流塑狀淤泥軟土地基中異型沉井施工技術(shù)

【摘 要】介紹了在灘涂流塑狀淤泥軟土地基中大型異型沉井下沉施工實(shí)例，總結(jié)了沉井施工中遇到的問題和處理辦法，著重介紹了排水下沉法和不排水下沉法在工程中的施工方法。

【關(guān)鍵詞】沉井下沉；排水下沉法；不排水下沉法；沉井終沉

1、工程概況

某污水處理廠一期建設(shè)用地15.48公頃，日處理能力10萬噸；新建粗格柵間及進(jìn)水泵房為異型沉井，呈“凸”字形狀。沉井壁厚外壁厚1米、內(nèi)壁厚0.6米，沉井下沉階段制作高度為14米，制作時(shí)刃腳標(biāo)高為-3米，終沉標(biāo)高為-16.5米，下沉深度13.5米，沉井平面積340m2，下沉總土方量為4590m3，沉井下沉重量為3158t。由于該沉井呈“凸”字形狀，重心明顯偏移，下沉系數(shù)大，對地基不均勻沉降十分敏感，沉井施工措施稍欠缺，就可能造成沉井扭曲變形，受力不均而傾斜和開裂（見下圖）。

本場地淺部沉積土類型以海相淤泥質(zhì)土為主，含水量大、壓縮性高，且分布廣泛，因此，地貌類型屬于第四紀(jì)濱海淤泥積平原。場地早期為淤積灘涂，后經(jīng)人工圍墾成養(yǎng)殖魚塘，以養(yǎng)殖魚蝦為主，東北側(cè)外圍為近幾年新修海塘，故本場地不受海水潮汐漲落影響。

2、工程地質(zhì)概況

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，地質(zhì)分層從上至下為：

表層：場地回填塘渣層：現(xiàn)塘渣層頂面標(biāo)高2.5米，相對標(biāo)高-1.4米；0層；

素填土：局部為近期人工回填成，由塊石、碎石、粘性土，呈松散狀態(tài)，下部為粉煤灰，層厚0.5m-1.0m，層底標(biāo)高為0.86m；1b層：粉煤灰、層厚為0.42m，層底標(biāo)高為-0.44m；2a層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：層厚1.9m左右，層底標(biāo)高為-2.34m，流塑，飽和，高壓縮性，地基承載力特征值為50Kpa；2b層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層厚5.3m左右，層底標(biāo)高為-7.64m，流塑，飽和，高壓縮性，地基承載力特征值為55Kpa；2c淤泥質(zhì)粘土層厚6.9m左右，層底標(biāo)高為-14.54m，流塑，粘塑性好，高壓縮性，地基承載力特征值為50Kpa；3粉砂層層厚5m，層底標(biāo)高為-19.54m，中密，砂質(zhì)分選較差，搖震反應(yīng)迅速，地基承載力特征值為140Kpa；4a淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，流塑，粘塑性一般，高壓縮性。

水文條件：本場地地下水為孔隙潛水類型，主要賦存于2層淤泥質(zhì)土中，受大氣降水及海水補(bǔ)給，深層承壓水主要賦存于3層粉砂層中。根據(jù)地質(zhì)資料顯示，該沉井下沉土質(zhì)情況極差，土體含水量大，高壓縮性，低承載力，持力層為2c淤泥質(zhì)粘土層，距3粉砂層頂為1.9m。

3、沉井預(yù)制

原設(shè)計(jì)沉井為四節(jié)，表層填土挖除后，地面標(biāo)高為第三節(jié)沉井標(biāo)高，因此第四節(jié)沉井不再視作沉井結(jié)構(gòu)，待三節(jié)沉井下沉到位封底后再接著打。為減少第一次澆筑混凝土的重量，避免下沉過大及不均勻沉降造成混凝土開裂，第一節(jié)澆筑刃腳（高3.85m），待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上時(shí)澆筑第二節(jié)側(cè)壁（高5m），再依次澆筑第三節(jié)側(cè)壁（高5.15m）。待三節(jié)沉井混凝土全部完成，一次下沉就位。

4、沉井下沉施工

4.1因本工程地質(zhì)差，挖除表層回填土和粉煤灰層至2a層，在第一節(jié)沉井制作前需對沉井刃腳處地基進(jìn)行處理。同時(shí)為減少沉井沉入深度，降低施工作業(yè)面，刃腳標(biāo)高挖至-4米。對刃腳處地基進(jìn)行鋪設(shè)1米厚砂墊層和0.25米厚C25混凝土墊層處理。

4.2根據(jù)本工程沉井的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)初階段采用排水下沉法，水位差將部分地下水滲入沉井中，按照常規(guī)經(jīng)驗(yàn)判斷，沉井周邊擾動(dòng)范圍與沉井下沉深度之比為1：1，在施工中應(yīng)密切關(guān)注利用現(xiàn)場的砂或粘土及時(shí)回填壓實(shí)，以防地面水進(jìn)入擾動(dòng)土體，形成更大范圍的塌陷，同時(shí)也確保周邊環(huán)行道路的安全。排水下沉過程中為防止沉井外土體擾動(dòng)，沉井內(nèi)取土施工應(yīng)進(jìn)行有效控制，采取先中間后邊上，適當(dāng)保留大梁和隔墻下部土體，形成七個(gè)小鍋底，以防止土體承載力極差所帶來的突沉。由于本粗格柵間沉井呈“凸”字形狀，重心明顯偏移，容易產(chǎn)生大端易沉，小端難沉的現(xiàn)象。應(yīng)此在下沉過程中要把握小端先糾原則，即小端先沉20～30厘米，大端再沉20～30厘米糾平，循環(huán)至終沉。

4.3沉井終沉，沉井刃腳標(biāo)高離設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5米時(shí)進(jìn)入終沉階段。沉井底部取土不能形成鍋底，而應(yīng)沿刃腳邊定量取土不超過0.10米，使沉井底部泥面形成反鍋底。由于沉井內(nèi)灌滿水浮力較大，使刃腳踏面下定量取土后沉井也不會(huì)自沉。此時(shí)可適當(dāng)降低井內(nèi)水位，使沉井的浮力減少、下沉力增大，沉井將穩(wěn)妥下沉。終沉順序：定量取土→井內(nèi)降水→觀測→井內(nèi)加水，通過三至四個(gè)循環(huán)使沉井標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求。待沉井下沉還差0.10米到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止施工觀察下沉量，通過沖泥修平鍋底，沉井在8小時(shí)內(nèi)，自沉累計(jì)下沉量不大于0.1米便能保持穩(wěn)定，12小時(shí)后便基本穩(wěn)定，可以開始拋石后澆筑封底混凝土施工。

4.4施工效果，本次下沉總計(jì)用時(shí)為19天，整個(gè)施工過程中嚴(yán)格按照施工方案操作控制沉井最大下沉量3厘米/小時(shí)，最大刃腳高差控制在36厘米以內(nèi)，下沉過程及封底時(shí)沉井無變形、傾斜、開裂現(xiàn)象；沉井結(jié)構(gòu)無流線現(xiàn)象，底板無滲水現(xiàn)象取得了較好的效果。沉井終沉到位后，刃腳平面中心位置縱向?yàn)?.5厘米，橫向?yàn)?.8厘米；沉井四角中任何兩角的刃腳底面高差不大于1.8厘米；刃腳平均高程為1.3厘米，均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

5、施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

①沉井下沉期間要勤測勤糾，用測量數(shù)據(jù)來指導(dǎo)下沉施工，嚴(yán)格控制沉井高程偏差在10厘米內(nèi)，以防止沉井產(chǎn)生較大的位移。

②在后期，沉井不排水下沉期間要經(jīng)常觀察沉井內(nèi)水位，及時(shí)補(bǔ)充水源，勤測水下泥面情況，與井下作業(yè)的潛水員保持聯(lián)絡(luò)暢通，及時(shí)提供沉井鍋底及偏差情況。

③終沉段放慢下沉速度，宜采取多次抽放水糾偏方式，確保沉井到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高，傾斜率、位移等指標(biāo)符合要求。

④下沉期間應(yīng)每日對沉井周圍所設(shè)的測量監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行觀測，做好記錄，發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)采取措施處理。

⑤做好混凝土試塊工作，按規(guī)范要求進(jìn)行同條件試塊養(yǎng)護(hù)，等混凝土試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度70%后方可抽水

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