大型沉井排水下沉施工技术研究与应用.docx

大型沉井排水下沉施工技术研究与应用一、沉井施工技术概述沉井是在地面上或基坑中先制作钢筋混凝土井身待达到一定强度后在井筒内分层挖土、运土随着井内土面逐渐降低井身依靠自重克服与土壁之间的摩擦阻力及土体对刃脚踏面的反力不断下沉就位达到设计标高后进行封底的一种深基础或地下构筑物施工工艺。沉井在深基础或地下构筑物施工中具有以下特点：结构截面尺寸和刚度大承载力高抗渗及耐久性好施工时不需要板桩围护；与大开挖相比挖土量大大减少能节省投资；无需特殊的专业施工设备易于操作；占地面积小可用于场地狭窄条件下施工对邻近建筑物影响较小技术上比较稳妥可靠；可用于各种复杂地形、地质特别是地下水很丰富、土的渗透系数大难以将地下水排干的土层情况下施工。因此近年来随着施工技术和施工机械的不断革新沉井在国内外都得到了广泛的应用和发展。沉井开始多用于铁路和桥梁工程基础之后在水工结构特别是市政工程中的给、排水泵站中多有应用。沉井作为一种基础工程在施工控制方面最重要的是下沉过程中纠偏、防止突沉、控制终沉。经过多年的实践目前国内在沉井施工技术应用上已积累了比较丰富的施工经验。我局承建的广东金融技术服务区B区市政工程北区2#雨水泵站（土建）工程是该项技术成功应用的一个范例。二、工程概况该工程位于佛山市南海区海八路五丫口至健身体育公园路段以北、佛山水道以南地块的拟建华翠北路与滨江二路交汇处的东北部占地面积约5500平方米。2.1沉井结构尺寸沉井高13.05m下沉高度11.75m长31.2m、宽26.4m；刃脚部位高3.70m宽0.85m；井壁中上部宽0.70m刃脚踏面均为0.40m起沉标高+1.40m刃脚终标高-10.35m。沉井分大小20格隔墙、底梁底面宽0.60m。沉井设计为分三节浇筑一次下沉下沉方法为排水下沉。2.2工程地质水文1、土层分布：层①素填土：层厚1.4～2.8米平均厚度1.74米层底高程0.57～1.20米。层②淤泥、淤泥质土：层厚2.0～4.0米厚度变化稍大南厚北薄西厚东薄平均厚度3.06米顶板埋深1.4～2.8米层顶高程0.57～1.2米。层③粉砂：层厚3.5～5.7米厚度变化稍大大致南、北厚中部稍薄平均厚度4.88米顶板埋深4.0～5.5米层顶高程-1.43～-2.88米。层④粉质粘土：呈薄透镜状分布层厚0.8米顶板埋深10.5米顶板高程-7.13米土层呈灰黄色饱和软塑土质较纯粘塑性强。层⑤粉（细）砂：层厚4.3～5.5米平均厚度4.8米顶板埋深9.0～11.3米层顶高程-6.38～-8.18米沉井座落在该层。层⑥中砂：层厚1.6～3.7米平均厚度为2.62米埋深13.6～16.0米层顶高程-11.0～-12.63米。3、地下水位埋深为1.10～1.90m高程为0.97～1.47m。三、受力计算模型及下沉系数验算1、排水下沉的受力计算模型沉井排水下沉时可以看作是沉井自重克服井壁摩阻力和刃脚反力（及部分隔墙、底梁反力）下沉的过程。井壁摩阻力沿井壁深度方向的分布根据工程经验和习惯用法可按如下假定计算：在深度0～5m深度范围内单位面积摩阻力按直线规律自零值起逐渐增加在深度5m以下单位面积摩阻力为一常数。四、下沉时降水方案设计与施工（3）管井单井允许最大进水量的计算管井的单井最大允许的出水量由管井的过滤器直径、过滤器长度和该场地的地下水的渗透系数共同影响。计算公式：式中-过滤器半径-过滤器长度-渗透系数考虑到该地区的地下水较丰富故管井深度应尽量多的深入到降水目的层中根据地质报告确定管井的深度为20米最大降深时有效过滤器长度为5m沉井后期降水井过滤器所在层为粉砂渗透系数为1.1m/d。计算得：（4）管井数量的确定一般情况下管井数量根据现场地质水文条件通常位于水道边的降水工程由于受水道平行补给的水流影响易于导致管井损坏故经常需要在沉井周边增设一定数量的备用井本该工程增设管井1口合计9口。（5）管井布置根据沉井的尺寸9口管井在沉井周围大致为均匀分布其中靠近水道侧为4口其他侧为3口管井距沉井井壁8米管井间均匀分布有顶管的一侧适当避开顶管具体分布见附图（6）管井施工工艺流程：井位放样钻机就位钻孔清空吊放滤网井管井管四周回填砂滤层洗井安装潜水泵。本工程采用工农150型大型回转式钻机成孔井管材料使用Ф300波纹井管外包滤布井管与孔壁间填充直径为1mm左右的中粗沙作为过滤层。填完滤料后立即进行洗井。