流塑淤泥地层中大型泵房的沉井施工.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流流塑淤泥地层中大型泵房的沉井施工.精品文档.流塑淤泥地层中大型泵房的沉井施工第26巷第6期20l0年3月中国给水排水CHINAWATER&WASTEWATERVo1.26No.6Mar.2010爨施工与监理-_:,翟碟流塑淤泥地层中大型泵房的沉井施工郑全兴,王美萍(扬州自来水有限责任公司,江苏扬州225009)摘要:在流塑淤泥地层中进行泵房的沉井施工,容易产生突沉,偏移,反涌,超沉不止及施工过程难以控制等问题.扬州第五水厂取水泵房的沉井施工采用振中碎石桩处理地基,不仅降低了地基的淤泥液化指数,而且碎石桩对沉井下沉也起到了支撑和导向作用.该施工方案的成功应用表明,在相似土层中通过改变碎石桩的长度,直径,桩距等手段调整地基承栽力,使沉井在淤泥中的下沉过程成为一个可控工艺,具有施工简单,成本低的优点.关键词:软土地基;流塑状淤泥;取水泵房;碎石桩;沉井施工;排水下沉中图分类号:TU991文献标识码:C文章编号:10004602(2010)06010104ConstructionofOpenCaissonforLargePumpHouseinCurrentformedSiltSoilZHENGQuanxing,WANGMeiping(YangzhouWaterSupplyCo.Ltd.,Yangzhou225009,China)Abstract:Someproblems,suchassuddensinking,deflection,mudgush,constantsubsidenceanddifficultcontrolmayOccurintheconstructionofopencaissonforpumphouseincurrentformedsiltsoil.ThevibrostonecolumnprocesswasusedintheconstructionofopencaissonforthewaterintakepumphouseinYangzhouFifthWaterworks.Themudliquefactioncoefficientcanbedecreased,andthestonecolumnscaneffectivelypropandguidethecaissonsinking.Thesuccessfulapplicationoftheprocessinthisconstructionschemeshowsthatthesinkingofopencaissoninsiltsoilcanbecontrolledthroughregulatingtheloadbearingcapacityoffoundationbychangingthelengthanddiameterofstonecolumnsandtheirspacinginthesimilarsoil.Theprocessissimpleinconstructionandlowincost.Keywords:softsoilfoundation;currentformedsilt;waterintakepumphouse;stonecolulnu;opencaissonconstruction;drainagesinking扬州第五水厂取水泵房位于南水北调(东线)长江人口上游1.5km处,取水规模为60×10m/d,泵房下部结构采用沉井法施工,沉井平面尺寸为19.90m×22.86m,刃脚底面标高为一9.50m,沉井底板标高为一6.80m,地面自然标高为2.7m,沉井泵房地下埋深为12nl.根据地质勘测单位提供的扬州第五水厂岩土工程勘察报告,取水泵房坐落在多年沉积的流塑状淤泥层上,厚度约为11.4In,地下水位高且水量非常丰富.在这样的软土地基上进行沉井施工,沉井下沉的速度和方向极难控制.为了解决施工中的关键问题,通过方案综合比较,确定采用振冲碎石桩处理地基,以降低淤泥层液化指数.工程实践表明,取水泵房的地基采用振冲碎石桩加密处理后,地基的液化指数4,消除了液化沉陷的影响,使整个泵房坐落在稳定的持力层上,即使发生7度地震,取水泵房也不会下沉.同时,该处理措施也可使沉井在淤泥中的下沉过程得到有效控制.l01?第26卷第6期中国给水排水1地质条件及地基处理1.1地基的地质条件第一层为素填土,粉质粘土,粘土,掺杂少量粉土,含少量植物根茎,为耕作土,层厚为0.66.3m,场地除水域部位外普遍分布.第二层为淤泥质粉质粘土,局部粘土,流塑状态,稍感光滑,无摇振反应,干强度,韧性中等,高压缩性;层厚为1.211.4m,场地普遍分布.第三层为粉砂,灰色,局部粉土,含云母片,夹粉质粘土薄层,局部互层,其中粉土层饱和,松散,局部稍密,矿物成分以长石,石英为主,颗粒级配不良,颗粒以亚圆形为主,粘粒含量为0.8%2.6%,中压缩性,所夹粉质粘土薄层呈流塑状态,稍有光泽,无摇振反应,干强度,韧性中等;层厚为1.25l0.2m,场地普遍分布.第四层为粉砂,灰色,局部细砂,含少量云母片,夹粉质粘土薄层,饱和,中密,矿物成分主要为长石,石英,颗粒级配不良,颗粒为亚圆形,粘粒含量为011.3%,中偏低压缩性.此次钻探部分的钻孔未击穿,最大揭示厚度为10.2II1.第五层为粉砂,灰色,局部细砂,含少量云母片,偶夹粉质粘土薄层,饱和,周密一密实,矿物成分主要为长石,石英,颗粒级配不良,颗粒为亚圆形,粘粒含量为015.3%.此次钻探部分的钻孔未击穿,最大揭示厚度为18.15m.1.2地基处理采用碎石桩振冲加密处理地基,桩径为500mm,桩长为22m,布桩问距为1.5Ill;每排12根桩,共l5排,合计180根桩.采用振动沉管,尖锥型活瓣桩靴,桩孔内填料的充盈系数1.3.根据地质情况,施工顺序采用由外向里或两侧向中间的顺序进行.1.2.1振冲碎石桩技术措施测放桩位及桩机就位复核场地轴线及控制点无误后,采用经纬仪和钢卷尺测放桩位,并做好标记.施工过程中,注意防止标识受损从而引起桩位不准,并随时进行复核,及时调整因挤土作用引起的桩位偏差.桩机就位时,机架必须水平稳固,沉管垂直对中,用吊锤进行目测,要求桩管底板中心与桩位误差2cm,沉管垂直度偏差1.5H%,并在打桩过程中随时跟踪检查桩管的垂直度.振动成孑L及石料投放机械就位合格后,沉管在自由状态下对正桩位,在振动锤及沉管质量作用下出现静压后开动振动锤进行振动下沉,且宜收紧加压钢丝绳以提高沉管效率,每下沉0.51.0m留振510S,直至设计深度(22m).沉管至设计深度或沉管拔出地面时,及时投料或补料至满,并及时清除孑L口,管壁的泥土,防止混入石料中.此外,还必须保证投料量,单桩填料量必须大于成孔体积.反插及加压成桩振动成孑L后停振灌料至满,先振动再开始拔管,边振边拔,每次拔管高度为0.51.0m,反插深度为0.30.5131,并停拔振动510s.在实施过程中,提升和反插速度需均匀,拔管速度一般控制在1.0nr/min,在穿过软弱的淤泥夹层时应放慢拔管速度,控制在0.5m/min,并减小拔管高度和反插深度.反插结束后,将料补满至地面,下落沉管至桩顶,收紧加压钢丝绳,加压成桩,并控制好桩顶标高.1.2.2质量控制选用级配良好的新鲜石料,最大直径不超过50H1HI,含泥量<5%.若石料被周围土体污染应进行冲洗处理,已经风化的石块则不能作为填料使用.保证每孔的填料量,并做好填料现场记录.严格控制振动挤密次数及电机功率,同时进行必要的成桩检查.在软土成桩困难时,应控制桩锤的质量,成桩的速度及连续性.根据设计要求及有关施工规范的规定,工程中相关的质量控制标准见表1.表1振冲碎石桩质量控制Tab.1Qualitycontrolofstoneeohunr项目允许偏差检查方法桩位0.40D(D为桩径)用钢尺量桩径一20mnq用钢尺量桩长+100IllIll用钢尺量或计算填料量垂直度1.5%用吊锤测桩管灌石量T,/J于设计值现场计量经碎石桩处理后的地基液化指数经过验收达到4以下的标准.现场检测两个样点:地面以下15m的地基液化指数分别为0.76,0.63,平均值为0.69;l02?郑全兴,等:流塑淤泥地层中大型泵房的沉井施工第26卷第6期地面以下20m的地基液化指数分别为1.97,1.88,平均值为1.93,均满足规范和设计要求.2沉井施工2.1下沉方法的选择沉井下沉方法的选择应由施工现场的工程地质,水文资料及施工条件决定排水下沉法适于地下水位不高,或是虽有地下水但沉井周边的土层为不透水或弱透水层,涌入井内的水量不大且排水不困难时采用.该法具有施工工期短,费用低的优点,但塌方严重,偏差不易控制.非排水下沉法则适于以下三种情况:在下沉深度范围内存在粉土,砂土等强透水层并与河道直通,导致采用排水法下沉有可能造成流砂的情况;当场地内存在地下承压水补给水量大,地下水难以降低的情况;沉井附近有已建构筑物及其他设施,排水施工降低场地地下水可能造成其沉降及倾斜而难以采取其他防止措施的情况.非排水下沉法塌方量小,偏差易控制,但工期长,费用高.根据工程实际情况优先考虑工期短,费用低的排水下沉施工方法.2.2大口径管井降水为防止大量的地下水涌人井内,造成偏沉滑移,突沉止,采用大口径管井降低地下水水位,切断井内地下水的补给.在距结构外壁内5.0I11处设置D420钢管井,单根管井全长为30nl,管井间距约为10nl.根据地质报告计算,在沉井周边布设l4口降水井,l口观察井(见图1).其中在地下水补给方向即面对长江方向增加2L井,同时在补给方向的6口井中放置功率为7.5kW的潜水泵,其余8口井中放置功率为5.5kW的潜水泵,管井周边回填厚度15till的粗砂,保证管井的透水性.oooooc.f管or,观ooo图1管井降水示意Fig.1Schematicdiagrmnoftubewelldewatefing在沉井的下沉施工阶段将地下水位降到沉井结构刃脚踏面以下,并保持适当的高差,使地下水位随着沉井的下沉而不断变化.在沉井的终沉阶段,降水设备满负载降水,在二次接高前保证地下水排水通畅,防止沉井上浮.2.3排水下沉验算在沉井下沉过程中需克服井壁与土之问的摩擦阻力和地层刃脚的反力,沉井下沉系数按式(1)计算.Q-BT2(1)"R+R+,Jf一.5)厂式中一一沉井下沉系数,当t.15时认为沉井能下沉,否则不沉p沉井自重及附加荷载,kN沉井所受的浮力,采取排水下沉时取B=0卜沉井与土之间的摩擦阻力,kN尺刃脚反力,如将刃脚底面及斜面的土方挖空则R=0,J一一沉井周长,Il1日一沉井下沉高度,m卜井壁与土之间的摩擦系数,取12kN/m2排水下沉时,框架底梁与隔墙底部均掏空不受力,井壁刃脚旁保留约为0.5ITI宽的土堤,下沉深度按12.0nl计算,则有Q=29950kN,B=0,T=9749kN,R:10690kN,将数据代入式(1)得k=1.47(>1.15),由此可知在不增加负荷的情况下沉井能下沉.2.4下沉施工采用水力机械冲土方式,通过高压水枪射出去的高压水流冲刷土层,使其形成一定稠度的泥浆流至集水坑,然后由泥浆泵将泥浆吸出排至井外的排泥场.施工时,使高压水流冲人井底所产生的泥浆量与泥浆泵吸出的泥浆量保持平衡,取土遵循"先掏锅底后掏底梁,对称取土,均匀连续下沉"的原则.沉井刃脚落在碎石桩顶面上,当需要下沉时用水枪冲刷泥土,裸露出碎石桩,凿除桩头,人工将碎石清除至锅底,沉井可凭自重克服土体的摩擦力和支撑力而下沉,一旦刃脚落至桩头即可止沉.由于碎石桩的导向作用,沉井一般不会有较大偏斜,沉井(下转第108页)103?第26卷第6期中国给水排水WWW分区块施工有助于保障工程质量由于逆筑法采用的是分区块施工,按照每段l012m的长度进行土方开挖,然后进行修整,绑扎钢筋,支设内模,浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后才进行第二段施工,如此重复实施,避免了大范围的浇筑作业,保证了施工质量.即使某一段出现了质量问题,也只需对该段进行修整,避免了大范围的返工,从而有利于保证工程质量,节约资金,提高工程进度.应注意的是逆筑法施工技术综合性比较强,除了基坑开挖的基本技术之外,还包括了许多方面的专业知识(如混凝土浇筑,井点降水,回灌井水量控制,维护桩作业等),因此工程施工人员必须牢固掌握这些专业知识,并灵活运用于不同土质特点的施工场地,这样才能从方案选择到组织施工的每个环节考虑周全,取得经济效益和工程进度的突破.参考文献:1GB50010-2002,混凝土结构设计规范S.2GB50007-2002,建筑地基基础设计规范S.3JGJ12099,建筑基坑支护技术规程s.4GB50108-2001,地下工程防水技术规范s.5尉希成,周美玲.支挡结构设计手册(第2版)M北京:中国建筑工业出版社,2004.电话:13951059598Email:yjq_888999收稿日期:20091126(上接第103页)就位误差在控制范围内.沉井下沉接近设计标高时停止凿桩,观测沉降,若无明显沉降可一次沉到位.当沉井沉到设计标高后23d内的24h下沉量稳定累计10mm时,即可进行沉井封底.2.5沉井封底技术沉井封底技术有排水封底(干封底)和不排水封底(湿封底)两种,因该沉井对封底质量的要求很严格,不能出现渗漏,同时井内地下水也得到r有效控制,故采用排水封底技术.首先进行准备工作,整理土形使之呈锅底形,自刃脚向中心挖出放射形排水沟,用被凿除碎石桩的石子填充,形成滤水暗沟,在中部设3口集水井,井深为1m,插入DN600的带有滤孔的钢管,使井中的水汇集到集水井中并用潜水泵排出,保持井内地F水位在井底面下3050cm;将刃脚混凝土凿毛处洗刷干净,然后在井底对称均匀浇筑一层厚为80cm的混凝土垫层(分两次浇筑,每层厚为40CIl1),并捣固密实.在混凝土养护期间,封底的集水井无积水(管井排水效果明显所致);待底板混凝土达到70%的设计强度后准备封井,封井时逐个进行封堵,向滤管水井中灌人C30强干硬性混凝土,捣实后装上法兰,再在上面浇筑一层混凝土,使之与底板平齐.封井后,绑扎钢筋浇筑一层厚为160cm的防水混凝土底板.浇筑时在整个沉井面上分层由四周向中央进行,每层厚为3040cm,同时捣固密实.3结语流塑淤泥地层负载能力差,摩擦系数小,在这种地层中进行沉井施工很容易发生突沉,涌水,涌泥,倾斜和偏转而难以控制.选用振冲碎石桩处理泵房地基控制淤泥土层的液化指数,可使处理后的地基液化指数4,达到规范和设计要求.这种地基处理方法工艺简便,成本低,凿除的碎石还可填充底板.此外,沉井刃脚落在碎石桩上,在下沉时凿除桩头,调节支撑力,可准确控制沉井状态,下沉速度及深度,使沉井在淤泥中的下沉过程成为一个可控的工艺参考文献:1陈鸿雁,范风春.流塑状淤泥中大型泵房沉井的设计与施工J.林业科技情报,2008,40(2):114116.2胡长明,李根,刘学兵,等.沉井施工在实际过程中的应用与问题分析J.施工技术,2008,37(9):3839.3j建筑施工手册(第4版)编写组.建筑施工手册(第4版)M.北京:中国建筑工业出版社,2003.4李德勇.南京市大厂区沉井取水泵房下沉施工技术J.中国给水排水,2007,23(4):8991.5王荣文,葛春辉.沉井设计和施工中的常见事故及其防治措施J.特种结构,2007,24(1):103105.l08?Email:zqxing708126.CO/I收稿日期:20090918