辽宁省爱河水利枢纽及城市输水管线工程给排水PCCP管道沉井施工浅析.pdf

辽宁省爱河水利枢纽及城市输水管线工程给排水 P C C P管道沉井施工浅析姜思宝 1 1 1 【 供排水工程 】 辽宁省爱河水利枢纽及城市输水管线工程 给排水 P C C P管道沉井施工浅析 姜 思 宝 ( 辽宁江河水利水 电工程建 设监理有 限公 司， 辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 3 ) [ 摘 要] 文章结合工程 实例 ， 对沉井施工过程进行 了分析， 重点介绍 了沉井下沉 系数计算、 下沉施 工、 沉井封底等方面。 [ 关键词] 输水管线； P C C P管道 ； 沉井施工 ； 下沉 系数 中图分 类号 ： T U 9 9 文章标 识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9— 0 0 8 8 ( 2 0 1 5 ) 0 5— 0 1 1 1— 0 2 1 工程概况 辽宁省丹东市三湾水利枢纽及输水管线工程 8+ 4 4 0～1 4+ 7 7 5段输水 管线建筑安装及 附属工程位于 丹东市振安区境 内。本工程输水管线全长6 3 3 5 m， 工 程起止桩号为 8+ 4 4 0—1 4+ 7 7 5 。本段输水管线穿越 八三输油管道处原保护方涵 ， 施工时需要对该处原有 建筑物及输油管路进行保护。本段输水管线在平面上 呈双线布置 ， 管线设计间距 为 0 ． 5 m， 顶管管材采用直 径为 ‘ p 2 2 0 0 mm的钢管 ， 壁厚 2 0 ram。顶管段施工单 条管线长 1 9 m， 双条管线顶管总长度为 3 8 m。该顶管 段规划路地面设 计标高 1 0 ． O 0 m， 顶管段设计顶高程 4 ． 5 0 m， 设计埋设深度为 5 ． 5 m。 2 给 排水 P C C P管道沉 井施 工 2 ． 1 沉 井施工 本工程要求沉井施工应按照有关规范遵循以下程 序 ： 基坑测量放样及开挖一 筑岛一 模板一 刃脚及第一 节沉井一沉井混凝土灌 注、 养护及拆模一 沉井接高一 灌注混凝土。 ( 1 ) 施工准备。沉 井施工之前 ， 必须对地层及基 底岩面地质资料进行详细分析 ， 以制定切实可行 、 经济 适用的沉井下沉 方案。在进行 围堰修筑并 筑岛之前 ， 先对场地 内的杂草、 树根等杂物进行清 除， 平整场地 ， 对松软地基进行夯实加 固处理 。 ( 2 ) 筑岛。基坑开挖边线确定后首先须经监理工 程师批准认可 ， 方 可进行挖 土工 序 的施 工 ， 挖 土采 用 1 ． 6 m 的单斗挖掘机 ， 并与人工 配合操作。同时选用 砾石等渗水性较好且易于压实 的石渣进行 筑岛 ， 岛面 宜高出最高施工水位 0 ． 5 m以上， 从 中央开始填土 ， 向 四周均匀扩大填土范 围， 分层夯实。 ( 3 ) 模板。模板 的安装顺序 ： 刃脚斜面及隔墙底 面模板一井孔模板一安扎钢筋并立外模 、 内模一调整 尺寸 、 拉紧固定拉杆 等支撑。其 中井壁模板应采用定 型组合钢模板进行组装 ， 竖向分节模板每节高为 3 m， 用 1 6 mm对拉螺栓拉槽钢圈进行模板固定 。井壁外 模板必须板面光滑、 拼接平顺 ， 有较好 的延展性 ， 为 了 方便下沉 ， 安装好之后的外模板尺寸不能大于下 口尺 寸。拉杆等支撑必须牢固平顺 ， 以防止混凝土灌注 时 产生涨肚而妨碍沉井下沉。对于模板与刃脚相接处凹 凸不平的空隙宜用适宜材料进行填塞以免漏浆。 ( 4 ) 刃脚第一节沉井。该施工环节包括土 内模施 工 、 安装钢刃尖 、 立井孔模 板、 安放钢筋 、 立外模 、 灌 注 混凝土 、 开挖土模等。土内模施工过程 中， 先通过测量 放样确定 出沉井轮廓线 ， 而后用粘土等按照确定好 的 形状与尺寸分层填筑夯实 ， 并修整土模表面使其与设 计相符 。当混凝土达到设 计要求 的拆模强度时， 方可 进行土模开挖 ， 开挖必须遵循从中心向四周分区、 分层 开挖的原则 ， 防止沉井发生倾斜。 ( 5 ) 沉井混凝土灌 注、 养护及拆模。沉井混凝 土 的灌注必须沿着井壁 四周对称均匀进行 ， 避免 因灌注 时高低相差悬殊 、 压力不均而导致基底不均匀 ， 可能引 发后期 的沉陷。此外 ， 每节沉井的混凝土应分层灌注， 分层厚度不宜超过震动器作用部分的 1 ． 2 5倍。灌注 结束后 ， 应立 即覆盖塑料薄膜进行浇水养护， 必须细水 匀浇 ， 防止水压过大造成筑 岛土体流失而导致塌陷或 混凝土开裂。当混凝土达到设计强度 8 0 ％后 ， 可 以考 虑拆除模板 。 1 l 2 内 蒙 古 水 利 2 0 1 5年第 5期 ( 总第 1 5 9期 ) 2 ． 2沉 井 下沉 2 ． 2 ． 1 沉井下沉系数计算 K = - 5 2 5 式中G 一沉井 自重 ， 不排水下沉时扣除浮力 ， k N； R 一沉井侧面的摩阻力 ， k N。 沉井侧面的摩阻力按如下过程计算 ： 沿深度成阶 梯型分布， 距地面 ( 基坑面) 5 m范围内按三角形分布 ， 5 m 以下则为常数 ， 故而总摩阻力计算公式为 ： R f =U( h一 2 ． 5 ) q 式中u 一沉井周长， m； h 一沉井的人土深度 ， m； q 一单位面积摩阻力 的加权平均值 ， k P a 。 ∑q i h ； q 式 中q i 一第 i 层土的摩阻力 ， k N； h i 一第 i 层 土的厚度 ， m。 经计算 ， K= 2 ． 1 8 ， 约为 1 ． 1 5～1 ． 2 5的 2倍 ， 故沉 井能正常下沉。 2 ． 2 ． 2沉 并下 沉 方法 应采用排水与不排水结合 的方法进行沉井下沉施 工 ， 在渗水量较小的土层下沉时 ， 采用排水方法开挖下 沉 ； 当沉井 自重偏轻或通过粘土胶结层而下沉较为困 难时， 在允许的情况下， 宜采用高压射水、 降低井内水、 压重等措施进行下沉施工 ； 当遇 到特殊地层阻碍井体 下沉时 ， 宜采用炮震下沉 ， 当然爆破时必须严格控制用 药量 ， 仔细操作 ， 在不损伤沉井的前提下进行炮震 。 2 ． 2 ． 3沉 井下 沉 中的纠偏 ( 1 )挖土法 。在沉井下沉过程中 ， 在下沉慢的一 边加强取土 ， 以增加刃脚与土壤之间的空隙 ， 促使其加 快下沉。相反 ， 对下沉快的一边少挖或不挖 ， 或者是进 行堆土夯实 ， 增加下沉摩阻力 ， 减缓下沉速度 。 ( 2 )射水法。用高压水对下沉慢的一边井筒 的外 侧土壤进行长时间冲射 ， 使这部分土壤松动变为泥浆 ， 同时泥浆又可 以起 润滑作用 ， 加快沉井下沉。这种方 法适用于砂及砂类土。 ( 3 )增加外部荷 载法 。井筒较 高的一边下沉慢 ， 对其增加荷载 ， 同时在其 刃脚下进行挖空处理 ， 以校正 偏斜。 2 ． 2 ． 4 沉井下沉常见问题及处理 ( 1 )沉井倾斜 。原因分析 ： 沉井刃脚下的土软硬 不均匀 ； 挖土不均匀致使境内土面高低悬殊 ； 刃脚下掏 空过多 ， 沉井突然下沉产生倾斜 ； 排水开挖时井内涌砂 所致 ； 井外弃土处理不彻底 ， 造成井上荷载不均匀与井 斜 。 预防处理措施 ： 加强沉井下沉 的观测与分析 ， 如发 现井斜应及时纠正 ； 在刃脚高的一侧加强取土 ， 低的一 侧少挖或不挖 ， 直至水平后再均匀分层取土； 在井外射 水或开挖 ， 增加偏心压载以及施加水平外力 。 ( 2 )沉井偏移。原因分析 ： 主要原 因为沉井倾斜， 当发生倾斜并进行纠正时， 井身会发生一定的偏移 ， 位 移大小随土质情况及井身倾斜 的次数而定 ； 测量定位 发生差错。 预防处理措施 ： 控制沉井向偏移方向的倾斜 ， 有意 地使其向偏移 的反方 向倾斜 ； 加强测量的检查复核 工 作。 ( 3 )沉井下沉过快 。原因分析： 如遇耐压强度较 小的软弱土层 ， 下沉速度会超过挖土速度 ； 长期抽水或 砂的流动 ， 使井壁与土的摩擦力减小 ； 沉井外部土体可 能液化。 预防处理措施 ： 为增加浮力 ， 可以将下沉方法 由排 水法改为不排水法 ， 在沉井井壁与土体 之间填筑粗糙 材料 ， 以增加摩擦力 ； 如果 沉井外部土体 出现液化 ， 可 用碎石填埋处理 ； 减少每一节井身高度 以减轻沉井 自 重 。 ( 4 )沉井下沉过慢或停止下沉 。原 因分析 ： 井壁 与土体之间摩擦力过大 ； 沉井 自重偏小 ， 下沉系数小 ； 有障碍物。 预防处理措施 ： 继续浇灌混凝土以增加沉井 自重 ， 或在沉井顶均匀施加荷载 ； 将下沉方法 由不排水下沉 改为排水下沉 ， 以减少浮力 ； 用高压水对下沉慢的一边 井筒 的外侧土壤进行长时 间冲射 ， 使这部分土壤松动 变为泥浆 ， 同时泥浆 又可 以起 润滑作用 ， 加快沉井 下 沉 ， 这种方法适用于砂类土 ； 清除障碍物 。 3 结束语 目前 ， 在沉井施工 中， 为了避免对道路进行大规模 开挖 ， 顶管施工已经成为管道施工的一种主流技术 ， 而 沉井工艺在顶管工作井施工中， 有很大优越性 ， 故而在 沉井施工中， 必须抓住其施工的控制要点 ， 减少不必要 的重复 ， 为整个管道施工过程效益 的提高奠定坚实的 基础 。 ( 编校 ： 陆玲) 收稿 日期 ： 2 0 1 5— 0 9—1 3 作者简介： 姜思宝( 1 9 8 3一) ， 工程师， 主要从事合 同管理， 水利工程预 算， 隧洞 、 P C C P管道 安装工作。