.對污水處理廠沉井結構設計的思考[J].山西建筑,2009,35(6)：150-151.

Application of open caisson in the workshop

ZHANG Xiao-zhu

With a new compressor foundation engineering ofaWuhu workshop in Anhuiprovince as an example,it introduces theapplication of open caisson construction method in the workshop,respectively expounds the technical scheme,p rocedures,and sinking p rocedures of open caisson construction,and briefly illustrates the treatment for unp redictable factors occurring in construction process,with a view to provide guidance for future sim ilar engineering.

open caisson,workshop,sinking amount,precautions

TU753

A

1009-6825(2011)03-0083-02

2010-09-12

張笑珠(1973-),女,工程師,集瑞聯合重工有限公司,安徽蕪湖 241000