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沉井旋流井施工方案

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目 录
前 言 ………………………………………………………………… 2
第一章 编制依据 …………………………………………………… 2
第二章 工程概况 …………………………………………………… 3
第三章 施工规划目标 ……………………………………………… 4
第四章 施工方案 …………………………………………………… 6
第五章 施工进度计划 ………………………………………………25
第六章 施工质量计划 ………………………………………………26
第七章 施工安全计划……………………………………………… 30
第八章 施工资源计划……………………………………………… 32
第九章 施工平面计划……………………………………………… 35
第十章 施工准备计划……………………………………………… 35

前 言
本施工组织设计编制目的是为*********工程施工组织提供完整的技术文件, 用以指导施工管理和作业, 确保安全、 优质、 高速、 低耗地完成该工程的施工任务。但由于当前设计图纸不齐全, 施工条件也不充分, 因此只能进行施工组织初步设计, 用以指导前期工程的施工管理和作业。我们将在施工过程中根据设计进展和施工条件完善情况, 对本施工组织设计进行补充完善和调整优化。
第一章 编制依据
1.设计蓝图及变更;
2. 施工现场周域实况调研资料;
3. 招标文件及说明;
4. 《建筑机械使用安全技术规程》( JGJ33-86) ;
5. 《混凝土质量控制标准》( GB50164-92) ;
6. 《建筑施工手册 》( 缩印本, 第二版 ) ;
9.《混凝土结构技术规范》( JGJ94-96) ;
10.《地基与基础施工验收规范》( GBJ202-83) ;
11.《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202- );
12.《混凝土结构工程施工质量验收规范》( GB50204- ) ;
13.《混凝土结构设计规范》( GB50010- ) ;
14.《施工现场临时用电安全技术规范》( JGJ46-88) ;
15. 国家、 省、 市、 建设部门颁发的《建筑工程施工现场管理规定》和相关法律法规;
第二章 工程概况
2.1 场地环境和地质现状
********工程于转炉厂区内部, 是**连铸机配套设施, 整个场地较为狭窄、 环境复杂、 交通不便, 为施工带来很大困难。施工前期将根据现场情况, 完善施工基础设施, 实现”路、 电、 水”三通。
根据我方 在转炉施工的RH炉工程, 业主的地勘报告拟建场区位于长江Ⅲ级阶地, 地势较平坦, 场地地面绝对标高26.09～26.93m。本工程±0.000相当于绝对标高 26.80m。拟建场区第一层为杂填土, 厚度约5m; 第二层为可塑粉质粘土( -5.000m至-8.000m) ; 第三层为粉质φ粘土( -8.00m至-20.00m) : 第四层为石灰岩( -20.00m以下) 。据《岩土工程勘察报告》( 中南勘察基础工程有限公司) , 主要岩土参数如下表:
层号及名称
天然重度
状态
压缩模量
地基承载力
γ( kN/m3)
Es1-2( MPa)
fak( kPa)
①杂填土
18.5
松散
/
/
②含碎石粉质粘土
19.7
中密状
13
300
③粉质粘土
19.7
可塑
10.5
170
④粘土
20
硬塑
15
400
1泥灰岩
22．5
强风化
( 32.0)
350
2泥灰岩

中风化
不可压缩
1500

2.2场区水文条件
该场地地下水类型为上层滞水, 主要赋存于上部填土层中, 以受大气降水为主要补给来源, 水量无规律性, 随补给源的变化而变化。因此可初步判断地下水主要赋存于-5.00m以上的杂填土中, 在雨季时水量会明显增大。
2.3气象资料
黄石市属于中国东南季风气候区, 具有夏季炎热、 冬季寒冷、 降水充沛等主要气候特点, 年平均气温17℃, 极端最高气温41.3°C, 极端最低气温-11°C。多年平均降水量1500mm, 降水多集中在6-8月, 年平均降雨日130-150天。境内多东南风,
2.2 工程设计概况
本工程设计采用沉井结构设计施工, 沉井主体结构高19.58米, 直径为13.6米, 以现有自然地面为界, 其下埋深18.28米, 其上外露1.3米, 主要池壁厚为0.8米。井内结构受力复杂, 施工难度大, 预采用多次分层施工。
第三章 施工规划目标
3. 1 质量目标
鉴于本工程的重要性, 我们将本工程列为本公司的重点工程及科技攻关项目, 严格遵循公司的质量方针, 全面贯彻ISO9002标准, 建立完善质量保证体系针对工程特点, 对施工全过程中与质量有关的全部职能活动进行管理和控制, 使全体管理人员和员工按各自的质量职责承担其相应的质量责任, 严格按照设计图纸和施工验收规范优质高速组织施工, 把本工程建设成为优良工程。
3. 2 工期目标
本着科学部署、 合理安排的原则, 结合工程施工内容、 施工条件及业主愿望, 依据我司严格的工程管理考核制度, 秉着”服务业主, 创优建设”的服务理念, 紧抓工程进度, 把握施工重点, 为业主尽快投入使用创造条件。本工程基本进度规划如下: 竭力做好进场准备工作, 依据工程实况具体规划人员、 设备、 设施入场, 并预备施工高峰期的人员和机械配备。
制作沉井养护下沉( 到位) 封底井内其它框架顶部平台和盖板, 力争以最短的时间、 最好的质量完成施工任务。
工程开工后120天完成整个工程。
3. 3 安全目标
依据项目总体安全目标和我司工程建设安全细则, 强化现场管理, 定期开展安全教育活动, 填写安全施工交底, 坚持每日安全排查制度, 对发现安全事故隐患及时整改并督促实施, 举一反三, 做到”日清日高”, 确保安全事故为零。
3. 4 文明施工目标
在确保工程质量和工期的前提下, 树立现场全体员工环保意识, 严格按污水、 粉尘、 噪音、 废弃物、 有害建材控制标准施工, 最大限度减少环境污染, 做到”工完, 料净, 场清”, 保护业主单位和周边居民的正常生产和生活。
3.5 成本目标
针对该工程施工单位成立项目管理部,按项目法进行施工管理,采用项目经理负责制。项目经理是该工程成本总负责人, 项目部负责编制实施该工程的成本管理规划、 成本管理方案、 成本管理台帐。我们的成本管理目标是: 周密计划、 统筹安排、 合理控制资源的消耗、 资金的使用, 在保证安全、 质量、 工期的前提下力争实现成本最小化。
第四章 施工方案
4.1 施工工艺流程
测量放线　　开挖施工坑及排水沟、 集水井 铺砂垫层和垫木
井壁、 隔墙制作　 拆模养护 井内降水 抽出垫木 挖土下沉 　 封底、 回填 浇筑底板 井壁及平台梁板柱
4.2 部设测量控制网点
按设计总图和沉井平面布置要求, 根据地勘编制的测量控制技术说明及现场交点, 设置坐标控制网和高程控制点, 用经纬仪和水准仪进行定位放线, 定出沉井中心轴线和基坑轮廓线以及水准点, 作为沉井制作和下沉深度控制的依据。
4.3 开挖施工坑
为了提供沉井制作承载场地和减少下沉深度, 沉井制作前需要开挖施工坑。根据地质条件和场地条件, 施工坑深为5米, 坑底工作面宽度沿井壁外约2m左右, 采用反铲挖掘机挖土。考虑到施工现场的环境无条件进行开挖方坡, 施工坑土方开挖后及时周边密打钢板桩, 并堆砌沙袋或土袋维护边坡, 防止边坡失稳和塌方, 确保施工安全, 详见附图 ( 二) 施工坑开挖图。
主要工序关键点:
1、 因沉井混凝土浇注后需要较长时间养护并下沉, 施工周期较长, 若遇雨季和地下水丰富时, 边坡极易塌方, 且沉井下沉过程中破坏池壁土方的稳定性, 故在土方开挖后必须及时压入钢板桩( 桩长6m) , 且填筑土袋( 沙袋) , 保证其稳定性。
2、 施工坑开挖完后, 周设排水沟、 集水井, 使地下水位降至比基坑底面低0.5m, 挖出之土方在周围筑堤挡水, 护堤宽不少于2m。
4.4 刃脚支设
因刃脚处井壁截面不规则, 我们考虑在刃脚的斜面与井壁内模板间设置砖垫座补齐截面, 以保证模板连贯性、 整体性和受力性能良好。砖垫座沿周长分成8段设置, 相邻两段中间留20mm的空隙, 以便拆除。砖垫座的内壁用1: 3的水泥砂浆抹平。砖垫座采用MU10标准红砖砌筑。
由于施工坑底土层承载力较低, 因此采用局部换填并扩大承载面方法来提高承载力, 具体施工方法是: 施工坑开挖完后, 先用20t振动压路机将坑底碾压8遍, 然后沿井壁中心线开挖沟槽, 再分层铺填砂垫层。砂垫层选用中砂, 边铺边洒水边夯实, 铺完后再用压路机碾压密实。砂垫层完后再铺设标准枕木( 160mm×220mm×2500mm) , 保证垫木中心线与刃脚中心线重合。枕木之间的空隙用砂填实, 并保证枕木顶面和砂垫层顶面相平, 用水准仪找平, 使高差在10mm以内。沉井井壁下砂垫层宽度、 厚度以及枕木的用量, 根据第一节沉井的重量和施工坑地基的承载能力计算求得。计算过程如下:
沉井对井壁底部地基的作用力:
F井壁 = G×(A井壁/(A井壁+2A隔墙))
= 33776.2×(169.5/(169.5+2×26))
= 25847 KN
枕木的用量:
n = F井壁 / ( S·f )
= 25847/ ( 0.22×2.5×180) = 262根
枕木间距为:
d = L/n =113÷262 = 0.5 m
砂垫层的有效厚度为:
h0 = [F井壁 /(fz ×L)- l ]/ 2tgθ
=［25847/(100×113)-2.5］/( 2·tg22.5°) = -0.26m

砂垫层的有效宽度为:
b0 = l +2 h0 tgθ
= 2.5 + 2×( -0.26) ×tg22.5°= 2.28 m
根据构造要求铺设厚0.3m, 宽2.5m的砂垫层即可。
F井壁—— 第一节沉井对井壁底部地基的作用力( kN) ;
A井壁—— 沉井井壁的底面积( ㎡) ;
A隔墙—— 沉井每道隔墙的底面积( ㎡) ;
G —— 第一节沉井的重力( kN) ;
n —— 垫木的根数( 根) ;
S —— 每根垫木与砂垫层的接触面积( ㎡) ;
f —— 砂垫层的承载力设计值, 取180 kN/㎡;
fz —— 砂垫层底部土层的承载力设计值, 取100 kN/㎡;
θ—— 砂垫层的压力扩散角( °) , 一般取22.5°。
l —— 垫木的长度( m) ;
L —— 井壁的周长的长度( m) ;
h0 —— 砂垫层的有效厚度( m) ;
b0—— 砂垫层的有效宽度( m) ;
b —— 砂垫层的实际宽度( m) ;
4.5 沉井制作
1．制作方案
沉井制作在施工坑中进行, 由于沉井总高度和总重量都比较大, 重心高, 为保证制作时沉井的稳定性, 并使沉井自身有适当的重量使其安全顺利下沉, 并结合内部框架施工工艺要求综合考虑, 我们采取分五节制作三次下沉方案, 制作方案如下( 下沉方案详见”沉井的下沉”) :
沉井制作总高度20m, 制作内容包括井壁以及隔墙。第一节高5m, ; 第二节高5m; 第三节高4m; 第四节高3m, 第五节高3m。其中前三节制作都是在每次下沉前完成, 后两节是在沉井下沉至设计标高后分别随-5.800m及±0.000平台层同时浇筑而成。
2．模板支设
沉井模板采用木模板, 支撑系统和脚手架系统采用φ48×4.5钢管支设。井壁及隔墙模板顺水平方向布置, 立杆( 内钢楞) 落于枕木上, 间距0.6m, 横杆( 外钢楞) 间距1m, 支撑间距1.2m, 脚手架系统按此相应布置。
本方案不设垂直施工缝, 在上下节分节处设通长水平施工缝, 施工缝设不锈钢止水带防水( 见下图) 。内外模板间设对拉螺栓( 见下图) , 间距300×600, 对拉螺栓钢片采用55mm×100mm×1.5mm的钢板, 对拉钢筋采用φ12mm光面钢筋, 钢片与钢筋之间双面焊缝长度为60mm。

经验算, 其抗拉能力满足混凝土的侧压力要求, 以第一节沉井为例, 验算过程如下:
F1 = 0.22γc t0β1β2 v1/2 = 0.22×25×(200/25)×1.0×1.0×(2.5)1/2
= 110 kN/㎡
F2 =γc H = 25 × 6 = 150 kN/㎡
F = min｛F1 ,F2｝= 110 kN/㎡
P = F·A = 110×0.3×0.6= 19.8 kN
P 0 = = 113×235 = 26555N = 26.556 kN
P ＜ P 0 满足要求
F1 , F2 ,F —— 混凝土的侧压力( kN/㎡) ;
γc —— 混凝土的重力密度( kN/m3) ;
β1 —— 外加剂影响修正系数, 不加外加剂时取1.0;
β2 —— 混凝土坍落度影响修正系数, 当坍落度为90mm时取1.0;
v —— 混凝土浇注速度, 取2.5( m/h) ;
H —— 混凝土的侧压力计算位置至新浇混凝土顶总高度( m) ;
P —— 模板对拉螺栓承受的拉力 (kN);
P 0 —— 模板对拉螺栓抗拉力(kN);
D —— 模板对拉螺栓钢筋的直径 (mm);
Fy —— φ12mm钢筋的抗拉强度, 取235kN/㎡;
A —— 模板对拉螺栓分担的单元受荷面积( ㎡) 。
井壁支模时先支内模后支外模, 一次支到比施工缝略高300mm处。除第一节沉井模板支撑系统及其脚手架系统落在地基土层上外, 其上各节沉井模板系统及其脚手架系统均悬空支设。支设方法如下:
支设井外壁模板时, 模板系统及脚手架系统( 双排脚手架) 均落在活动钢支架上。即在制作前一节沉井时在井外壁顶部设置预埋钢板, 拆模后将预制好的钢支架焊在预埋钢板上, 作为后一节沉井外壁模板系统及脚手架系统的承力支架。支设井内壁模板时, 可利用沉井结构特点, 以相邻两节沉井变截面处台阶、 刃脚处牛腿作为模板系统的支撑面。既在支设后一节沉井内壁模板前, 将预制好的活动钢框架吊装到前一节沉井内壁牛腿或变截面处台阶上, 模板系统及脚手架系统( 满堂脚手架) 均落在活动钢框架上。井外双排脚手架与井内满堂脚手架之间经过脚手架顶部的拉杆连接锁紧, 使内外系统连成一个整体(见右图), 脚手架验算详见专项方案。
3． 钢筋绑扎
沉井钢筋采用人工绑扎。竖向钢筋采用电渣压力焊连接,水平钢筋采用绑扎搭接, 搭接长度及接头的间距按规范执行。内外钢筋加设φ14mm钢筋支撑, 每1.5m不少于一个, 以保证钢筋位置和保护层正确。钢筋用挂线法控制垂直度, 用水准仪测量并控制水平度, 用木卡尺控制间距, 用水泥砂浆垫块控制保护层。
4．混凝土浇筑
沉井混凝土采用的是钢纤维混凝土, 其搅拌工艺与普通混凝土基本相同, 只需在混凝土拌和料中掺入0.5%( 体积率) 的钢纤维, 来提高混凝土的抗拉、 抗弯和抗剪强度。混凝土用运输搅拌车运至施工现场, 混凝土泵车布料。因混凝土量较大, 拟采用1台47米臂长泵车配6台混凝土运输搅拌车进行浇捣。浇筑混凝土应注意以下事项:
1） 将沉井分成若干段同时对称均匀分层浇筑, 每层厚500mm, 以免
造成底基不均匀下沉或产生倾斜, 刃脚部分混凝土应缓慢浇筑,
待其初凝强度达到后可适当加快浇注速度, 但应控制在2.5m/h以内;
2） 沉井分节处水平施工缝接缝时, 应先凿毛并冲洗处理后, 再继续
浇筑下一节, 并在浇筑前先浇一层高浆混凝土;
3） 井壁需抗渗, 注意抗渗混凝土的配合比设计, 止水带安装要牢固
紧密, 止水带不得有缝隙孔洞;
4） 前一节下沉应为后一节混凝土浇筑工作预留1.0m高度以便操作;
5） 因冬季施工气温较低, 混凝土浇捣时应掺加抗冻早强剂, 并采用蒸气养护, 养护时用防雨帆布悬挂于模板外侧, 使之成密闭气罩, 以利于保温。
6） 本工程应考虑大致积混凝土施工技术, 注意控制混凝土内部的最
高温度, 减少混凝土内外的温差,
控制温度变形裂缝的发生和开展。
5．预留孔洞的处理
设计要求在井壁上预留6.5m×2.2m孔洞, 为了避免不均匀沉降, 下沉之前必须对其进行处理。制作时在洞口预先埋设好钢框、 螺栓, 用钢板、 方木封闭, 中填土空洞混凝土重量相等的石块作为配重, 具体构造见上图。待沉井封底后拆除封闭钢板、 挡木等。
4.6 沉井下沉
1．下沉方案
根据地质条件和地下水文, 拟采用排水下沉方案, 排水方法为明沟集水井排水。
根据设计, 沉井在现有地面以下埋深18m, 因施工坑已初挖2m深, 因此总下沉深度为16m。根据地质条件和施工条件并结合制作分节情况, 沉井下沉方案如下: 第一次下沉6m, 在第一节制作完砼强度达到100%后开始下沉; 第二次下沉5m, 在第二节制作完砼强度达到70%后开始下沉; 第三次下沉至设计底部标高上端, 预留300mm高度采用人工开挖, 保证不超挖。
2.下沉验算
为确定沉井在制作和下沉过程中是否安全、 稳定、 顺利, 需要验证沉井下沉的可行性, 主要考虑三个重要因素:
( 1) 下沉过程中沉井结构的强度、 刚度;
( 2) 沉降安全性;
( 3) 沉井稳定性。
对于第一个因素, 设计部门已予计算, 我们在制作和下沉方案中也予以了充分考虑, 这里我们只需验算两个重要参数, 即: 沉降安全系数, 是否在1.15～1.25以上; 沉井稳定系数, 是否小于1。只有以上两个参数都满足要求时, 才能保障沉井的制作和下沉方案切实可行。
为此, 我们选取了地质勘测报告中在施工范围内的21个勘测点, 以其地质资料作为验算的依据, 勘测点的布置情况见附图( 三) 。根据报告, 沉井下沉过程中将会遇到五种土层, 其分布情况和物理力学性质指标详见附图( 四) 。
沉降安全系数由下式计算得出:
K = ( Q – B ) / T + R
= ( Q – B ) / [ L ( H - 2.5 )F + R ]
式中: K——沉降安全系数, 当K＞1.15～1.25时, 沉降安全性满足要求;
Q——沉井自身及附加荷重( kN) ;
B——背井壁排出水的重量( kN) , 因采取排水下沉, 故B=0;
T——沉井与土间的摩擦力( kN) ;
R——刃脚反力( kN) , 如采取将刃脚地面及斜面的土挖空,
则R=0 ;
L——沉井外壁周长( m) ;
H——沉井下沉高度( m) ;
F——井壁与土的摩擦系数, 由上表查得。下沉范围内土层由不同土层构成时, 其平均摩擦系数如下:
F =( f1n1+f2n2+…+fnnn) /( n1+n2+…+nn)
f1n1、 f2n2…fnnn——各层土与井壁的摩擦系数( kN/㎡) ;
n1、 n2…nn——各土层的厚度( m) 。
沉井稳定系数由下式计算得出:
λ = ( Q - T ) / ( A ·fak )
式中:
λ—— 沉井稳定系数, 当λ＜ 1 时, 沉井稳定性满足要求;
fak—— 土层承载力的特征值( kN/㎡) ;
Q —— 沉井的自重( kN) ;
A —— 沉井底部与土层的接触面积( ㎡) 。
我们以每节沉井从开始制作到下沉完毕这一过程为研究对象, 经过分析, 沉井稳定性最不利状态是在每节沉井下沉前制作时, 此时沉井自重最大、 摩阻力最小、 地基承载力可能最小, 因此我们选取这一状态进行计算。
经计算, 三次下沉的沉降安全系数分别为5.09、 2.08、 1.68, 均满足安全性要求, 第二、 三节沉井下沉前沉井稳定系数分别为0.85、 077, 均满足稳定性要求, 但第一节沉井下沉前沉井稳定系数为1.49, 不能满足要求( 详见表4-1、 4-2、 4-3沉井沉降验算表) 。经分析, 该土层为素填土, 其承载能力小于实际承受的压应力, 如不采取措施, 在沉井制作时较容易出现沉降或倾斜现象。针对该问题, 我们采用了在刃脚下铺设砂垫层和垫木的方法, 将上部荷载扩散到有效持力层上, 使其在下沉前保持稳定, 这一点已在前面”刃脚支设”中已谈到。
表4-1 沉井沉降验算表 ( 第一次下沉)
制 作 高 度 ( m)
h1’
6
累计制作高度( m)
H1’
6
下 沉 深 度 ( m)
h1
5
累计下沉深度( m)
H1
5
沉井自重荷载( kN)
Q1=169.5×( H1’-5) ×2.5×9.8+Q牛腿+Q1隔墙+Q1钢筋
33678.7
摩 擦 系 数
( kN/m2 )
F1=ave( fJ3、 fJ4、 fJ5、 fJ7、 ……、 f19 、 f20)
22.25
fJ3=(18×0.5+20×(H1-0.5))/H1
19.80
fJ4=(18×0.9+20×(H1-0.9))/H1
19.64
fJ5=(18×0.8+45×(H1-0.8))/H1
40.68
fJ7=(18×2.5+20×(H1-2.5))/H1
19.00
fJ9=(18×1.6+20×(H1-1.6))/H1
19.36
fJ11=(18×5.1+45×(H1-5.1))/H1
17.46
f1=(20×H1)/H1
20.00
f2=(20×H1)/H1
20.00
f3=(18×0.8+20×(H1-0.8))/H1
19.68
f4=(20×H1)/H1
20.00
f5=(18×0.8+20×(H1-0.8))/H1
19.68
f6=(18×1.1+20×2.2+45×(H1-3.3))/H1
28.06
f12=(18×1.2+20×(H1-1.2))/H1
19.52
f13=(18×0.6+20×(H1-0.6))/H1
19.76
f14=(18×0.1+20×(H1-0.1))/H1
19.96
f15=(20×H1)/H1
20.00
f16=(18×0.5+20×(H1-0.5))/H1
19.80
f17=(18×0.4+20×(H1-0.5))/H1
19.44
f18=(18×0.2+20×2.8+45×(H1-3.0))/H1
29.92
f19=(18×2.7+45×(H1-2.7))/H1
30.42
f20=(18×3.7+45×(H1-3.7))/H1
25.02
沉降安全系数
K1=Q1/(119×(H1-2.5)×f1)
5.09
沉井稳定系数
λ1=Q1/(226×100)
1.49
结 论
可安全下沉, 但下沉前井底土层需要处理

表4-2 沉井沉降验算表 ( 第二次下沉)
制 作 高 度 ( m)
h2’
6
累计制作高度( m)
H2’
12
下 沉 深 度 ( m)
h2
6
累计下沉深度( m)
H2
11
沉井自重荷载( kN)
Q2=( 169.5×5+139.2× (H2’-10)) ×2.5×9.8+Q牛腿+Q2隔墙+Q2钢筋
61643.10
摩 擦 系 数
( kN/m2 )
F2= ave( fJ3、 fJ4、 fJ5、 fJ7、 ……、 f19、 f20)
29.27
fJ3=(18×0.5+20×8.7+25×(H2-0.5-8.7))/H2
20.73
fJ4=(18×0.9+20×5.1+45×(H2-0.9-5.1))/H2
31.20
fJ5=(18×0.8+10×45+25×(H2-0.8-10))/H2
42.67
fJ7=(18×2.5+20×6.3+45×(H2-2.5-6.3))/H2
24.55
fJ9=(18×1.6+20×5.4+25×(H2-7))/H2
21.53
fJ11=(18×5.1+45×(H2-5.1))/H2
32.48
f1=(20×7.9+25×(H2-7.9))/H2
21.41
f2=(20×8.9+45×(H2-8.9))/H2
24.77
f3=(18×0.8+20×8+45×(H2-8.8))/H2
24.85
f4=(20×8+45×(H2-8))/H2
26.82
f5=(18×0.8+20×4.3+45×(H2-5.1))/H2
33.26
f6=(18×1.1+20×2.2+45×(H2-3.3))/H2
37.30
f12=(18×1.2+20×5.6+45×(H2-6.8))/H2
29.33
f13=(18×0.6+20×8+45×(H2-8.6))/H2
25.35
f14=(18×0.1+20×9.2+45×(H2-9.3))/H2
23.85
f15=(20×9+45×(H2-9))/H2
24.55
f16=(18×0.5+20×5.1+25×1.7+45×(H2-7.3))/H2
29.09
f17=(18×0.4+20×5.2+45×(H2-5.6))/H2
32.20
f18=(18×0.2+20×2.8+45×(H2-3.0))/H2
38.15
f19=(18×2.7+45×3.3+25×2+45×(H2-8))/H2
34.74
f20=(18×3.7+45×(H2-3.7))/H2
35.92
沉降安全系数
K2=Q2/(119×(H2-2.5)×F2)
2.08
沉井稳定系数
λ2=(Q2-Q1/K1)/(169.5×380)
0.85
结 论
可 安 全 下 沉

表4-3 沉井沉降验算表 ( 第三次下沉)
制 作 高 度 ( m)
h3’
5.5
累计制作高度( m)
H3’
17.5
下 沉 深 度 ( m)
h3
4.5
累计下沉深度( m)
H3
15.5
沉井自重荷载( kN)
Q3=( 169.5×5+139.2×2+139.2× (H3’-12)) ×2.5×9.8+Q牛腿+Q3隔墙+Q3钢筋
85847.10
摩 擦 系 数
( kN/m2 )
F3=ave( fJ3、 fJ4、 fJ5、 fJ7、 ……、 f19、 f20)
32.97
fJ3=(18×0.5+20×8.7+25×(H3-9.2))/H3
21.97
fJ4=(18×0.9+20×5.1+45×(H3-0.9-5.1))/H3
35.21
fJ5=(18×0.8+10×45+25×(H3-0.8-10))/H3
37.54
fJ7=(18×2.5+20×6.3+45×(H3-2.5-6.3))/H3
30.48
fJ9=(18×1.6+20×5.4+5×25+1×45+25×(H3-13))/H3
23.83
fJ11=(18×5.1+45×(H3-5.1))/H3
36.12
f1=(20×7.9+25×4.7+45×(H3-12.6))/H3
26.19
f2=(20×8.9+45×(H3-8.9))/H3
30.65
f3=(18×0.8+20×8+45×(H3-8.8))/H3
30.70
f4=(20×8+45×(H3-8))/H3
32.10
f5=(18×0.8+20×4.3+45×(H3-5.1))/H3
36.67
f6=(18×1.1+20×2.2+45×(H3-3.3))/H3
39.54
f12=(18×1.2+20×5.6+45×(H3-6.8))/H3
33.88
f13=(18×0.6+20×8+45×(H3-8.6))/H3
31.05
f14=(18×0.1+20×9.2+45×(H3-9.3))/H3
29.99
f15=(20×9+45×(H3-9))/H3
30.48
f16=(18×0.5+20×5.1+25×1.7+45×(H3-7.3))/H3
33.71
f17=(18×0.4+20×5.2+45×(H3-5.6))/H3
35.92
f18=(18×0.2+20×2.8+45×(H3-3.0))/H3
40.14
f19=(18×2.7+45×3.3+25×2+45×(H3-8))/H3
37.72
f20=(18×3.7+45×(H3-3.7))/H3
38.55
沉降安全系数
K3=Q3/(119×(H3-2.5)×F3)
1.68
沉井稳定系数
λ3=(Q3-Q2/K2-Q1/K1)/(169.5×380)
0.77
结 论
可 安 全 下 沉

当然以上只是理论计算, 实际情况可能不符, 如实际施工时出现井壁与土体间摩阻力较大, 下沉困难的情况, 我们考虑使用触变泥浆护壁辅助下沉。在沉井制作时事先预埋泥浆管穿墙套管, 沿刃脚处井壁横向间隔1500mm设置。使用泥浆护壁时将泥浆管穿过套管伸至井壁外, 用沥青麻丝填堵泥浆管与套管之间的缝隙, 然后用泥浆泵将泥浆压入来减少沉井外壁的摩阻力, 并在下沉时不断补浆( 如右图) 。触变泥浆是以20%膨润土及5%石碱加水调制而成。待沉井下沉完毕后, 再用沥青麻丝封堵井壁的管口并用钢板焊接封严。
3．拆除模板、 垫座、 垫木
沉井制作完准备下沉前, 首先要拆除模板。井壁及隔墙壁模板的拆除由下向上进行, 拆至每节顶部时, 预留900mm高模板不拆, 留作续接后一节壁井模板之用, 以保证上下节模板平整连贯。井壁及隔墙壁模板拆完后再拆隔墙底部模板, 两道隔墙应对称同时进行。
模板拆完后再拆除砖垫座, 先按次序、 分组对称地拆除两短边下的垫座, 然后同时拆除长边下的砖垫座。
垫木最后拆除, 具体拆除方法是: 把垫木底部的土挖去, 将相对垫木抽出,如用人工抽出困难可用水洗法。每抽出一根垫木后, 刃脚下立即用砂填实, 在刃脚内外侧填筑成适当高度的小土堤, 并分层夯实土堤挤密填砂, 以保证下沉重量均匀传给砂垫层。
4．挖土下沉
为排出井内地下水, 在沉井内离刃脚2～3m挖一圈排水明沟, 设2～4个集水井, 深度比地下水深0.5～0.8m, 沟和井底深度随沉井挖土而不断加深, 井内设水泵将水抽出井外, 排至厂区道路排水沟中。
挖土方式采用机械挖土结合人工挖土, 开挖时先挖去隔墙下的土, 然后对称均匀地从中间开始逐渐挖向四周, 每层挖土厚0.4～0.5m, 沿刃脚周围保留0.5～1.5m土堤, 最后沿井壁, 每2m一段向刃脚方向逐层全面、 对称、 均匀削薄土层, 每次削5～10cm, 使沉井在自重的作用下均匀垂直挤土下沉。接着再挖中间的土, 然后再挖周边的土, 如此重复循环。下沉的速度控制在500mm/d左右, 在沉井将沉至设计标高时, 周边开挖深度要少于30cm, 在离计标高20cm时, 停止挖土, 以其自重下沉至设计标高。沉井内的土方用行车运出井内, 用自卸汽车运至附近堆场供以后回填用。
5. 沉降观测与控制
沉井位置标高控制是在沉井外部地面及井壁顶部四面设置纵横十字中心控制线、 水准基点。沉井垂直度的控制, 是在井筒内按8等份标号垂直轴线, 各吊线锥1个对准下部标板来控制。沉井下沉时, 随时观测沉降量和垂直度, 以便及时纠正, 每班至少测量两次, 由专人负责并做好纪录。如果出现不均匀沉降、 沉降困难、 沉降过快等异常现象应立即停止下沉并采取相应处理措施, 沉井下沉施工可能遇到的问题和预防处理方法详见表 4-3。
表 4-4
问 题
原因分析
预防措施及处理方法
下沉困难
( 沉井被搁置或悬挂, 下沉极慢或不下沉)
1、 井壁与土壁间的摩阻力过大
2、 沉井自重不够, 下沉系数过小
3、 遇有地下管道树根等障碍物
4、 遇流沙管涌
1、 续浇筑混凝土增加重量, 在井顶均匀加铁块或其它荷重
2、 清除障碍物; 控制流砂、 管涌
3、 在井外壁装置射水管冲刷井周围土, 减少摩阻力
4、 在井壁与土间灌入触变泥浆降低摩阻力
下沉过快
{沉井下沉速度超过挖土速度, 出现异常情况}
1、 遇软弱土层, 土的耐压强度小, 使下沉速度超过挖土速度
2、 长期抽水或因砂的流动, 使井壁与土间的摩阻力减小
3、 沉井外部土体液化
1、 采用木垛在定位垫架处给以支撑, 并重新调整挖土, 在刃脚下不挖或部分不挖土
2、 在沉境外壁间填粗糙材料, 或将井外的土夯实, 加大摩阻力, 如果沉井外部的土液化发生虚坑时, 填碎石处理
3、 减少每一节筒身高度, 减轻沉井重量
突沉
( 沉井下沉时失去控制, 出现突然下沉的现象)
1、 挖土不注意, 将锅底挖得太深, 沉井暂时被外壁摩阻力和刃脚托住, 使处于相对稳定状态, 当继续挖土时, 土壁摩阻力达极限值, 井壁阻力因土的触变性而突然下降, 发生突沉
2、 流沙大量涌入沉井
1、 适当加大下沉系数, 沿井壁注一定的水, 减少与井壁的摩阻力
2、 控制挖土, 锅底不挖太深; 刃脚下避免掏空过多
3、 在沉井梁中设置一定数量的支撑, 以承受一部分土反力
4、 控制流砂现象发生
倾斜
( 沉井垂直度出现歪斜, 超过允许限度)
1、 沉井刃脚下的土软、 硬不均
2、 没有对称的抽出垫木或没有及时回填夯实; 井外周围的回填夯实不均
3、 没有均匀挖土, 使井内土面高差悬殊
4、 刃脚下掏空过多, 沉井突然下沉, 易于产生倾斜
5、 刃脚一侧被障碍物搁住, 未及时发现和处理
6、 排水开挖时, 井内一侧涌砂
7、 井外弃土或堆物, 井上附加荷重分布不均, 造成对井壁的偏压
1、 加强沉井过程中的观测和资料分析, 及时纠正
2、 分区、 依次、 对称、 同步地抽除垫木, 及时用砂或砂砾填实
3、 在刃脚高的一侧加强取土, 低的一侧少挖土或不挖土, 待正位后在均匀分层取土
4、 在刃脚较低的一侧适当回填砂石或石块, 延缓下沉速度
5、 在井外深挖倾斜反面的土方, 回填到倾斜一面, 增加倾斜面的摩阻力
偏移
( 沉井轴线与设计轴线不重合, 产生一定的位移)
1、 大多由于倾斜引起的, 当发生倾斜和纠正倾斜时, 井身常向倾斜一侧下部产生一个较大的压力, 因而伴随产生一定位移, 位移大小, 随土质情况及向一边倾斜的次数而定
2、 测量定位差错
1、 控制沉井不再向偏移方向倾斜
2、 有意使沉井向偏移的相反方向倾斜, 当倾斜纠正后, 即可恢复到正确位置或有意使沉井向偏位的一方倾斜, 然后沿倾斜方向下沉, 直至刃脚处中心线与设计中线位置相吻合或接