水力排土法沉井施工工藝研究與應(yīng)用

劉　凱

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都　610091)

?

水力排土法沉井施工工藝研究與應(yīng)用

劉凱

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都610091)

水力排土沉井是采用高壓水流破土、使鋼筋混凝土構(gòu)筑物下沉的施工方法。介紹了沉井下沉工藝方法及糾偏措施，以指導(dǎo)該工藝能更好地應(yīng)用并創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

水力排土；沉井；工藝方法

1　工藝研究背景

水處理項(xiàng)目一般平面布置緊湊，結(jié)構(gòu)密度較大，當(dāng)構(gòu)筑物埋深大、地下水位高時(shí)，采用大開(kāi)挖的方式施工難度大且投入多，不安全。在這種情況下，采用沉井方式施工較為合理。

2　工藝流程

水力排土沉井施工流程見(jiàn)圖1。

3　主要施工設(shè)備

圖1　水力排土沉井施工圖

水力排土沉井下沉施工需要的主要設(shè)備類型包括：(1)高壓水泵(揚(yáng)程50 m以上，單機(jī)流量100 m3/h以上為宜)；(2)水槍(噴嘴口徑φ12～15為宜)；(3)水力吸泥機(jī)(噴嘴口徑φ22～30為宜)。

4　沉井下沉施工

4.1初沉階段施工

最初的0～3 m為初沉階段。首先在枕木上套上鋼絲繩用挖掘機(jī)抽出枕木，枕木需對(duì)稱抽出，防止沉井不均勻下沉。枕木抽出后隨即開(kāi)始鑿除井壁下的混凝土墊層，在鑿除井壁下的混凝土墊層時(shí)應(yīng)由周邊向中心施工，盡可能地使沉井平穩(wěn)地切入土中。混凝土墊層鑿除后，將碎石取出，初沉階段在挖碎石墊層的同時(shí)從內(nèi)中部向四周均勻、對(duì)稱地?cái)U(kuò)展。碎石墊層挖除后，改用水力機(jī)械破土。破土?xí)r，應(yīng)加強(qiáng)觀察，注意下沉是否均勻。

4.2正常下沉階段施工

在初沉階段末期，一般將下沉沉井鍋底深度控制在1 m左右，當(dāng)下沉的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)良好時(shí)可增加沉井鍋底深度，控制在1～1.5 m以內(nèi)為宜。沉井下沉的整個(gè)過(guò)程中要對(duì)稱沖切，均勻下沉；施工中隨時(shí)觀察沉井下沉的情況；若發(fā)現(xiàn)傾斜，及時(shí)采取糾偏措施；嚴(yán)禁出現(xiàn)井內(nèi)刃腳懸空、刃腳中部被局部擱置現(xiàn)象；施工中應(yīng)做好沉井下沉的記錄。

4.3終沉階段施工

當(dāng)沉井下沉至最后2 m時(shí)為進(jìn)入終沉階段，挖土鍋底形狀由“凹”逐步過(guò)渡到“凸”反鍋底形狀。終沉階段要適當(dāng)放慢取土速度，嚴(yán)格按照均勻?qū)ΨQ的原則布置挖土范圍。終沉階段是挖土最重要的施工階段，要加強(qiáng)對(duì)沉井下沉的觀測(cè)，防止沉井下沉速度過(guò)快和沉井偏移。當(dāng)沉井刃腳達(dá)到距設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高20 cm時(shí)停止取土，用大塊石拋填在加強(qiáng)刃腳處，密切注意觀察、測(cè)量沉井下沉情況，在24 h內(nèi)沉井下沉量不大于10 mm既為剎車成功；如靠沉井自重下沉不到位時(shí)，再用人工慢慢取土，使沉井到達(dá)設(shè)計(jì)深度。沉井下沉到位后，立即進(jìn)行封底，防止沉井繼續(xù)下沉。

5　沉井下沉的施工要點(diǎn)

(1)按照施工組織設(shè)計(jì)規(guī)定安裝好水力機(jī)械設(shè)施：高壓水泵、低壓取水泵、調(diào)節(jié)水箱、 水力吸泥機(jī)或泥漿泵、水槍、井下及井上的高壓進(jìn)水管和低壓排泥漿管路、水槍操作平臺(tái)等。

(2)水力機(jī)械設(shè)施安裝好后應(yīng)進(jìn)行負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)保證設(shè)備能按施工組織設(shè)計(jì)要求正常運(yùn)轉(zhuǎn)，水力吸泥機(jī)及水槍均應(yīng)經(jīng)過(guò)水壓檢驗(yàn)，檢驗(yàn)壓力為工作壓力的1.5倍。

(3)為保證水力破土效果和吸泥機(jī)的正常工作，必須將井底各類雜物垃圾清除干凈。

(4)水力排土沉井下沉施工應(yīng)按"先中后邊、分層對(duì)稱破土、先高后低、及時(shí)糾偏"的原則進(jìn)行操作。

(5)沉井外刃腳邊一般應(yīng)保留l m寬左右的土堤，使沉井在外刃腳處擠土下沉，以減少對(duì)井周土體的擾動(dòng)程度。只有當(dāng)沉井中部土體全部沖除還不下沉或糾偏時(shí)方可適當(dāng)沖除外刃腳處的土體，但仍嚴(yán)禁用水槍掏刷外刃腳踏面外側(cè)土體。

(6)當(dāng)沉井傾斜很小時(shí)，應(yīng)將各井格內(nèi)土面高差控制在1 m以內(nèi)，使沉井保持均勻垂直下沉。

(7)一般應(yīng)將沉井井格中部鍋底深度控制在l～1.5 m以內(nèi)為宜。鍋底過(guò)深則易產(chǎn)生突沉，使沉井下沉量和慣斜度無(wú)法控制，同時(shí)井外土體也易塑流入井，引起井周地面產(chǎn)生過(guò)多的沉降。

(8)當(dāng)沉井底土質(zhì)較硬時(shí)，在沉井下沉到位前，為減少井內(nèi)回填砂石料的數(shù)量，在井格內(nèi)土面標(biāo)高已達(dá)到封底要求時(shí)，可將內(nèi)外刃腳處的土體適當(dāng)沖空使井下沉到位(形成反鍋底)。

(9)用水力機(jī)械沖泥時(shí)，應(yīng)在吸泥機(jī)吸水頭處(位于井格中部)先沖出集泥坑，泥坑深0.5 m左右，然后用水槍在各個(gè)方向沖土形成漏斗形土坑，使泥漿水不斷匯集到集泥坑吸排出井外。

(10)吸泥機(jī)的吸水頭應(yīng)用繩子吊空，不應(yīng)讓吸水頭埋在集泥坑的浮泥內(nèi)而導(dǎo)致土塊堵塞吸水頭的網(wǎng)罩。為防止集泥坑中泥砂淤泥，要經(jīng)常用水槍在吸水頭處沖刷攪動(dòng)，使排土?xí)惩ā?/p>

(11)在水槍沖泥時(shí)，應(yīng)注意控制好井格內(nèi)泥水的數(shù)量，水槍?xiě)?yīng)直接沖刷土體。工作中要經(jīng)常檢查吸泥機(jī)工作是否正常。

(12)高壓水泵停車時(shí)，水槍上的操縱閥門(mén)和吸泥機(jī)上的逆止閥均應(yīng)關(guān)閉，防止調(diào)節(jié)水箱內(nèi)的水倒灌入井內(nèi)。

(13)當(dāng)采用泥漿泵排泥時(shí)，應(yīng)做好泥漿泵接力串聯(lián)技術(shù)措施。

(14)在施工過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)做好各項(xiàng)施工監(jiān)控工作。

6　沉井下沉糾偏

沉井下沉過(guò)程中，如遇沉井已經(jīng)傾斜時(shí)可采取在刃腳較高一側(cè)加強(qiáng)挖土并可在較低的一側(cè)適當(dāng)回填砂石，必要時(shí)配以井外射水或局部偏心壓載，均可使偏斜得到糾正。待其正位后，再均勻分層取土下沉。

位移產(chǎn)生的原因多由傾斜而導(dǎo)致，如沉井在傾斜情況下下沉，則沉井向傾斜相反方向位移，或在糾正傾斜時(shí)，如傾斜一側(cè)土質(zhì)較松軟時(shí),由于重力作用，有時(shí)也沿傾斜方向產(chǎn)生一定的位移。因此，預(yù)防位移應(yīng)避免在傾斜情況下下沉，加強(qiáng)觀測(cè),及時(shí)糾正傾斜。

沉井下沉產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的原因是多次不同方向傾斜和位移的復(fù)合作用引起的，可按上述糾正位移、傾斜的方法糾正位移，然后糾正傾斜，使偏差在允許的范圍以內(nèi)。

7　沉井封底

在沉井中心位置設(shè)置滲井一個(gè)，先將沉井內(nèi)的土形整理成鍋底形，自刃腳向中心挖放射形排水溝、填以石子做濾水暗溝，中心井深1～2 m，插入直徑0.6～0.8 m、周圍有孔的混凝土或鋼套管，四周填以卵石，使井底的水都匯集到集水井中并用潛水泵排出，使地下水位保持低于井底面30～50 cm。刃腳混凝土鑿毛處應(yīng)洗刷干凈，然后澆筑毛石混凝土，強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度后，鋪設(shè)底板鋼筋并澆筑混凝土，搗固密實(shí)，混凝土養(yǎng)護(hù)14 d期間，在封底的集水井中應(yīng)不斷抽水，待底板混凝土

達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，抽除井筒中的水后立即向?yàn)V水井管中灌入C30早強(qiáng)干硬性混凝土搗實(shí)，裝上法蘭，再在上面澆筑一層混凝土，使之與底板頂面相平。如地下水較少或無(wú)地下水時(shí)，可一次性澆筑底板混凝土。

8　結(jié)　語(yǔ)

沉井工藝最大的優(yōu)點(diǎn)是在結(jié)構(gòu)壁被保護(hù)的情況下進(jìn)行作業(yè)，施工安全性高，尤其適合在總平場(chǎng)地有限和地下水位高的的情況下進(jìn)行地下構(gòu)筑物的施工，該工藝應(yīng)用前景廣闊。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-05-20

TV52;TU53.61;TU53.64

B

1001-2184(2016)04-0129-02

劉凱(1976-)，男，甘肅平?jīng)鋈耍呒?jí)工程師，學(xué)士，從事市政公用工程施工技術(shù)工作.