项目4任务四 （沉井基础施工）课件.pptx

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1、沉井基础施工主讲老师：杜晓波项目4任务四 （沉井基础施工）沉井简介沉井制作常见问题处理方法沉井下沉沉井封底项目4任务四 （沉井基础施工）第一部分沉井简介项目4任务四 （沉井基础施工）沉井分类沉井分类按横截面形按横截面形状分类状分类矩形沉井矩形沉井圆圆端形沉井端形沉井按沉井的使按沉井的使用材料分类用材料分类木沉井木沉井, ,砖砖、石沉、石沉井井, ,混凝土沉井混凝土沉井钢钢筋混凝土沉井筋混凝土沉井, ,钢钢沉井沉井按制造情况按制造情况分类分类按按竖竖向剖面向剖面形状分类形状分类就地浇筑下沉沉井浮式沉井柱形沉井柱形沉井锥形沉井圆圆形沉井形沉井阶梯形沉井3.1.1沉井分类项目4任务四 （沉井基础施工

2、）3.1.2沉井构造沉井基础由刃脚、井壁、隔墙组成。沉井的井壁可做成竖直形、台阶形或斜坡形。斜坡形虽可 减少周围的摩阻力,但下沉过程中容易倾斜;台阶形便于加高井壁。沉井的内部可根据需要做隔 墙,划分成几个取土井,但取土井必须对称设置,以利均衡挖土或纠正偏斜;取土井尺寸须能容纳 机械挖土斗自由上下。沉井基础构造如图4-17所示。第二部分沉井制作项目4任务四 （沉井基础施工）在岸滩上或筑岛制作沉井,要先将场地平整夯实,以免在灌筑沉井过程中和拆除支垫时,发生 不均匀沉陷。若场地土质松软,应加铺一层3050cm 厚的沙层,必要时,应挖去原有松软土层, 然后铺以沙层。当石渣、漂卵石等取材方便时,常不挖除

3、松软土壤,可直接回填夯实,以便施工。 凹岛基坑应防止沉井浇筑时被水淹没。 4.2.2 沉井分节原则垫木数量及安排:刃脚下应满铺垫木,并使用长短两种垫木相间布置。在刃脚的直线段应垂 直铺设,圆弧部分应径向铺设。 实际排列时应对称铺设,故实际数量比计算结果应适当增加。刃脚下底膜应按分段拆除的次 序布置,预先断开。圆钉和扒钉不要钉死,以免拆除困难。 隔墙下的垫木不宜单独直接垫于岛面上,应设排架或木垛支撑使两端与刃脚下的垫木连成一 体,以免在灌筑混凝土时沉落不均而发生裂缝。 沉井的分节高度应根据下沉进度、开挖方法、土层性质、沉井的平面尺寸和沉井深度加以全面分析而定,使其能保持稳定,顺利下沉。底节(第一

4、节)沉井的最小高度,以在拆除垫木时沉井能抵抗纵向破裂而定。若沉井底节下为松软土时,则底节最大高度不得大于0.8倍沉井宽度,其余各节应尽量做得高一些。4.2.1 平整场地 4.2.3 铺设垫木沉井位：沉井位于浅水或可能被水淹没的岸滩上时,宜就地筑岛制作;沉井在制作至下沉过程中位于无被水淹没可能的岸滩时,如地基承载能力满足设计要求,可就地整平夯实制作,如地基承载力不够,应采取加固措施;在地下水位较低的岸滩,若土质较好时,可开挖基坑制作沉井。4.2.4沉井模板及支撑沉井模板与支撑应具有足够的强度和较好的刚度。刃脚下的底模应按拆除顺序分段布设,预先断开。带踏面(角钢)的刃脚可直接置于垫木上。带钢刃尖的

5、沉井,应沿刃尖周围在垫木上铺设不小于10mm 厚的钢垫板。钢刃脚焊接时应对称进行,尽量减少焊接变形。刃脚与隔墙下应设屋架式支撑,使其两端与刃脚下的垫木连成一体,防止浇筑混凝土时发生不均匀沉落造成裂纹。4.2.5钢筋绑扎钢筋绑扎是在内模(井孔)支立完毕、外模尚未扣合时进行的。先将制好的焊有锚固钢筋的刃脚踏面摆放在垫木上的刃脚画线位置,进行焊接后再布设刃脚筋、内壁纵横筋、外壁纵横筋(冲刷水管、空气幕管道)。标题文字4.2.6沉井混凝土浇筑沉井混凝土应沿井壁四周对称进行浇筑,避免混凝土面高低相差悬殊,以防产生不均匀下沉 造成裂缝。每节沉井的混凝土都应分层、均匀、连续地浇筑直至完毕。高度较高可设缓降器

6、,缓降 器下的工作高度不得高于1m。每层混凝土的厚度(h)值应不超过表4-7中规定。 4.2.7刃脚支设制作沉井下部的支设可视沉井重量,施工荷载和地基承载力情况而定,采用垫架法、半垫架法、砖垫座或土底模,如图4-19所示。4.2.8井壁制作沉井制作一般有如下三种方法。在修建构筑地面上制作,适用于地下水位高和净空高的情况。人工筑岛制作,适用于浅水中制作。在基坑中制作,适用于地下水位低、净空不高的情况,可减少下沉速度,摩阻力及作业高度。以上三种制作方法可根据不同情况采用,使用较多的是在基坑中制作。采用在基坑中制作的方法,基坑应比沉井宽23cm,四周设排水沟、集水井,使地下水位降至比基坑底面低0.5

7、m,挖出的土方在周围筑堤挡水,要求护堤宽不少于2m,沉井过高,常常不够稳定,下沉时易倾斜,一般高度大于12m 时,宜分节制作;在沉井下沉过程中或在井筒下沉各个阶段间歇时间,应继续浇筑加高井筒。第三部分沉井下沉项目4任务四 （沉井基础施工）沉井下沉沉井下沉主要是通过从井孔中用机械或人工方法均匀除土,消弱基底土对刃脚的正面阻力和沉井壁与土之间的摩擦阻力,使沉井依靠自重力克服上述阻力而下沉。从井孔中除土的方式有排水除土和不排水除土两种,沉井下沉通常采用不排水除土方式。沉井下沉的辅助措施有:高压射水、压重(接高沉井)、降低井内水位浮力、炮震(必要时)、泥浆套或空气幕等。4.3.1准备工作井壁孔洞处理:

8、为避免沉井下沉时地下水和泥土涌入井内,也为避免沉井各处重量不均匀造成下沉时重心偏移和倾斜,对于所有预留管洞,下沉前均应封堵,两侧用水泥砂浆抹光。刃脚下铺垫的拆除:应待混凝土强度达到设计强度的100%,方可拆除刃脚下的铺垫。抽除次序是:圆形沉井先抽除一般承垫架,后拆除定位垫架;矩形沉井先抽除内隔墙下垫架,再分组对称抽除外墙两短边下的垫架,然后抽除长边下一般垫架,最后同时抽除定位垫架。抽除时先将枕木底部的土挖去,利用绞磨或推土机的牵引将枕木抽出。每抽出一根枕木,刃脚下应立即用砂填实,回填料不得从井内或筑岛上挖取(可挖取井内的预留部分),以防造成沉井歪斜,如图4-20所示。抽除时应加强观测,注意沉井

9、下沉是否均匀。隔墙下排架拆除后的空穴部分用草袋装砂回填。4.3.2排水开挖下沉在稳定的土层中,渗水量不大(每平方米沉井面积渗水量小于1m3/h)时,可采用排水开挖下沉。排水开挖下沉常用人工或风动工具或在井内用小型反铲挖土机,在地面用抓斗挖土机分层开挖,挖土必须对称、均匀进行,使沉井均匀下沉,挖土方法视土质情况而定。排水开挖注意事项:随时注意土层的变化情况,严格控制刃脚附近除土深度,注意分析发出的声响,慎防翻砂涌水;备好一旦发生翻砂涌水时工作人员出井的设备;做好吊斗升降时对水泵平台碰撞的防护措施;保证井顶卸土或换装时不向井下掉土;弃土不得靠近井壁,避免产生一侧超载压力引起沉井偏斜。4.3.3不排

10、水开挖下沉(1)基本要求井内挖土最深不应低于刃脚2m;尽量加大刃脚对土的压力;应保持井内水位高出井外水位12m;各井孔土面高差不得超过500mm;沉井较深,井壁侧面阻力大,一般应采取抓土、吸泥、射水交替或联合作业;必要时还要降低井内水位或井底放炮震压、井顶压重,才能沉至设计标高。(2)抓斗挖土下沉采用抓斗挖土方法时,须用吊车吊住抓斗挖掘井底中央部分的土,逐渐使井底形成锅底状,在砂或砾石类土中,一般当锅底比刃脚低11.5m 时,沉井即可靠自重下沉,而将刃脚下的土挤向中央锅底,再从井孔继续抓土,沉井即可继续下沉,在黏质土或紧密土中刃脚下的土不易向中央坍塌,则应配以射水管松土。多井孔的沉井,最好每个

11、井孔配置一套抓土设备,可同时均匀挖土,并减少抓斗倒孔时间,否则应逐孔轮流抓土,使沉井均匀下沉。(3)水枪冲土下沉适用于亚黏土、轻亚黏土、粉细砂土。水枪冲土系统包括:高压水泵、供水管路、水枪等。吸泥系统包括:吸泥器、吸泥管、高压水管、离心式高压清水泵、空气压缩机等。4.3.4辅助措施沉井外壁和土的摩擦力是沉井下沉的主要阻力。为克服这种阻力,一是加大沉井壁厚或在沉井上部增加压重,二是设法减少井壁和土之间的摩擦力。减少摩擦力的方法很多,常用的有射水法、泥浆套法及壁后压气法等。(1)射水下沉在坚硬的土层中利用抓土斗或吸泥机在水下出土时,一般需辅以高压射水松动及冲散土层以便抓吸土。射水一般是以井孔直接放

12、入射水管进行射水的,为冲射隔墙及刃脚斜面处难于冲射的土层,也可在井壁及隔墙适当位置预设孔道(此孔可兼作探测孔道)从孔道内插入射水管射水。为减少沉井外壁侧面摩阻力,亦可沿井壁四周对称布置射水管路及装设射水嘴通入高压水,即可松动侧壁土层,减少侧面摩阻力,以利下沉。当采用预设孔道及预埋射水嘴的方法下沉沉井时,尤其应注意采取措施预防孔道及射水嘴被泥砂、混凝土渣堵塞。(2)泥浆润滑套下沉泥浆润滑套下沉沉井的方法,是在沉井外壁周围与土层间设置泥浆隔离层,减少土壤与井壁的摩阻力,以利沉井下沉。一般泥浆润滑套与井壁的摩阻力为0.30.5t/m2。(3)壁后压气法习称“空气幕法”。在井壁内预埋管路,并沿井壁外侧

13、水平方向每隔一定高度设一排气龛,在下沉过程中,沿管路输送的压缩空气从气龛内喷出,再沿井壁上升,从而减少摩擦力。中国在1975年于九江长江大桥引桥沉井基础中曾经试用。初步资料表明:在粉细砂层及含水量较大的黏性土层中,可以减少摩擦力30%以上,下沉速度加快(与气龛数和喷气量有关),且无泥浆套法的缺点,可在水中施工,不受冲刷的影响。但在卵石层及硬黏土层内效果较差。(4)抽水下沉不排水下沉的沉井,在刃脚下已掏空仍不下沉时,可在井内抽水从而降低浮力,使沉井下沉。对于易引起翻砂涌水的地层,不宜采用。当用空气吸泥机取土时,可利用空气吸泥机抽水。(5)压重下沉可根据不同情况及下沉高度、施工设备、施工方法等,采

14、用压钢轨、型钢、接高混凝土筒壁、匀压井内的除土草(麻)袋装砂等加压方法使沉井下沉,但特别要注意均匀对称加重。(6)炮震下沉沉井下至最后阶段,一般下沉较困难,当井中锅底坑已较深,刃脚下土层业已掏空沉井仍不下沉时,可在井孔中央的泥面上放炮震动下沉。用药量可视沉井大小、井壁厚度、土层地质及炸药性能而定。为不使炮震损坏刃脚,除严格掌握爆破用药量外,同一沉井、同一地层不宜应用炮震方法多于4次。第四部分常见问题处理方法项目4任务四 （沉井基础施工）常见问题处理方法当井壁与土间的摩阻力过大或沉井自重不够、下沉系数过小或遇有障碍物等原因,导致沉井下沉困难时,可采取以下处理方法:继续浇灌混凝土增加重量,在井顶均

15、匀加铁块或其他荷重;挖除刃脚下的土或在井内继续进行第二层碗形破土。用小型药包爆破震动,但刃脚下挖空宜小,药量不宜大0.1kg,刃脚应用草垫防护;不排水沉井改为排水沉井,以减小浮力;在井外壁装置射水管冲刷井周围土,降低摩阻力,射水管亦可埋于井壁混凝土内,此法仅适用于砂及砂类上;在井壁与土间灌入触变泥浆或黄土,降低摩阻力,泥浆槽距刃脚高度不小于3m;清除障碍物。1. 下沉困难的处理在穿过少量夹层流沙时,常采用草(麻、塑料)袋装砂土堵漏的办法穿过夹层,但施工中要谨慎仔细。当沉井穿过较深的流砂层时,采用不排水形成沉井,确保井内水位高于井外水位,以免涌入流砂。2. 遇流砂的处理当沉井下沉除土时,遇黏性土

16、在饱和状态时,易失稳发生液化或塑流,下沉除土时常发生涌流,如再大量掏挖,不均匀涌流会造成沉井的偏斜或井口部位的坍塌,遇到这种液化或塑流土层时,宜采用少切挖、多压重的措施。3. 井外土壤流入井内的处理沉井下沉局部遇孤石、大块卵石、地下暗道、沟槽、管线、钢筋、木桩、树根等造成沉井搁置、悬挂。遇小孤石,可将四周土掏空取出;遇较大孤石或大块石、地下暗道、沟槽等,可用风动工具或用松动爆破方法破碎成小块取出,炮孔距刃脚不少于50cm,其方向须与刃脚斜面平行,药量不能超过0.2kg,并设钢板防护,不得裸露爆破,钢管、钢筋、型钢等可用氧气烧断后取出,木桩、树根等可拔出,不排水下沉,爆破孤石,除打眼爆破外,也可

17、用射水管在孤石下面掏洞,装药破碎吊出。4. 遇障碍物的处理沉井穿过硬质土层时,如胶结黏土、砂浆石层等抓斗无法使用时,可按以下方法处理:排水下沉时,以人力用铁钎或尖镐等撬撅硬质土层,必要时可采取爆破方法;不排水下沉时,用重型抓斗、射水管和水中爆破联合作业。5. 硬质土层处理冰层、永久冻土层常用排水方法,除用热融除土法外,也可辅以上述硬层处理方法。随着下沉深度增加,地温会逐渐递升。6. 冰层、永久冻土层的处理裂缝可采用膨胀水泥浆堵塞,断裂处要先将裸露的钢筋焊接好,处理好原混凝土断裂面后可采用混凝土(或砂浆)填筑,实际处理方法视具体情况而定。7. 沉井裂缝、断裂的处理沉井由于刃脚与井壁施工质量差、工

18、作面破土不当、下沉不稳、降水迫沉违背淹水的目的、减阻局部失效、防偏纠偏不力等原因造成沉井偏斜,应及时进行纠偏处理,其方法主要是采用液压千斤顶、木或钢管柱按一定角度予以顶住沉井偏低的一侧,然后用特殊机械或人工挖除沉井底部高侧的偏土台,这是有利于纠正沉井偏斜比较有利的方法。也可采用在刃脚高的一侧加强挖土,低的一侧少挖或不挖土,待正位后再均匀分层取土,在刃脚较低的一侧适当回填砂石或石块,延缓下沉速度。不排水下沉,在靠近刃脚低的一侧适当回填砂石,在井外射水或开挖,增加偏心压载以及施加水平外力。8. 沉井倾斜、偏移的纠偏处理第五部分沉井封底项目4任务四 （沉井基础施工）沉井封底沉井下沉至设计标高,应检验

19、基底的地质情况是否与设计相符。排水下沉时,可直接检验、处理;不排水下沉时,应进行水下检查、处理,必要时取样鉴定,不排水下沉的沉井基底应整平,且无浮泥;排水下沉的沉井,应满足基底面平整的要求,还应进行沉降观测。经过观测在8小时内累计下沉量不大于10mm,或沉降率在允许范围内,沉井下沉已稳定时,即可进行沉井封底。沉井封底可分为排水封底和不排水封底两种,当沉井基底无渗水或少量渗水时可采用排水封底,当沉井基底有较大量渗水时应采用不排水封底。4.5.1 排水封底基底岩面平整,刃脚周围经用黏土或水泥砂浆封堵后,井内无渗水时,可在基底无水的情况下灌筑封底混凝土;若刃脚经封堵后仍有少量渗水,但易于抽干时,则可

20、采取排水封底。这种方法是将新老混凝土接触面冲刷干净或打毛,对井底进行修整,使之呈锅底形,由刃脚向中心挖成放射形排水沟,填以卵石做成滤水暗沟,在中部设23个积水井,深12m,井间用盲沟相互连通,插入?600?800mm 四周带孔眼的钢管或混凝土管,管周填以卵石,使井底的水流汇集在井中,用泵排出,并保持地下水位低于井内基底面0.3m,如图4-21所示。封底一般先浇一层0.51.5m 的素混凝土垫层,达到50%设计强度后,绑扎钢筋,两端深入刃脚或槽内,浇筑上层底板混凝土,浇筑应在整个沉井面积上分层、同时不断地进行,由四周向中央推进,每层厚3050cm,并用振捣器捣实,当井内有隔墙时应前后左右对称地逐

21、孔浇筑。混凝土采用自然养护,养护期间应继续抽水,待底板混凝土强度达到70%后,对集水井逐个停止抽水,逐个封堵。封堵方法是,将滤水井中的水抽干,在套筒内迅速用干硬性的高强度等级混凝土进行堵塞并捣实,然后上法兰盘,用螺栓拧紧或焊牢,上部用混凝土填实捣平。4.5.2不排水封底即在水下进行封底,要求将井底浮泥清除干净,新老混凝土接触面用水冲刷干净,并铺碎石垫层,封底混凝土用导管法灌注或用堆石灌浆法灌注,待水下封底混凝土达到设计要求强度后(一般养护为710天),方可从沉井中抽水,按排水封底法施工上部钢筋混凝土底板。当封底混凝土养护达到所要求的强度后,才容许抽干水,进行井孔填充,填充前应清除封底混凝土面上的浮浆。若用砂加卵石填充时,应分层夯实。对于填充井孔的沉井,无须设置盖板,可直接在填充后的井顶灌筑承台或墩(台)身,对于不填充井孔的沉井,应设置钢筋混凝土顶盖板或模板,以便作为灌筑承台的底模板。盖板可预制后安装于井顶,也可以就地浇筑。感谢您的观看项目4任务四 （沉井基础施工）