【正文】 kn) 地基承載力 （ kn/m2） 沉井 浮重 下沉系數(shù) K=G/(T+R) h(m) f1=U*()*f0 底梁刃腳斜面掏空 底梁掏空 A=(m2) 刃腳斜面不掏空 A=(m2) ▽ (粘土 )起沉標(biāo)高 0 0 0 ▽ (粘土 ) ▽ (灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 ) ▽ (灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 ) 第一次下沉標(biāo)高 ▽ (灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 ) 第二次下沉標(biāo)高 不排水下沉?xí)r井內(nèi)水位在 。 下沉系數(shù)分析 下沉中土層與井壁的總摩阻力計算 沉井下沉?xí)r，土層與井壁的總摩阻力按下式計算： T=UA 式中： U—井壁的外圍周長 （ m）； A—單位周長摩 阻力（ KN/m）， A=（ ） f 其中 為地下水位標(biāo)高 f—單位面積摩阻力 20（ KN/m2）； H——沉井下沉深度（ m）。 經(jīng)計算： σ 下 =133/(+2) =； 下臥層 復(fù)合地基 極限 承 載力 為 80 Kpa， 其承載力能滿足施工要求。 沉井刃腳砂墊層及下臥層驗算： 沉井二次制作時砂墊層和下臥 層的承載力驗算 沉井 第一 次制作高度為 ，砂墊層厚度需確保沉井在制作時砂墊層及下臥層 沉井頂管專項方案 10 滿足承載力要求 ，以保證沉井制作時的要求。 e、 封底時采用分格對稱 進(jìn)行水下混凝土澆注，封底時保持沉井內(nèi)外水位平衡，杜絕存在水頭差，影響封底質(zhì)量。并且沉井水封底時由于浮力的作用可有效減輕沉井的自重，減小對基底土層的影響。并通過在下沉過程中及時調(diào)整氣幕對沉井四壁的供氣量，達(dá)到控制沉井側(cè)壁摩阻力的目的，從而滿足沉井糾偏和下沉的要求。沉井下沉過程中應(yīng)加強監(jiān)測，及時糾偏。 沉井施工流程 沉井頂管專項方案 8 工程的特 點和難點 本工程中的沉井細(xì)而高，根據(jù)規(guī)范要求及我公司對沉井施工的經(jīng)驗，沉井制作高度在下沉前不宜超過沉井的短邊長度。第二次井壁制作從 至 + m，高 度 ，然后下沉至 。 工作井和接 收 井施工分 二 次 井壁制作，二次下沉。 根據(jù)勘察資料揭示， 層夾薄層粉砂較多，在一定 水頭的 動水壓力作用下易產(chǎn)生流砂管涌現(xiàn)象，影響基坑安全 。淺層潛水地下水水位埋深 ~ 左右，高程為 ~。 ○ 3 2 灰色粉質(zhì)粘土夾粉土 ~ ~ 土質(zhì)不均，粉粒含量局部較高軟塑 ~流塑，稍有光澤，韌性高，干強度高，無搖震反應(yīng)。地基土承載力一般為 5065KPa，整體強度低壓縮性高，天然工程地質(zhì) 條件較差，主要工程地質(zhì)問題為：區(qū)內(nèi)地下水位較高，淺層淤泥質(zhì)土處于飽和狀態(tài)，具有含水量高、壓縮性高、強度低的特 征，容易造成道路地基沉降。 當(dāng)沉井下沉系數(shù)偏小時可開啟空氣幕系統(tǒng) 助沉，而不宜采用掏挖刃腳下土體的方式助沉，以防止沉井產(chǎn)生突沉。 工作井內(nèi)凈尺寸 直徑 *平均 深為 8m*（深為砼井壁頂 至井 刃腳底 ），接收井內(nèi)凈尺寸 直徑 *平均 深為 *， SWM 工法圍護(hù)井內(nèi)凈尺寸長度 *寬度 *樁長 為 5m*5m*15m，騎馬井內(nèi)凈尺寸直徑 *平均深為 1m*（深為現(xiàn)狀道路標(biāo)高至井流水標(biāo)高） 。沿線設(shè) 3 座工作井， 3 座接收井和 1 座SWM 工法圍護(hù)井， 8 座騎馬井。 沉井下沉采用不排水下沉 方法 ，不排水下沉取土方式為空氣吸泥機出土下沉，同時配潛水員水下沖泥配合。 沉井頂管專項方案 6 第二章 地質(zhì)條件 工程地質(zhì)性質(zhì) 根據(jù)地基土的成因、年代及物理力學(xué)性質(zhì)，場地勘察深度 25m 范圍內(nèi)土體主要為 海積相淤泥質(zhì)土，表層硬殼層大部分地段缺失，屬典型軟土地基。 ○ 2 灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 ~ ~ 流塑 ，偶含腐植物及貝殼碎屑，局部為淤泥質(zhì)粘土，有光澤，韌性高，干強度高，無搖震反應(yīng)。 地下水特征 場地勘察深度范圍內(nèi) 地表水系發(fā)育，地下水類型有淺層潛水、承壓水。 根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，地下水水位受季節(jié)影響較大，地下水年變化幅度 米左右。 本方案以 W2302接收井 為例，其平面最大外包尺寸為直徑 高 ，刃腳至頂板高度為 h=。 以 W2302接收井為例 刃腳制作高度從 至 ，高度為 ，第一次井壁制作高度從 至 ，高度 ，然后下沉至 。 沉井四周設(shè)環(huán)形施工便道，寬度為 6m，保證重型施工機械設(shè)備行走，沿沉井的邊側(cè)搭設(shè)鋼筋加工場、模板拼裝場地、臨時堆場 ，硬化地坪 。沉井第一次 和 第二次下沉 都 采取不排水下沉，封底采用澆注水下混凝土封底。 由于沉井高度較高， 因此沉井下沉過程中應(yīng)加強測量，并注意兩側(cè)對稱出土，防止沉井下沉中產(chǎn)生位移、扭轉(zhuǎn)，以保證沉井順利下沉和減少沉井下沉對周邊土體的擾動。 沉井終沉后刃腳座落在 ○ 4 2層 灰色 粉 質(zhì)粘土層上，因該層土土質(zhì) 較差，為保證沉井順利下沉至底標(biāo)高，防止沉井超沉，應(yīng)通過以下手段加以控制： a、根據(jù)設(shè)計要求在沉井封底時考慮采用水封底，通過控制井內(nèi)水位來平衡井內(nèi)外水位高差，防止流砂的產(chǎn)生。 d、 下沉?xí)r井體與土體之間空隙應(yīng)灌砂 ,隨沉隨灌。 工作井和接收井 第一節(jié)制作高度 分別 為 、 。 σ 下 =G/（ B+2Htgθ） + Hγ 砂 ≤[σ] G—每延長米沉井自重（ KN/m）； B—刃腳下素砼墊層寬度（ m）； tgθ—砂墊層內(nèi)摩擦正切值，取其內(nèi)摩擦角為 度； H—砂墊層厚度，取 γ 砂 —砂容重取 16KN/m3 注： 砂墊層厚度小于 1m 時，可 不考慮砂墊層本身附加重力。 經(jīng)計算： K2=(G B1)/(T+ R1+ R2)=＜ 1 滿足沉井接高穩(wěn)定性要求。 下沉系數(shù)分析見下表。1mm。 角度測設(shè) 角度觀測采用全圓測回法進(jìn)行，測回數(shù)及測量限差與方格網(wǎng)角度觀測要求相同。 基坑開挖 為減少沉井下沉深度，降低施工作業(yè)面，采取在基坑中制作沉井，基坑開挖深度為 米，考慮到放坡支模操作等工作的需要，基坑底邊比沉井周邊寬 米，按 1： 1 放坡。 基坑開挖過程中，應(yīng)利用排水溝結(jié)合集水坑進(jìn)行排水。 素砼墊層澆筑 為了擴大沉井刃腳的支承面積，減輕對砂墊層的壓力，在砂墊層上鋪上一層C20 素砼墊層，素砼墊層的厚度為 20cm。 腳手工程 本工程的特點是沉井制作與下沉交替施工，因此沉井外腳手與內(nèi)腳手的搭設(shè)有所不同。沉井內(nèi)腳手的搭設(shè)平臺是在沉井井壁的預(yù)埋件上焊接牛腿，牛腿上焊接 32 號槽鋼 4 根，組成方框架平臺。 模板工程 模板工程 模板拼裝、圍令、立筋應(yīng)按模板 的翻樣圖施工，模板要有腳手架提供操作立模條件，予埋件及穿墻洞應(yīng)在內(nèi)模架立后完成，并應(yīng)確保其位置、標(biāo)高、軸線的正確。為防止?jié)岔艜r爆模，在水平加固模板用的 2Φ25 鋼筋兩端接頭處上點焊，所有拼縫及模板接縫處要逐個檢查嵌實，防止漏漿，模板架立好后應(yīng)請業(yè)主、監(jiān)理工程師進(jìn)行驗收，驗收重點是平面尺寸和斷面尺寸，平整度，予埋件、穿墻洞等項目。 模板 支架 穩(wěn)定性驗算 采用內(nèi)部振搗器振搗新澆筑砼側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值，按下列二式計算，并取兩式中的較小值： F1=189。 ⑴ 荷載計算： ① 新澆筑砼對模板側(cè)壓力計算： F1=53189。 ⑶ 豎背肋的計算 豎背肋是支承在橫背肋上的連續(xù) 木方。= δ=Mmax/WX=㎝ 179。 ⑷ 橫背肋的計算 橫背肋是支 承在豎背肋上的連續(xù)鋼筋 。 為了保證本工程施工質(zhì)量，對上崗操作人員進(jìn)行嚴(yán)格培訓(xùn)，培訓(xùn)合格者方可上崗操作，特別在本工程中所采用有閃光對焊接頭，上崗人員須進(jìn)場試件考核，合格者方可上機作業(yè)，做到萬無一失，確保焊接接頭質(zhì)量。 1）鋼筋進(jìn)場必須要有質(zhì)保書，進(jìn)場、后對原材料按規(guī)范要求進(jìn)行試驗，無證或試驗不合格的鋼筋嚴(yán)禁使用，需要替代其他規(guī)格品種的鋼筋必須要設(shè)計單位認(rèn)可及符合規(guī)范有關(guān)規(guī)定。砼澆筑時澆筑的自由高度不應(yīng)大于 2m，如超過 2m應(yīng)加串筒澆筑。 每次澆筑砼前充分做好準(zhǔn)備工作，每次澆砼根據(jù)規(guī)范做好坍落度抗?jié)B、抗壓的試驗工作。 施工縫處理，在沉井上、下節(jié)井壁間設(shè)置施工縫，施工縫表面砼鑿除松散部分，并用水沖清，充分濕潤，但不得有積水， 并在井壁內(nèi)設(shè)置鋼板止水條 。 回填砂工程 在第一次下沉結(jié)束后，應(yīng)立即井內(nèi)回填黃砂，增加井體內(nèi)壁磨 阻力，保持井體內(nèi)外壓力平衡。采用我公司自制的專用沖吸設(shè)備出土下沉。 空氣吸泥器包括約 500mm600mm 的圓柱狀空氣箱、 Ф200mm 吸泥管、Ф50mm 進(jìn)氣管，并有二根 Ф50mm 的高壓射水管，在空氣吸泥器上打設(shè)直徑為Ф5mm小眼孔，其中孔眼總截面積為進(jìn)氣管 截面積的 ～ 倍。 a、增大水槍壓力，加大破壞該土層的力度。 沉井頂管專項方案 20 e、吸泥器底部設(shè)置水平水槍，增大破壞范圍。 i、分析高差、位移等資料，及時糾偏。當(dāng)沉井偏斜達(dá)到允許值有 1/4 時必須糾偏。 氣龕是空氣系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)施，它直接決定空氣幕的使用效果，氣龕是預(yù)設(shè)在沉井外壁上的凹槽，空氣幕氣孔即開口于此，它對噴氣孔有保護(hù)作用，并便于由噴氣孔射出的高壓氣擴散，沿沉井壁上升，形成氣幕，本工程采用倒梯氣龕設(shè)置在沉井外壁 10cm 的砼層內(nèi)，氣龕排列在水平方向以 為標(biāo)準(zhǔn)間距，相鄰兩層氣龕交錯布置，垂直方向按 間距布置，考慮 到氣龕位置如放的過低，可能會導(dǎo)致高壓氣流沿刃腳底進(jìn)入井內(nèi)引起翻砂，因此氣龕在離刃腳 2m處開始布置，由于接近地面一段，氣體會沿井壁冒出故離地面 4m 范圍內(nèi)不布置氣龕，為便于施工壓氣和糾偏，全部氣龕沿沉井周向劃分為若干個組，每組均有獨立的豎向供氣支管供氣。 空氣機及氣包：空壓機采用 10m3空電動空壓機 1 臺， 6m3氣包 1 只。 尤其是本工程中沉井開始時的下沉系數(shù)較大，在施工時必須慎重，特別要控制好初沉，盡量在深度不深的情況下糾偏，符合要求后 方可繼續(xù)下沉。 沉井頂管專項方案 22 如在下沉過程中發(fā) 生下沉困難，一般常采用在沉井刃 腳 斜面、刃腳底掏土的方法助沉。 造成沉井產(chǎn)生傾斜偏轉(zhuǎn)的常見原因： 1）沉井刃腳下土層軟硬不均勻； 2）沒有均勻除土下沉，使井孔內(nèi)土面高低相差很多； 3）刃腳下掏空過多，沉井突然下沉，易于產(chǎn)生傾斜； 4）刃腳一角或一側(cè)被障礙物擱住，沒有及時發(fā)現(xiàn)和處理； 5）由于井外棄土或其他原因造成對沉井井壁的偏壓； 糾偏方法 沉井在下沉過程中發(fā)生傾斜偏轉(zhuǎn)時，應(yīng)根據(jù)沉井產(chǎn)生傾斜偏轉(zhuǎn)的原因，可以用下述的一種或幾種方法來進(jìn)行糾偏。隨著沉井的下沉，在沉井高的一側(cè)減少刃腳下正面阻力，在沉井低的一側(cè)增加刃腳下的正面阻力，使沉井的偏差在下沉過程逐漸糾正，這種方法簡單，效果較好。因此，當(dāng)沉井下沉深度較大時，若糾正沉井的偏斜，關(guān)鍵在于破壞土層的土壓力。 沉井頂管專項方案 23 3）壓重糾偏 在沉井高的一側(cè)壓重，最好使用鋼錠或生鐵塊，這時沉井高的一側(cè)刃腳下土的應(yīng)力大于低的一側(cè)刃腳下土的應(yīng)力，使沉井高的一側(cè)下沉量大些，亦可起到糾正沉井傾斜的作用。封底時注意保證沉井在封底時的穩(wěn)定。由潛水員配合測量出土面高度，繪制出土面高程圖，進(jìn)行針對性清基。導(dǎo)管拼裝長度約 18m 左右，用砼提升機架起吊。球塞安放時球塞中心應(yīng)在水面以上，在球塞上部先鋪一層稠水泥砂漿，使球塞潤滑后，再澆砼。在水下砼澆筑過程中，導(dǎo)管的提升也是一個關(guān)鍵問題，做到慢提快落，并嚴(yán)防將導(dǎo)管拔出混凝土外的事故發(fā)生，導(dǎo)管插入砼內(nèi)深度一般控制在 1m 以上為宜，當(dāng)漏斗已達(dá)到最大高度不能再提升時，可拆卸上部的短管，以縮短導(dǎo)管的長度。 在澆筑工作快要結(jié)束時，可采用流動性較大的砼，但不應(yīng)改變水灰 比，并適當(dāng)增加導(dǎo)管埋在砼內(nèi)的深度。 （ 7）封底砼達(dá)到強度后，將井內(nèi)的水抽干，并將高 出底板底標(biāo)高的素混凝土鑿除。 騎馬式沉井施工方法 根據(jù)設(shè)計本工程主干管由于井距太長，為方便工后檢查，在長距離頂管之間加設(shè)騎馬式沉井，共設(shè) 8 只，規(guī)格為φ 1000mm，所有沉井均采用防沉降井蓋。 （ 2）管底注漿加固 16厚鋼板，外側(cè)刷環(huán)氧瀝青一度注漿區(qū)剖面圖磚砌檢查井上層平面圖下層平面圖鋼套筒支管接入 沉井頂管專項方案 26 為保證施工過程中和完工后騎馬井處管段不致因上部壓力而產(chǎn)生下沉，影響排水，騎馬檢查井特殊管段位置進(jìn)行注漿處理。 （ 3）沉井下沉 由于騎馬井下