泵站沉井施工工艺

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泵站沉井施工工艺

本工程泵站位于进港二线以北,B匝道以东,新港四号路以南绿化带内。平面尺寸27×20m,占地面积540m2。通过B=3.5m进站道路与新港四号路相连。泵井为圆形结构,直径8m,井壁深度14.08m,有效深度11.33m。泵井设计为沉井施工方式。

二、水文地质情况、气候条件

本工程位于新港四号路下穿进港二线地道工程旁,本工程所处地区为冲海积平原,地形平坦开阔,工程周围均为既有建筑,地面高程4.1m。本工程所在地基本风压0.55KN/m2,基本雪压0.35 KN/m2,潜水地下水位埋藏较浅,勘测期间水位埋深约为1.50~2.60m,土壤最大冻结深度0.7m;标准冻结深度0.6m。本场地地震动峰值加速度0.15g(地震基本烈度为Ⅶ度),本场地为建筑抗震不利阶段。

依据地质勘查报告,地下存在流塑淤泥质软土。

荷载:顶盖、平台活载值采用4Kpa,活载分项系数1.4DB3204/T 1007-2020 突发事件应急预案编制指南,恒载分项系数1.20,水压力及土压力荷载分项系数1.27。

泵井设计为沉井施工方式,沉井按自重下沉计算,单位摩阻力标准值采用20Kpa,结构计算按有水下沉计算,按四支点情况计算井壁内力。

起沉标高皆为地面下3m,当工点摩阻力较小时,起沉标高可经计算确定,反之则考虑助沉措施。

沉井根据设计井壁形式,采取分4次制作、1次下沉,施工顺序为:挖基坑——铺设砂垫层,安装垫架——制作底节、第二节、第三节沉井——拆除垫架、模板、挖土下沉到设计深度——沉井封底、浇筑钢筋砼底板——制作第四节沉井、顶板——回填基坑(具体工艺流程见图1)。 五、沉井结构   本沉井高达14.08m,采取分节制作,分节高度应保证其稳定性,使沉井能在自重下顺利下沉,沉井下沉系数计算如下:

其中:K—沉井下沉系数、Q—井壁自重力、H—井壁高度、L—井壁外周长、f—土壤的摩擦系数,软土取9.8~11.76 kN/m2 ;

经计算得井壁自重力:Q=261.35×25+304.2=6837.95KN

L=2×3.14×4.65=;

图1 沉井施工工艺流程图

1、高压旋喷桩地基处理及止水帷幕施工      依据地质勘察报告,地下存在流塑淤泥质软土,地基承载力较低,为防止施工过程中产生突沉及管涌现象的发生,本工程地基处理采用高压旋喷桩施工,以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20MPa左右压力的浆液,从内喷嘴中高速喷出。在高压浆液流的作用下,破坏土体的能量显著增大,喷嘴一面喷射一面旋转和提升,最后在土体中形成圆柱状固结体。地基处理旋喷桩桩径Φ,桩间距,采用梅花形布置,沉井桩顶标高,桩底标高,桩长,总桩数85棵;同时,为防止施工降水对周围建筑的影响,以及便于开挖及下沉施工,在泵站周围施工双排高压旋喷桩作为止水帷幕,桩径φ,桩间距,桩长,总桩数130颗。

(1)工艺流程图:旋喷桩工艺流程图见图2。

施工准备:首先进行现场测量放样、平整场地检修机械、设备、机具就位;接通电源和水路,进行机械试运转;备注浆所需材料。

钻机就位:移动钻机至设计孔位,钻机保持水平,钻杆保持垂直,其倾斜度不大于1.5%。钻机的位置与设计桩位偏差不得大于,钻机钻杆必须采用钻杆导向架进行定位。

射水试验:钻机就位后,首先进行低压射水试验,以检查喷嘴是否畅通,压力是否正常。

贯入注浆管:本高压旋喷桩成孔采用单管法施工,将喷射注浆管插入预定的深度。在插管过程中,为了防止泥沙堵塞喷嘴,要一边射水一边插管,水压力一般不宜超过1MPa。

制浆:按1∶1~1.5∶1的水灰比配制水泥浆,搅拌要充足,并经两次过滤后以备使用。浆液宜在旋喷前1h内配制。

旋喷:钻孔至设计标高后,进行喷射注浆,待水泥浆从孔底冒出地面后,再一边提升一边进行喷射注浆,由下而上进行旋喷。当旋喷至桩顶设计标高时,停止提升继续喷浆30秒,旋喷过程中应严格按照设计与试桩参数进行施工,注浆管分段提升的搭接长度不得小于。

拔管与冲洗:旋喷施工完毕,应迅速拔出注浆管,并用清水冲洗管路。为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程,必要时可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。

桩机移位:待旋喷桩机注浆管全部提出地面后,应先关闭电机,然后将桩机移至新的桩位。

质量检验:成桩28d后抽芯做抗压强度检验,不合格者进行补喷。

图2 旋喷桩加固施工工艺流程图

沉井制作前先将场地的表土挖至地面下3m,沉井采取在基坑中制作,以减少下沉深度,降低施工作业面。考虑到拆除垫架和支模操作的需要,基坑比沉井宽,四周挖排水沟,集水井,使地下水位降至比基坑底面低,挖土采用1台小松220反铲挖掘机进行。配合人工修坡和平整坑底,挖出的土方用自卸车运至弃土场堆放。 3、沉井制作   (1)刃脚支设

本沉井高度大,重量重,采用垫架法支撑。 沉井刃脚铺设方木(××)作支承垫架的垫木,然后在其上支设刃脚及井壁模板,浇筑砼。地基上铺设砂垫层,可减少方木数量,将沉井的重量扩散到更大的面积上,避免制作中发生不均匀沉降,同时易于找平,便于铺设方木和抽除。   地基整平后,铺设垫木,垫木中心对正井壁重心铺设,各垫木的顶面与刃脚的底面贴合。铺垫完成后在垫木上放样出刃脚轮廓线,并在其孔隙中垫砂夯实,垫木埋深为其厚度一半。   (2)模板支设和钢筋绑扎

沉井制作的模板支设和钢筋绑扎与普通结构施工要求一样,只不过由于是在软基上施工,所以要均匀对称施工,以防止不均匀沉降。

沉井井壁分四次浇注,井壁模板采用组合式定型钢模板、钢管支撑,沉井模板与支撑具有足够的强度和较好的刚度,刃脚下的底模按拆除顺序分段布设,预先断开。内外模板用φ14对拉螺栓拉槽钢圈固定,在螺栓中间设一100×100×4止水钢板。第一节沉井筒壁应按设计尺寸周边加大10~15mm,第二节相应缩小一些,以减少下沉摩阻力。

测量放样:准确地画出刃脚边线,严格控制沉井中心位置的准确性。

模板制作:沉井外侧模板要平滑,具有一定的刚度,与混凝土接触面刨光,与刃脚接触的缝隙要塞严,防止漏浆。

模板安装:先进行刃脚砖模的砌筑,待砖模达到要求强度后,安装内侧建筑模板,采用组合钢模与局部木模互相搭配,以保证内模的密封性。支架采用空心钢管支撑。钢管支架必须架设稳固,采用对撑支架,增加内模的稳定性。钢筋绑扎验收后,进行架立外模和支架。井壁内外模用对拉螺丝固定,对拉螺丝采用Φ16的圆钢,中间设置止水片,两端设置铁片控制池壁厚度尺寸,圆钢两端头上铰成螺纹,用定制钢螺帽固定,拆模时拆去钢螺帽,割去外露部分,再用同标号防水砂浆二度抹平,确保不渗水。沉井的外侧模板必须竖缝支立,立好后要核对上下口各部尺寸、井壁的垂直度、刃脚标高,支撑拉杆(内外模间)和拉箍要牢固,支第二节模板时不准支撑到地面,以免沉井因加重而自动下沉造成新浇筑的混凝土发生裂纹,环箍和拉揽要加强,外模上口尺寸不得大于下口尺寸。

模板安装顺序为:刃脚砖模砌筑→环梁底面模板→主体模板→绑扎钢筋→设内外模间支顶→支立外模板→设内外模间拉筋→调整个尺寸→全面紧固支顶、拉杆、环箍→固定撑杆和拉缆。

钢筋绑扎要在内模已支立完毕、外模尚未扣合时进行,先将制好的焊有锚固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,为加快进度将钢筋组成大片,利用吊车移动定位焊接组成整体,内外箍筋要设好保护层垫块。竖筋一次绑扎好,水平筋分段绑扎,与前一节井壁连接处伸出的插筋采用焊接连接方法,接头错开1/4。沉井环向钢筋采用焊接接头。

钢筋遇洞口、预埋管处应尽量绕过不要切断。当必须切断时,被切断的钢筋必须与加强筋焊牢。

沉井中由于施工及下沉的原因不能与沉井同时浇注的部分应按构件设计的钢筋规格及数量预留插筋,二次浇注时钢筋采用焊接。   (3)混凝土浇筑

混凝土采用商品砼,并用砼输送泵,送至沉井浇筑部位,沿井壁均匀对称浇筑。浇筑采用分层平铺法,每层厚30~40cm,将沉井沿周长分成若干段同时浇筑,保持对称均匀下料,以避免一侧浇筑,使沉井倾斜斜。混凝土浇注应振捣密实,不得残留缝隙。

由于该工程一次浇注高度较高,且钢筋较密,故施工时需预留浇注混凝土的下料口,下料口间距2m,以保证混凝土浇注质量。

沉井井壁的施工缝采用凹槽式接法,并设置规格为×钢板止水带,结合面应尽量粗糙,第二次浇注前应将施工缝凿毛,用水冲洗干净,并在施工缝结合面浇注厚与混凝土同标号的水泥砂浆,然后进行井壁混凝土浇注。

所有穿墙套管、预留空洞、预埋铁件等都必须在浇筑混凝土之前按图预留好,不得事后开凿。

混凝土强度达2.5MPa以上时,方可拆除直立的侧面模板,并且要先内后外。

当混凝土强度达到70%后,方可拆除隔墙底面、刃脚斜面的支撑及模板。

拆模的顺序为:井孔模板→外侧模板→环梁支撑与模板→刃脚斜面的支撑及模板。拆除环梁及刃脚下支撑要对称依次进行,宜从中部向两边拆除,拆除时可先挖去支撑架垫木下面的砂,抽出支撑架及垫木。

拆模后下沉抽垫前,仍需将刃脚下回填密实以防止不均匀沉降,保证正确位置下沉。

浇筑后10h即可遮盖浇水养护,养护方法采用自然养护和塑料膜覆盖法。在养护过程中,对混凝土表面浇水湿润,严禁用水泵喷射而破坏混凝土。养护时确保混凝土表面不发白,至少养护7d以上。养护期内DB12/T 484-2013标准下载,不得在混凝土表面加压、冲击及污染。

沉井混凝土养护强度必须达到80%时才能进行下沉。混凝土强度达到2.5Mpa时,将混凝土顶面凿毛,以利与以后施工混凝土部分连接。

4、沉井下沉控制   (1)沉井下沉准备工作

沉井下沉前应详细了解地质情况,主要了解地下土的内摩擦角、

地下水位、水量的分布情况。 ①刃脚垫架拆除

沉井井壁模板在混凝土强度达到75%即可拆除,刃脚垫架在混凝土达到100%强度时可拆除破土下沉。拆除垫架应在专人指挥下分区、依次、对称、同步地进行。拆除方法是先将局部区域的方木慢慢抽出,刃脚下随即用砂或砂砾回填夯实,在刃脚内外侧应夯实筑成小土堤,以承担部分井筒重量,接着拆除另一段,如此逐段进行。垫架拆除时要加强观测,注意下沉是否均匀,如发现倾斜,应及时处理。 ②沉井预留洞在下沉之前应用砖封堵,并抹以水泥砂浆,待安装管道时再将其拆除。 (2)沉井下沉 该沉井下沉过程中采用明沟、集水井排水,防止沉井上浮。具体方法为:在沉井离刃脚2米处挖一圈排水明沟,设3~4个集水井,深度比地下水深1~1.5米,集水井深度随沉井挖土而不断加深,在井内或井底设水泵,将水抽出井外排走。 根据不同土质情况,需要采取不同的挖土顺序,挖土总的原则:分层开挖;使挖土对称均匀;刃脚均匀受力;沉井均匀、竖直、平稳下沉;沉井内挖出的土严禁堆放在沉井四周。 ①普通土层沉井下沉 根据土质情况,采用台阶形挖土自重破土方式。采用从中间开始向四周逐渐开挖,并始终均衡对称地进行,每层挖土厚度为0.4~0.5m,每层开挖厚度0.30~0.50m,在刃脚处留1.0~1.50m宽的台阶,然后沿沉井井壁每2.0~3.0m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的削薄土层,每次削10~15cm,当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时,沉井便在自重作用下破土下沉,削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行,使均匀平衡下沉。 ②土质不均匀情况沉井下沉 沉井在下沉过程中,如遇土质不均匀时,即土质出现一边硬土、一边软土的情况,为了使沉井均匀下沉,应先施工硬土一侧,后挖软土的一侧。在软土的一侧如沉井发生倾斜时,要即时在土质硬的地段进行堆土,使沉井本体处于平衡状态。 沉井下沉时,井壁与周边土间200mm缝隙必须填入粉煤灰或细砂以减小摩擦力。   ③下沉速度控制

沉井挖土下沉采用人、机配合挖土,一台电动葫芦吊运出土,由于挖土施工困难,综合考虑挖土、吊运的施工能力,研究沉井下沉的安全控制,沉井下沉速度控制为/天。沉井下沉中,当土垅削至刃脚,沉井仍不下沉或下沉不平稳,则按平面布置分段的次序,逐段对称地将刃脚下掏空,并挖出刃脚外壁,每段挖完后用小卵石填满夯实,待全部掏空回填后,再分层刷掉回填的小卵石,可使沉井因均匀地减少承压面而平衡下沉。   在沉井开始下沉和将沉至设计标高时,周边开挖深度小于,避免发生倾斜,尤其在开始下沉以内时,其平面位置与垂直度要特别注意保持正确,否则继续下沉不易调整,在离设计深度左右停止取土,依靠自重下沉至设计标高。   ④下沉观测沉井位置的控制是在井外地面设置纵横十字控制桩、水准基点。下沉时,在井壁上设十字控制线,并在四侧设水平点。于壁外侧用红铅油画出标尺,以测沉降,井内中心线与垂直度的观测系在井内壁四边标出垂直轴线,各吊垂球一个,对准下部标志板来控制,并定时用两台全钻仪进行垂直偏差观测。挖土时随时观测垂直度,当垂球离墨线边达或四面标高不一致时,立即纠正,沉井下沉过程中,每班至少观测两次,并在每次下沉后进行检查,做好记录,当发现倾斜、位移、扭转时,及时通知值班队长,指挥操作工人纠正,使允许偏差范围控制在允许范围以内。沉井在下沉过程中,最大沉降差均控制在以内。当沉至离设计标高时,对下沉与挖土情况应加强观测,以防超沉。   ⑤下沉纠偏:沉井下沉过程中,有时会出现倾斜、位移及扭转等情况,应加强观测,及时发现并采取措施纠正。   产生倾斜的可能原因有:⑴刃脚下土质软硬不均;⑵拆刃脚垫架时,抽出承垫木未对称同步进行,或未及时回填;⑶挖土不均,使井内土面高低悬殊;⑷刃脚下掏空过多,使沉井不均匀突然下沉;⑸排水下沉,井内一侧出现流砂现象;(6)井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。   操作中可针对原因予以预防,如沉井已经倾斜,可采取在刃脚较高一侧加强挖土并可在较低的一侧适当回填砂石,必要时配以井外射水,或局部偏心压载,都可使偏斜得到纠正。待其正位后,再均匀分层取土下沉。   位移产生的原因多由于倾斜导致,如沉井在倾斜情况下下沉,则沉井向倾斜相反方向位移,或在倾斜纠正时,如倾斜一侧土质较松软时,由于重力作用,有时也沿倾斜方向产生一定位移,因此预防位移应避免在倾斜情况下下沉,加强观测,及时纠正倾斜。位移纠正措施一般是有意使沉井向位移相反方向倾斜,再沿倾斜方向下沉,至刃脚中心与设计中心位置吻合时,再纠正倾斜,因纠正倾斜重力作用产生的位移,可有意向位移的一方倾斜后,使其向位移相反方向产生位移纠正。   沉井下沉产生扭转的原因是多次不同方向倾斜和位移的复合作用引起的,可按上述纠正位移、倾斜方法纠正位移,然后纠正倾斜,使偏差在允许范围以内。   ⑥下沉到位、封底技术

当沉井沉到设计标高,经2~3天,下沉已稳定,下沉量在8h内累计时,即可进行沉井封底。沉井封底采用排水封底,沉井封底质量要求严格,不允许出现渗漏,再者涌水量不大,井底土质较密实,分两步进行。在中部设1个降水井,用潜水泵排出,使地下水位保持低于井底面30~50cm。刃脚混凝土凿毛处洗刷干净,然后,在井底对称均匀浇一层10㎝厚的混凝土垫层,强度达到30%后,绑钢筋,浇筑60㎝厚的混凝土底板,底板应预留若干透水孔。浇筑应在整个沉井面积上分层由四周向中央进行,每层厚,并捣固密实。混凝土养护期间,在封底的集水井中应不间断地抽水,待泵房主体土建工程完工后方可封堵严密。方法是在抽除井水后,立即向滤水井管中灌入C30早强干硬性混凝土捣实,装上法兰,再在上面浇筑一层混凝土DB43/T 1695-2019 地震应急图件产出规范,使之与底板平。

1、抽方木时,应有专人统一指挥,分区域,按次序进行。 2、采用机吊人挖时,土斗装满后,待井下人员躲开,并发出讯号,方可起吊。

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