沉井施工技术标准

1企业沉井施工技术标准1一般规定1.1沉井施工前应具备工程地质钻探资料、水文资料并根据现场情况对沉井进行施工计算。1.2沉井施工前应编制施工专项方案并向施工人员进行交底，并留有交底纪录。1.3沉井下沉前，应对周围的建筑物、构筑物和地下管线采取有效的保护措施，并在下沉过程中进行监视测量。1.4沉井所用的材料应进行检验，合格并取得监理工程师同意后方可用于工程施工。1.5施工前应制定工程施工的应急预案并进行演练。2沉井的类型及特点沉井的类型及特点见表2-1沉井的类型特点按沉井的横截面形状划分圆形单孔沉井井筒的受力合理，下沉时所受的摩阻力小，对沉井周围土体扰动小，内部空间有时不能充分利用。矩形单孔沉井矩形的四角有应力集中现象，空间面积可合理使用，下沉时易倾斜。椭圆形、菱形沉井、矩形多孔沉井对水流的阻力较小，有利于抵抗流水，在沉井内设几道纵、横交叉的内隔墙，使沉井成为刚度较好的空间结构，适用于平面尺寸大而重的地下构筑物。这种形状利于沉降均匀下沉。按其竖向剖面形状划分锥形沉井井筒下沉时所受周围土的摩阻力较小，必要时还可以在土体与井筒外壁间灌注触变泥浆、以减小井筒所受的摩阻力，井筒下沉时对其周围的土体扰动较大。柱形沉井井筒的整个水平断面几何形状及尺寸相同，下沉时对井筒周围的土体扰动较小，但所受摩阻力较大阶梯形沉井适用于沉井自重比较大、土质松软、预防沉井下沉过快的情况，或为了减薄井筒筒壁，以节省材料。2图1柱形图2锥形图3阶梯形图4圆形图5矩形图6多室形图7圆端形图8菱形3沉井的施工计算3.1整体稳定的计算整体稳定是指由于井内、外土体的高差达到一定程度后，井外土体在自重的作用下挤入井内而造成周围土体和沉井一起下沉。对软土地质应进行整体稳定的计算。验算采用瑞典条分法进行，计算土体稳定示意图见下图；ɑiOBDWiWiNiTiτibiWiXiEiTiNiEi+1Xi+1hizi图（5.2.1-1）用条分法计算土坡稳定示意图αiNi¦Αi计算公式采用：3式中Ks——稳定安全系数；R——圆弧的半径，（m）；L——弧长，（m）；W——滑动土块的重量，（KN）；C——粘聚力，Kpa；φ——土的内摩擦角，度；αi——第i土条底面中点的法线与竖直线的夹角，度；如验算不能满足要求，应采用搅拌桩或白灰桩对基底进行加固处理，处理后方可进行沉井的施工。3.2摩阻力的计算沉井下沉时，作用在沉井外壁上的土的摩阻力及其沿筒高的分布，应根据施工现场工程地质水文条件、井筒的外形及施工方法确定。3.2.1、极限摩阻力标准值的分布1、筒柱形沉井极限摩阻力标准值的分布见图3.2.1：2、外壁呈阶梯形极限摩阻力标准值的分布见图3.2.2：3.2.2极限摩阻力标准值的确定Ks＝R∑WisinαiR∑（cli＋Wiconαitanφ）I＝1nnI＝1图3.2.1图3.2.24施工现场各土层的极限摩阻力标准值应由勘察单位通过试验确定并提供勘察报告。没有勘察报告的可按土壤的类别按下表估算：序号土壤的类别f（Kpa）序号土壤的类别f（Kpa）1234砂卵石砂砾石砂土硬塑粘性土18—3015—2012—2525—50567可塑软塑粘性土流塑粘土、粘土泥浆套12—2510—153—5注：当采用泥浆助沉时：取f＝0.3—0.5KN/m2，当沉井外壁为阶梯形，在灌砂段可取f＝0.7—1.0KN/m2。3.2.3土体作用在沉井上的摩阻力的计算土体作用在沉井上的摩阻力可按下式计算：1、筒柱形沉井Tf＝π∑Dhifi，式中：D—沉井的外径（m）；hi—i土层的厚度（m）；fi—i土层的极限摩阻力标准值；对地面以下5米范围内为平均值（Kpa）。2、外壁呈阶梯形Tf＝π∑D1h1ifi＋0.6π∑D2h2ifi，式中：D1—阶梯沉井下部的外径（m）；D2—阶梯沉井上部的外径（m）；H1i—阶梯下部i土层的厚度（m）；H2i—阶梯上部i土层的厚度（m）；fi—i土层的极限摩阻力标准值；对地面以下5米范围内为平均值（Kpa）。3.3沉井下沉系数的计算沉井按自重下沉时，计算公式如下：G－Pfw/Tf≥Ks；式中：G—沉井自重（KN）；5Pfw—沉井承受的水的浮托力（KN）；Tf—沉井外壁承受的土的总摩擦力（KN）；Ks—下沉系数。Ks≥1.05，当沉井在软土层中下沉时，宜取1.05；在其他一般土层中下沉时，宜取1.15。3.4沉井施工过程中的抗浮稳定验算抗浮稳定验算应根据可能出现的最高水位进行计算，公式如下：Kw＝（G＋0.5Tf）/Pfw≥1.1—1.25；式中：G—沉井自重（KN）；Tf—沉井外壁的总摩阻力（KN）；Pfw—沉井承受的浮力（KN）；采用不排水下沉时，为沉井壁浸入水或泥水中的体积乘以水或泥水的比重；排水封底后，为沉井浸入地下水面的体积。Kw—沉井抗浮安全系数。一般取Kw≥1.1—1.25。3.5沉井的抗滑移和抗倾覆计算沉井下沉封底后，由于使用的需要，常开挖进、出水管道的基槽，或由于其他原因造成的沉井侧面土压力不均匀，因此需作抗滑移和抗倾覆计算，计算简图见右图。3.5.1抗滑移计算抗滑移计算公式如下：Kp＝（ηEp＋Tf）/Ea；式中：η—被动土压力利用系数。施工阶段取0.8，使用阶段取0.65；Ea—沉井外较高侧单位长度上的主动土压力（KN/m）；Ep—沉井外较高侧单位长度上的被动土压力（KN/m）；Tf—沉井底与土面间单位长度上的摩阻力（KN/m）；Tf＝fu×G/Lfu—摩擦系数，fu＝tgφ；G—沉井自重（KN）；L—垂直于D方向的长度（m）。抗滑移、抗倾覆计算简图6Ea＝γH2Ka/2－2cHKa＋2c2/γ；Ep＝γH2Kp/2＋2cHKp；Ka＝tg2（452－φ/2）；Kp＝tg2（452＋φ/2）；式中：γ—土的重度（KN/m3）；H—沉井外侧较高土体的高度（m）；h—沉井外侧较低土体的高度（m）；φ—土的内摩擦角（度）；c—土的凝聚力（Kpa）。3.5.2抗倾覆计算抗倾覆计算按下式公式进行：Kq＝∑Mk/∑Ma≥1.5；式中：∑Mk—沉井抗倾覆弯矩之和（KN.m）；∑Ma—沉井倾覆弯矩之和（KN.m）。3.6沉井内涌水量的计算3.6.1含水层为均质土时：Q＝KsUq；式中：Q—沉井总渗水量，m3/h；s—地下水面至沉井底面的距离，m；U—沉井刃脚周长，m；q—单位渗流量，即每延米刃脚周长在单位水头（等于1）作用下，当渗透系数为1时的渗流量，其值可由上图查得，m3/h；K—渗透系数，m/h。3.6.2缺地质水文资料时：Q＝Aq；式中：A—沉井底面积，m2；q—沉井每平方米底面积平均渗流量（见下图），m3/h。7基底面每平方米的渗水量序号土类土的特征及粒径渗水量（m3/h）1细粒土质砂，松软粉质土土的天然含水量＜20%，土粒径＜0.05mm0.14—0.182较密实的粘质土有空隙水的粘质土层0.15—0.253粘土质砂、黄土层、紧密砾石土细砂粒径0.05mm—0.25mm，大孔土质量800kg/m3—950kg/m3，砾石土空隙率在20%以下0.16—0.324中粗砂、利砾砂层砂粒径0.25mm—1.00mm，砾石含量在30%以下，平均粒径10mm以下，0.24—0.85粗粒砂、砾石层砂粒径1.00mm—2.50mm，砾石含量在30%—70%以下，平均最大粒径150mm以下，0.8—3.03.7砂垫层的计算1、承载力的验算1）、承载力验算公式承载力的验算按下式进行R＞q，式中：R—砂垫层的允许承载力（Kpa），q—素混凝土垫下的均布荷载KN/m2。2）、砂垫承载力的计算砂垫承载力特征值的计算公式fa＝mbγb＋mdγmd＋mcck；式中：fa—地基承载力特征值（Kpa）；mb、md、mc—承载力系数，按φk值由下表查取；8b—基础底面宽度（m），对于砂土小于3m时按3m取值；γ—基础底面以下土的重度KN/m3；γm—基础底面以上土的加全平均重度KN/m3；d—基础埋深（m）；ck，φk—基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力（Kpa）、内摩擦角标准值（0）。根据现场实际确定的相对密度，按右图进行内摩擦角的计算。2、砂垫层厚度、宽度的计算1）、砂垫层厚度的计算采用下式进行砂垫层厚度的计算：P≥G0/（L＋2hstanα）＋γshs；式中：P—砂垫层下地基土的承载力（KN/m2）；G0—沉井下沉前单位长度的重量（KN）；L—素混凝土承垫层的宽度（m）；h—素混凝土承垫层的厚度（m）；hs—砂垫层的厚度（m）；9α—砂垫层的压力扩散角（0），γs—砂的重度（KN/m3），一般为γs＝18KN/m3。砂垫层厚度的计算简图见图32）、砂垫层宽度的计算采用下式进行砂垫层宽度的计算B≥L＋2hstanα且B≥b＋2L式中：b—沉井刃脚踏面的宽度（m），B—砂垫层底面的宽度（m），L—混凝土垫的宽度（m）。3.8承垫层的计算采用素混凝土垫时，根据《混凝土结构设计规范》GB50010—2002附录A的规定，应进行抗压和抗弯强度计算。1、抗压强度计算抗压强度采用下式进行计算：N≤φfccA’c,式中:N—轴向压力设计值，即素混凝土垫上的荷载设计值（N）；φ—素混凝土构件的稳定系数；（本工程取1）fcc—素混凝土轴心抗压强度设计值（Mpa），（fc×0.8取用）A’c—混凝土受压区的面积（mm2）；fc—混凝土轴心抗压强度设计值（Mpa）。2、抗弯强度计算抗弯强度采用下式进行计算M≤γfctW，式中：M—弯矩设计值，即由沉井单位长度自重和模板等引起的地基反力对素混凝土垫产生的最大弯矩；γ—截面抵抗矩塑性影响系数，对矩形截面取1.55；fct—素混凝土轴心抗拉强度设计值（Mpa），（ft×0.55取用）W—抗弯截面系数。图3.砂垫层计算简图承垫层砂hhsα10ft—混凝土轴心抗拉强度设计值（Mpa）。3、荷载产生的弯矩的计算按均布荷载倒T梁进行计算，M＝qL2/2式中：M—单位长度上由沉井自重、模板等产生的弯矩KN.m；q—单位长度上由沉井自重、模板等在混凝土垫下部产生的均布反力KN/m2；L—混凝土垫悬臂最大长度（m）。计算简图见右图。4沉井施工4.1沉井制作场地4.1.1沉井在地面上施工时，为了减少下沉的深度，一般在沉井制作前开挖基坑，基坑的位置应根据设计的坐标确定，基坑底的平面尺寸应满足施工的需要。基坑底面四周应设断面不小于30cm×30cm的排水沟，并接入基坑内的集水井中，集水井应比排水沟深50cm，用排水泵将集水井内的水排到基坑外指定的地方。基坑开挖的深度应根据土质、地下水位、现场施工条件等确定。4.1.2沉井在浅水中施工时，可采用无围堰人工筑岛法和有围堰人工筑岛法，作为沉井制作和下沉的场地。1、无围堰人工筑岛法，即土岛。当在水深较浅（小于2m），流速较小（小于0.5m/s）时，水中筑岛宜采用填土筑岛。填筑的方法为从岛的设计位置中间开始向水中填土，逐步向四周扩展；在靠近岸边的半岛水中筑岛时，应从岸边平行向前推进填筑。筑岛材料宜用粘土、砂质粘土、中粗砂等，不得使用细砂、淤泥和大块砾石等。2、有围堰人工筑岛法，围堰的构造应简单，强度、稳定性、防冲和防渗应符合设计的要求，并便于施工、维修和拆除。常用的有草袋围堰、板桩围堰、石笼围堰等。4.1.3沉井地基处理1、当地基承载力不能满足制作沉井的需要时，刃脚下应铺设垫木或混凝土承木垫刃脚混凝土垫图1混凝土垫计算简图11垫层，并根据计算决定是否在其下铺砂垫层。2、当地基承载力可以满足制作沉井的需要时，可采用土胎模或砖模做刃脚。4.2沉井井筒4.2.1刃脚的制作1、刃脚的支模沉井刃脚的支模方法视沉井自重、施工荷载和地基土的承载力等情况，分为垫木支模、混凝土承垫层支模和土模，其适用范围见下表：支模方法适用范围垫模支模适用较大较重的沉井，在软土的地基上制作混凝土垫支模适用于中、小沉井的制作土模适用于土质好，重量轻的小型沉井3、井壁的制作1）、模板施工模板一般采用18cm厚的胶合板；6×8cm的木内楞，间距0.2—0.3m；双扣件式钢管，间距0.5—0.6m；用φ12—φ16螺栓对拉固定。有抗渗要求的，在螺栓中间应设止水板。2）、钢筋（1）、钢筋的加工应符合设计