沉井下沉控制及纠偏

2015-09-29 252 0

    污水处理厂泵房沉井起沉标高6.00,沉入土中为8.9M,用一个月时间下沉至设计标高-2.9M处,据地质报告沉井落于第4层硬塑质粘土,稳定地下水位5.1M。我部施工正值10月少雨地下水位不高,有助于沉井施工;以下简介我部沉井沉施工过程及控制。

  一、下沉方式
 
   此沉井将采用中心岛式下沉方式,先在井孔内用风镐松动土层,人工开挖土方装斗,采用小型塔吊提运至井外以提高工作效率,因为不均匀下沉,易使沉井产生偏斜和位移,为能及时调整开挖方向进行纠偏、合理安排劳力机具,土面以刃脚主轴线为对挖中线,划分8个区段进行开挖,沉井中央设一集水井,土面放坡向集水井内排水;顺沉井池壁外侧设置集水沟,以防止下沉困难,放水进沟以减小池壁与土的摩擦阻力。
 
  二、下沉步骤
 
  沉井刃角采用8根枕木定位,枕木之间填充放置杉木方满铺,砂石垫层为1M厚;开始沉井时,先将杉木条全部抽除,再用跳槽法对称抽取剩余八根刃角处的枕木,抽取时应及时回填和夯实,使沉井平衡后,才开始下沉:
 
  由井的中央向四周,每层挖土厚0.5M,在刃脚留1M宽台阶,随着深度的加深,摩擦力的加大,预留的土段便越来越短。
 
  沿井壁,分八个挖土区域,向刃脚方向逐层全面对称,均匀的削落台阶,每层削5—10CM。
 
  当土层经不住刃脚的挤压破裂,沉井便在自重作用下均匀破土下沉。
 
  三、下沉轴线控制及纠偏
 
   沉井基础的关键技术就是确保其平稳下沉,而下沉过程中井壁与土的摩阻力和井端阻力便是其关键因素,所以下沉时要及时了解各土层分部情况及摩擦系数等基本数据,要尤其注意的是侧壁摩阻力按深度排列是一个上下小、中间大的近似抛物线分部图(是由于沉井下沉到以定深度刃角处土体产生压力松弛区),下沉至某以临界深度后其将不再变化,此时将是最大侧壁摩阻力,可根据此经验公式来确定最大摩阻力Fo=-0.2352S2+7.8993S-14.452。而刃角端阻力的分布特征取决于土体的特征,土体为粘土与砂土交互时,端阻力将出现较大的波动,当土体为均质土时,下沉阻力较缓慢增加到一极限值,一般下沉阻力是总阻力中所占比例30%,随下沉深度加大而有所减小;据以上综述沉井下沉过程中要注重事前控制,指定详细全面的预前防范及处理方案。
 
   1.1从上述内容看出控制住刃角端阻力和池壁摩擦阻力也就解决防超沉及沉井不沉等问题,在施工前拟出防超沉、突沉对策:
 
   1)控制沉井内的取土量,以增加沉井内壁与土体摩擦阻力,刃角周围保持0.5-1M宽的土堤,它可以阻挡外侧砂土在动水作用下沿刃角涌入井内。
 
   2)增加刃角端承阻力,打入搅拌桩增加地基承载力,遇到流动性大的淤泥层采用高压注浆桩进行加固处理。
 
   3)降低地下水位,保持井内外压力平衡。
 
   下沉辅助对策:
 
  1)采用压重下沉要根据不同施工情况选择压钢轨、型钢、接筑混凝土、匀压砂袋垫层等方法。
 
  2)在刃角台阶以上池壁与土间注泥浆形成泥浆套或沉边灌入粗沙减小池壁摩擦阻力。
 
  3)在井壁中预先埋设的管道,下沉时由井外必喷射高压空气或水减阻。
 
   2.2在实际施工中我部也采取有效的控制纠偏方法及用纠偏模型进行观察与分析:
 
  在沉井下沉时以井筒的十字轴线点设置观测点,在井筒外池壁弹出十字控制线再采用垂球法吊于四点可直观的进行控制,而在井壁外侧标上高程标记,采用标尺测定及水准测量法对其下沉尺度进行控制,发现沉井偏移时立即纠正,但由于倾斜位移在沉井施工中经常发生的(挖土绝不可能完全对称及遇到地下不明硬质障碍物等不确定因素),所以也应及时指定
 
  纠偏方案,此处建模观察倾斜位移:
 
   由图可看出倾斜对位移产生了直接的影响,如何将沉井返回原位那就需要在同一平面内进行反向倾斜抵消原位移,这样看来从倾斜到归位需要2*h的深度,说明纠偏需要一定距离的挖土深度,纠偏是在下沉过程中进行,因此在接近设计标高应放缓下沉速度,不然出现倾斜的话就难以再就位了。
 
  那么在倾斜时准确测定和计算出将h值和X1X2,才能在反向纠偏的时候加以控制;
 
  我部沉井下沉之前在沉井外壁弹出十字线在倾斜时利用垂球法得出X1,
 
  已知X2(现场量出)和h1可求得a1,再根据正弦定理求出x4;
 
  用经纬仪在已倾斜池壁上定出沉井原始轴线,量出x3
 
  x4减去x3得出X反向的偏移距离
 
  至于下沉深度即可根据标高控制线测出,所以下沉时随行详细观察记录非常重要。
 
  四、结束语
 
   沉井由于占地面积小、挖土量少、施工方便、提供承载力大优点一直在桥梁墩台、地下泵房工程中广泛应用,随着技术的成熟也被应用于基坑围护结构等工程实践中,施工技术也将越来越全面,总而言之事前准备工作及方案要齐全,砂石垫层要密实,下沉中地下水位察看及轴线标高观测记录要仔细,下沉开挖顺序及速度要控制,出现倾斜要及时纠偏,封底程序要规范仔细。

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