沉井施工技术

“沉井施工技术”在工程中的应用杨进1晁永飞2摘要：本文综合阐述了“沉井施工技术”的形式，设计要点、使用范围、施工工艺及经济效果的比较。结合对“顾北煤矿翻矸系统”项目的设计与施工，说明改技术是一种性能、价格比较优越、工期或成本均占优势的结构体系，具有一定的社会经济价值。关键词：沉井钢滤鼓一、沉井技术简介：1.沉井的原理及类型：沉井是矿深基础和地下构筑物的一种施工工艺，施工时先在地面或基坑内制作开口的钢筋混凝土井身，待其达到规定的强度后，在井身内部分层挖土运出。随着挖土和土面的降低，沉井井身藕其自重或在其他措施协助下克服与壁间的摩擦力和刃脚反力，不断下沉，直至设计标高就位，然后进行封底，按平面形状沉井分为方形，圆形、矩形、多边形等，主要取决于其用途。由于圆形沉井受力性能好，易于控制下沉，应用最多。2.沉井的设计要点与构造要求（一）结构布置原则：○1沉井的方案设计可遵循现有的《钢筋混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）《建筑抗震设计规范》（GB50011—2002）执行。○2井筒底部设置刃脚，呈马蹄形，角钢护角。○3井筒刃脚上部内壁设置止水凹槽，深度100～150mm，高度等于沉井底板的厚度。○4沉井顶部设置井字梁板，以增加沉井的刚度。○5沉井底板设置有集水坑，满足使用日后排水的功能要求。（二）一般构造要求：○1混凝土强度等级≥C25，抗渗等级≥S8○2沉井井壁及底板厚度的确保原则：井壁厚度一般为井筒高度的1/10～1/15h（h为井筒高度），底板厚度≥1.1井壁厚度。○3底板与井壁相接处周圈设置100～150mm，450～600斜八字角。○4井壁在刃脚外缘处缩进50～100mm。呈圆柱带台阶形，减少下沉时的摩擦阻力。（三）沉井技术的适用范围：○1工业建筑的深坑，如料坑、翻车机室等。○2设备基础、水泵房、桥墩。○3顶管的工作井，沉地下室、取水口。○4场地狭窄距离已建建筑物距离近，并且基础埋深小于待建建筑物，避免基础座在回填土上进行处理基土而增加造价。二.“沉井施工技术”在顾北煤矿（淮南矿业集团）饭矸系统工程中的应用。1.工程概况：本工程位于副井提升机房附近。距离约6m，钢筋混凝土圆柱形筒，圆筒内径7m，外径8.2m，壁厚600mm，井筒长度11m，底板厚度700mm底板边口设有一集水坑800×800×1000mm，井筒上口井字梁尺寸为250×700mm，平台板厚100mm，井筒底部设有刃脚，角钢护角。抗震设防烈度为6度。2.施工工艺及注意事项：2.1.施工工艺流程：平整场地→测量放线→开挖基坑→铺沙垫层和垫木砌刃脚砖座→沉井浇筑→布设降水井点或挖排水沟集水井→沉井下沉封底→浇筑底板砼→施工内隔墙、梁板，顶板及辅助设施。2.2.施工技术措施及注意事项：2.2.1.测量定位放线经复核无误后，按1；0.5放坡，用反铲挖掘机挖至地下水位标高以上500mm左右，人工配合清理土方。2.2.2.降水井的布置：沿基坑边距离2m左右，均匀布置，20m深，Ф400管井降水井6个，用Ф50潜水泵24h不间断排水，保证地下水位降至设计板底标高下500mm以上。2.2.3.刃脚支设改变了垫架法、砌砖法及挖土胎模法的支设，采用砼垫层法，即以沉井的圆心为圆心，制作环带形垫层，内径为设计沉井R外-300，外径为R外+200，砼强度等级为C10、厚度100。经过验算可满足承载力的要求。在沉井下的沉前对称拆除砼垫层。2.2.4.井壁支模采用定型组合钢模板，外模采用300mm钢模板，内壁采用250mm钢模板，也就是说外钢模比内壁钢模宽50mm，不符合模数处，用100mm宽钢模调整，用Ф8拉结片，中部焊-3×30×30mm止水环，改变以往采用100宽组合钢模板，Ф12对拉螺栓加固的方法。附图见后页。利用相交弦定律AB×BC=BF×DB，AB=BC=150mm，假设BD=x，则BF=8200-x，所以x×（8200-x）=150×150，x=1.37满足近似圆弧的要求。验证外壁用300mm宽钢模板内壁用250mm宽钢模板组合满足施工规范质量要求。2.2.5.砼井筒高度一般在9~10m，井壁在刃脚处常缩进50mm~100mm，并且井筒高度大。所以砼井筒施工时常在中部留一条水平施工缝，井筒混凝土分两次浇筑完毕。施工缝中部采用—3×200mm予留钢板止水带比以往留凹凸槽止水，效果更佳。2.2.6.沉井下沉过程中，垂直度轴线位移的控制方法，在沉井外部地面布置纵横，十字中心控制线，井筒筒壁外形竖向弹好墨线，在墨线边取其中三根粘挂三把钢卷尺，下底标高统一在同一标高处，用水平仪即可从钢卷尺上直接读数，勿需用塔尺测量，因为筒壁高，用塔尺测量标高不方便，不安全，在井筒内挂线坠控制挖土，只能定性观测，这样就可以定量观测，以确定挖土的厚度，来控制沉井的下沉。混凝土井筒制作完毕，刃脚部位混凝土达到设计强度75%后，开始挖土下沉，挖出的土用QTZ31.5塔吊作为垂直运输设备，现场自制两个铁簸箕吊土。铁簸箕按示意图制作（图见后页），这样机械人员都得到充分利用，效率相当高。2.2.7.沉井采用干封底，当沉井下至设计标高后，下一道工序是进行封底，沉井底板一般情况下都设计有永久性钢筋砼集水井，长度，宽度，深度一般在1m左右，并且还设计有0.5~1.5m厚的反滤层.在封底过程中,不可避免或大或小存在地下水的情况,将影响封底工作的顺利进行,由集水坑位置处放身状挖300×300mm的排水盲沟，填以卵石或碎石作滤水，在集水坑中部位置处人工掏挖一个Φ500深800mm的集水坑，坑中部安放一个Φ300~350，长约1.2m，下部500mm四周钻密目孔，下底用10mm厚钢板焊实的滤鼓，然后在钢管周围填以碎石或卵石滤水，滤鼓上口比设计集水井砼标高高20mm，在滤鼓内安装一个Φ50mm的高压潜水泵，将地下水排除，然后按设计图纸的集水井的尺寸要求，砌砖模，待砌砖体强度达到一定的要求后，向沉井内填充卵石反滤层，至刃脚凹槽口下100mm处，然后浇筑砼垫层，待垫层强度达到1.2Mpa后，上人进行清理干净凹槽内杂物，进行底板筋的安装和砼的浇筑。待底板砼强度达到设计强度70%以后，即可停止抽水，取出水泵。事先制作一个圆形钢盖板厚度10mm以上，直径比钢管小15~20mm，由技术熟练电焊工快速将滤鼓上口焊牢，不得出现渗水现象，然后将集水坑内的余水用海绵吸干净，在集水抗底板上，浇筑一层厚约50mm的细石砼，内配Φ6＠200钢丝网片，作为钢鼓滤的保护层。3.沉井施工技术在工程中的运用的效果○1土方开挖量小，一般翻车机房沉井挖出方量在1000m3左右，如果采用常规方案设计施工，基坑深度在1.2~14m左右，进行放坡开挖，需放三级台阶挖土，挖方量达到20000m3左右，同样，回填土方量也减小。②可在地质，水文复杂地区施工安全系数高，不会塌方，深基坑易出现边坡失稳，造成塌方事故的出现。而沉井避开了此现象的出现。③施工不需要复杂的机具设备。④可在狭窄条件下施工较深的地下工程，对周围的环境影响很小，特别是附近有已建工程或待建工程基础埋深浅的工程，不能座落在回填土，用沉井施工，否则需加深基础及处理基土的问题，大大提高新建工程的成本。⑤施工工期缩短三分之一，按常规设计施工需两个月，采用此方法只需40天。⑥施工成本降低，仅土方开挖与回填土土方两项可降低费用20万左右，用拉结片加固比用对拉螺栓加固，每根成本降低2元，并且无需钻眼，不损伤模板，发生赔偿事故的出现。降低成本约2万元。⑦在砼垫层上，宽度约500的圆环带，比用垫架法，砖砌垫座法和土模法均省力，省料，并降低成本50%左右。俯图：