張笑珠

沉井在廠房?jī)?nèi)的應(yīng)用

張笑珠

以安徽蕪湖某廠房新壓機(jī)基礎(chǔ)工程為例,介紹了沉井施工方法在廠房?jī)?nèi)的應(yīng)用,分別闡述了沉井施工技術(shù)方案,流程及沉井下沉工序,并對(duì)施工過程中不可預(yù)見因素的處理進(jìn)行了簡(jiǎn)要說明,以期為今后同類工程提供指導(dǎo)。

沉井,廠房,下沉量,注意事項(xiàng)

0 引言

沉井施工方法是先在地表制作成一個(gè)井筒狀的結(jié)構(gòu)物(沉井),然后在井壁的圍護(hù)下通過從井內(nèi)不斷挖土,使沉井在自重作用下逐漸下沉,達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高后,再進(jìn)行封底、構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種施工方法。技術(shù)上比較穩(wěn)妥可靠,挖土量少,對(duì)鄰近建筑物的影響比較小,沉井基礎(chǔ)埋置較深,穩(wěn)定性好,能支承較大的荷載。沉井廣泛應(yīng)用于橋梁、煙囪、水塔的基礎(chǔ);水泵房、地下油庫(kù)、水池豎井等深井構(gòu)筑物和盾構(gòu)或頂管的工作井。沉井在室外作業(yè)較多,室內(nèi)大型的沉井基礎(chǔ)并不多見。本文針對(duì)沉井在廠房?jī)?nèi)施工作了較為詳細(xì)的記錄。

1 工程概況

安徽蕪湖某廠房原有壓機(jī)不能滿足使用需要,其基礎(chǔ)相應(yīng)調(diào)整,需要破除重建。原有四臺(tái)壓機(jī)基礎(chǔ)基底標(biāo)高分別為-3.245m,-3.245m,-4.268m,-4.268m,原有廠房基礎(chǔ)埋深大部分為-4.5m,個(gè)別為-6.5m。新壓機(jī)基礎(chǔ)(沉井)外包平面尺寸為38.6m×11.6m,刃腳底標(biāo)高為 -10.5m,底板頂標(biāo)高為 -6.5m,側(cè)壁厚 1.5m,沉井內(nèi)設(shè)置三道橫支撐、兩道三角形支撐,支撐鋼管為 φ219×6,底板以上高度為 6.5m,底板以下高度為 2.5m,底板厚 1m,沉井側(cè)壁、底板、頂板均采用 C30S8混凝土,底部采用C15混凝土封底。距原有廠房圍墻 3.9m,距正在使用的 2 000 t壓機(jī)基礎(chǔ)(基底標(biāo)高 -8.5m)3.0m。該工程工作面小,在施工過程中要保證不擾動(dòng)廠房柱基礎(chǔ),確?；硬凰?廠房柱基礎(chǔ)不滑移、不傾斜、不沉降,確保廠房安全。

2 工期

2007年 8月 28日～2008年 1月 3日,總工期日歷天數(shù) 129 d。

3 質(zhì)量

合格,各項(xiàng)指標(biāo)在允許誤差范圍內(nèi)。

4 沉井的主要施工技術(shù)措施

主要針對(duì)沉井下沉作詳細(xì)說明。

4.1 技術(shù)方案

因沉井在廠房?jī)?nèi)施工,為防止廠房?jī)蓚?cè)的設(shè)備基礎(chǔ)和廠房北側(cè)的柱基及東南側(cè)基坑開挖線以外的坑壁在沉井下沉?xí)r不受到影響,采用在原廠房北側(cè)沿柱基礎(chǔ)承臺(tái)打一排間距為 0.5 m、長(zhǎng)4m～6m的 14號(hào)槽鋼樁,在沉井制作時(shí)對(duì)第一層 -4 m以上開挖后的坡面進(jìn)行擋土。由于部分地基為回填土,整個(gè)地基承載力不均勻,為防止沉井在下沉施工過程中側(cè)壁產(chǎn)生裂縫,故在沉井施工中對(duì)刃腳內(nèi)側(cè)采用磚胎模來增加上層混凝土的承載力。

4.2 施工流程

沉井放樣→墊層→測(cè)量放線→磚胎模砌筑→刃腳鋼筋→沉井內(nèi)鋼筋→內(nèi)模板→鋼筋隱檢→外模板→澆筑沉井混凝土→養(yǎng)護(hù)→拆模板。

磚胎模、輔助墊層拆除,鋼支撐焊接。

沉井井內(nèi)挖土方,下沉到 -10m。

4.3 沉井下沉

4.3.1 沉井下沉準(zhǔn)備工作與驗(yàn)算

沉井下沉前應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)外觀檢查,檢查混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B等級(jí),并根據(jù)勘測(cè)報(bào)告計(jì)算極限承載力,計(jì)算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系數(shù),作為判斷各個(gè)階段可否下沉,是否會(huì)出現(xiàn)突沉,以及確定下沉方法及采取措施的依據(jù)。

沉井下沉應(yīng)具有一定強(qiáng)度,第一節(jié)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%,其余各節(jié)達(dá)到 70%以后方可開始下沉。

沉井下沉必須克服井壁與土間的摩擦力和地層刃腳的反力,根據(jù)勘察和本工程地質(zhì)情況,本工程采取排水下沉。沉井制作在擬定高度后、下沉前,應(yīng)驗(yàn)算下沉系數(shù),公式如下：

K=(Q-B)/(T+R)=(Q-B)/[(3.14×D×(H-2.5)f+R]。

其中,K為下沉安全系數(shù),一般應(yīng)大于 1.15;Q為沉井自重及附加荷重,kN;B為被井壁排出的水重,kN,采取排水下沉?xí)r,B=0;T為沉井與土間的摩擦力,kN;D為沉井外徑,m;H為沉井下沉高度,m;R為刃腳反力,kN,如采取將刃腳底面及斜面的土方挖空,則R=0;f為井壁與土的摩擦系數(shù)(即單位面積的摩擦力的平均值),從有關(guān)規(guī)定及勘察資料查得。

根據(jù)計(jì)算,本沉井下沉系數(shù)為 1.4,大于 1.25,達(dá)到沉井下沉要求。當(dāng)下沉系數(shù)較大時(shí),可在沿井壁外周回填相應(yīng)的土方,增大總摩擦力。

4.3.2 磚胎模及墊層拆除

磚胎模及墊層拆除是沉井下沉的開始,是下沉過程中重要工序之一,由于此項(xiàng)工作突擊性強(qiáng),磚胎模及墊層拆除工序需要在2 d～4 d內(nèi)全部拆除。磚胎模及墊層拆除時(shí)從側(cè)壁長(zhǎng)的兩側(cè)向中間擴(kuò)散拆除,并且是跳槽拆,每3m～5m為一槽。

沉井混凝土達(dá)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度 100%時(shí)分區(qū)、分組、依次、對(duì)稱、同步地拆除磚胎模及墊層,拆除過程中加強(qiáng)觀測(cè),注意下沉是否均勻。

4.3.3 排水下沉挖土方法

采用小型挖機(jī)配合人工,挖土?xí)r對(duì)稱均勻進(jìn)行。從沉井中間開始逐漸挖向四周,每層挖土厚 0.4m～0.5m,沿刃腳周圍保留0.5m～1.2m土堤,然后再沿井壁每 2m～3m一段向刃腳方向逐層全面、對(duì)稱、均勻削薄土層。因本工程土質(zhì)較硬,采用吊車把小挖機(jī)吊入挖土,其開挖斷面及開挖過程實(shí)際組圖見圖 1。

4.3.4 下沉量觀測(cè)

在沉井模板拆除后、磚胎模及墊層拆除之前,由測(cè)工進(jìn)行刃腳高程測(cè)量和沉井中線測(cè)量,在沉井四角井壁上做出標(biāo)記,繪出沉井中線標(biāo)記。磚胎模及墊層拆除時(shí)對(duì)沉井四角高程變化觀測(cè),如發(fā)現(xiàn)沉井向一側(cè)傾斜過大時(shí),應(yīng)采取措施。

4.3.5 沉井封底

沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高經(jīng) 2 d～3 d下沉穩(wěn)定,并經(jīng)觀測(cè)在 8 h內(nèi)累計(jì)下沉量不大于 10mm時(shí)進(jìn)行封底。封底應(yīng)干封,分格對(duì)稱進(jìn)行。本工程實(shí)際采用砂與水泥拌合物滿輔鋪后再進(jìn)行封底。

4.3.6 沉井下沉過程中注意事項(xiàng)

1)沉井下沉位置的正確與否,在開始 0.5m以內(nèi),要特別注意保持平面位置與垂直度的正確,避免繼續(xù)下沉?xí)r不易調(diào)整。

2)為減少下沉的摩阻力和下沉?xí)r側(cè)壁四周土方的滑移對(duì)廠房結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,在沉井的外壁先填砂至刃腳頂部,隨下沉隨填砂,這樣可以減小側(cè)壁土方滑移對(duì)原廠房的影響。

3)挖土一定分層進(jìn)行,防止鍋底挖得太深或刃腳挖土太快而突然下沉傷人。在挖土?xí)r,絕對(duì)不允許刃腳處有人操作或穿行,以避免刃腳處切土太快傷人。

4)在沉井開始下沉和將沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),周邊開挖深度要小于 30 cm或更薄一些,避免發(fā)生傾斜。在離設(shè)計(jì)標(biāo)高 20 cm左右應(yīng)停止取土,依自重下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

5)井下操作人員一定要戴安全帽、穿膠鞋和防水衣褲;應(yīng)有備用電源;潛水泵應(yīng)配裝觸電保護(hù)器。電壓采用安全電壓,不大于24 V。

6)控制沉井偏移和突然下沉：在沉井下沉過程中,沉井可能會(huì)產(chǎn)生偏位或傾斜,遇到這種情況時(shí)要查明原因,可根據(jù)不同情況采取以下措施：反向挖土法,使沉井傾向另一邊;向不沉的一邊加載;在沉井外預(yù)留槽鋼位置,用千斤頂或鋼梁抬住沉井以防止沉井突然下沉。

5 施工過程中不可預(yù)見因素的處理

在本工程施工過程中,距正在施工的北側(cè)墻體外土方微有松動(dòng)現(xiàn)象,因本工程施工期間正值雨季,一旦有雨水滲過基礎(chǔ)土體沖入廠房?jī)?nèi)后果將不堪設(shè)想,為解決該問題,在廠房外沿墻體至地 1m敷之一層塑料布,在廠房?jī)?nèi)用彩條布圍護(hù),防止了雨水對(duì)土體的沖擊,解決了外部因素對(duì)工程不利的影響。

[1]張 博.對(duì)污水處理廠沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思考[J].山西建筑,2009,35(6)：150-151.

Application of open caisson in the workshop

ZHANG Xiao-zhu

With a new compressor foundation engineering ofaWuhu workshop in Anhuiprovince as an example,it introduces theapplication of open caisson construction method in the workshop,respectively expounds the technical scheme,p rocedures,and sinking p rocedures of open caisson construction,and briefly illustrates the treatment for unp redictable factors occurring in construction process,with a view to provide guidance for future sim ilar engineering.

open caisson,workshop,sinking amount,precautions

TU753

A

1009-6825(2011)03-0083-02

2010-09-12

張笑珠(1973-),女,工程師,集瑞聯(lián)合重工有限公司,安徽蕪湖 241000