单元一旱地上沉井基础工程施工

'桥涵基础工程施工高职高专道路桥梁工程技术专业“十二五”规划教材主编：徐俊主审：陈延方 情境五沉井基础工程施工1.掌握旱地上沉井基础的施工工艺。2.掌握沉井下沉纠偏和克服沉井下沉困难的处理措施。3.掌握筑岛法沉井基础施工的基本要点与施工工艺。4.掌握浮运法沉井基础施工的基本要点与施工工艺。 单元一旱地上沉井基础工程施工一、施工准备1.技术准备（1）根据设计文件提供的工程地质和水文地质资料及现场的实际情况决定是否补充地质钻探，并应对洪汛、凌汛等水文资料进行调查，编制沉井基础施工技术方案。（2）完成工程测量控制点和沉降观测控制点的定位、移交、复核工作。（3）确定工程材料、机具、劳动力的需求量。（4）完成进场材料的取样复检及混凝土的试配工作。 单元一旱地上沉井基础工程施工（5）组织施工人员进行技术、质量、安全、环境等各方面的交底工作。（6）在堤防、防洪设施及其他既有建筑物周边进行沉井下沉前，应就施工可能会导致对其不利的影响进行评估，并应采取有效的防护措施。2.材料准备材料准备要求均与独立基础施工相同。 单元一旱地上沉井基础工程施工3.主要机具准备（1）机械设备：混凝土搅拌机、皮带输送机、插入式振动器、平板式振动器、自卸翻斗汽车、机动翻斗车、混凝土搅拌运输车和输送泵车（泵送混凝土用）、钢筋调直机、钢筋切割机、钢筋制弯机、电焊机、抓泥斗或吸泥机、冲击锥、空压机、绞车等。（2）主要工具：大小平锹、串筒、溜槽、胶皮管、混凝土卸料槽、吊斗、手推胶轮车、抹子。（3）沉井下沉前，应对施工设备采取有效的防护措施。 单元一旱地上沉井基础工程施工4.作业条件准备（1）进场入库的各种规格的钢筋均已分批检验合格。（2）沉井位于无水的陆地时，若地基承载力满足设计要求，可就地整平夯实形成平台制作；地基承载力不足时，应对地基采取加固措施后，整平夯实形成平台制作沉井。（3）其他作业条件准备要求均与独立基础施工相同。 单元一旱地上沉井基础工程施工二、工艺流程沉井基础定位放样→复验→材料见证取样、试配制混凝土→复试→平整夯实场地→铺设砂垫层→铺设垫木→铺设踏面底模→安放刃脚型钢→立沉井底模→立底节沉井内模→绑扎底节沉井钢筋→复验→立底节沉井外模板→复验→底节沉井混凝土的浇筑→养护→拆模和抽除垫木→验收、隐蔽工程记录归档→挖土下沉沉井→循环接筑沉井→循环挖土下沉沉井至设计标高→基底检验→沉井封底→井孔填充→浇筑盖板→沉井基础验收、隐蔽工程记录归档。 单元一旱地上沉井基础工程施工三、沉井基础施工要点1.沉井制作（1）制作平台①在定位放样以后，应将基础处的地面进行平整和夯实，防止在浇筑沉井时和养护期内出现不均匀沉降。②在地面上应铺设厚为0.3～0.5m的砂垫层，以便在沉井下沉前抽除垫木；砂垫层的铺设范围为沿沉井外周边且宽度不小于1.0m。 单元一旱地上沉井基础工程施工（2）钢筋混凝土沉井制作①在砂垫层上先在刃脚处对称地铺设垫木，支垫的布置应满足设计要求并应使抽垫方便，如图5.1.1所示。垫木一般为枕木或方木，其数量可按垫木底面压力不大于100kPa计算。垫木之间的间隙也应用砂填实。②在砂垫层及垫木上面放出刃脚踏面大样，铺上踏面底模，安放保护刃脚的型钢，立刃脚斜底模、隔墙底模和沉井内模，绑扎钢筋，最后立外模和模板拉杆。井壁模板如如图5.1.2所示。 图5.1.1垫木布置示意图图5.1.2井壁模板示意图 单元一旱地上沉井基础工程施工③支垫顶面应与钢刃脚底面紧贴，应使沉井重力均匀分布于各支垫上。内隔墙与井壁连接处的支垫应连成整体，底模应支承于支垫上，并应防止不均匀沉陷。④为减小下沉时的摩阻力，外模板接触混凝土的一面必须平直且光滑。模板接缝处宜做成企口形，以免漏浆。模板应有足够的整体强度和刚度，避免浇注混凝土时发生变形。⑤当场地土质较好时，沉井的底模也可采用土模，但应事先做好防水、排水措施，如图5.1.3所示。同时还要注意在进行混凝土养护浇水时，应细水匀浇，以免冲坏土模。拆除土模时，黏附在刃脚斜面及隔墙底面的土模残留物应清除干净，以免影响封底质量。 图5.1.3沉井底部土模1—井壁；2—隔墙；3—隔墙梗肋；4—木板；5—黏土土模；6—排水沟；7—水泥浆层 单元一旱地上沉井基础工程施工⑥在浇筑混凝土前，应检查沉井纵、横向中轴线位置，核对模板各部分尺寸和钢筋布置是否符合设计要求，支撑及各种紧固联系是否安全可靠。在充分湿润模板后，再开始浇筑混凝土，要保证它的密实和整体性，随时检查模板有无漏浆和支撑是否良好。⑦混凝土应对称均匀灌注，分层连续、均匀振捣，每层厚度均为0.3～0.4m。混凝土浇筑完毕后，要注意养护，可先用草袋等遮盖混凝土表面。在气温高于5℃时，可采用自然养护，经常用水充分湿润模板及混凝土表面。夏季应防止暴晒，冬季严防冻结。 单元一旱地上沉井基础工程施工⑧沉井的分节制作高度，应能保证其稳定，且应具有适当重力便于顺利下沉。底节沉井的最小高度，应能抵抗拆除支垫后的竖向挠曲；土质条件许可时，可适当增加高度。底节沉井的高度一般为4～5m，如井底下为松软土时，其高度不宜超过沉井宽度的0.8倍，以防止开始下沉时就产生过大的倾斜。（3）混凝土沉井模板与支垫的拆除①沉井的混凝土强度满足抽垫后受力的要求时方可将支垫拆除。一般混凝土达到设计强度的25%时，即可拆侧模，达到设计强度的75%时，可拆除隔墙底模和刃脚斜面模板，完全达到设计强度时，即可拆除垫木。 单元一旱地上沉井基础工程施工②支垫应分区、依次、对称、同步地向沉井外抽出，并应边抽边用砂土回填捣实；抽垫时应防止沉井偏斜。定位支点处的支垫，应按设计要求的顺序尽快地抽出。③垫木中最后拆除的4根，称定位垫木，常用红漆标明。这4根垫木的位置，应能使沉井受力最佳，并保持沉井的稳定。对矩形和圆端形沉井，定位垫木应布置在长边上，它们至对称轴的距离为长边的0.3～0.4倍；如为圆沉井，则布置在相隔90°的四个点上。 单元一旱地上沉井基础工程施工④抽垫木顺序为：先内壁、后外壁，先短边、后长边。长边下的垫木是隔一根抽一根，以定位垫木为中心，由远而近对称地抽除。抽垫木前，可先撬松垫木下的砂，每抽去一根，在刃脚处即应用砂土回填捣实，定位垫木拆除后，沉井即全部支承在砂垫层上。 单元一旱地上沉井基础工程施工（4）钢沉井制作钢沉井的制作除应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50—2011)第19章《钢桥》的要求外，尚应符合下列规定:①钢沉井宜在工厂内加工，并应根据设计文件编制制造工艺，绘制加工图和拼装图。②钢沉井的分段、分块吊装单元应在胎架上组装、施焊。③首节钢沉井应在坚固的台座上或支垫上进行整体拼装，台座表面的高度误差应小于4mm，并应有足够的承载能力，在拼装过程中不得发生不均匀沉降。 单元一旱地上沉井基础工程施工2.沉井下沉与着床（1）沉井的下沉方法①规范规定应根据水文、地质情况和沉井的结构特点确定沉井下沉的施工方法，并应按照下沉的不同工况进行必要的验算。②沉井宜采用不排水的方式除土下沉；当限于设备条件，在稳定的土层中，也可采用排水除土下沉，但应具备相应的安全措施，防止发生事故。③沉井下沉时不宜采用爆破方法除土；在特殊情况下必须采用爆破方法时，除应得到批准外，还应严格控制药量。爆破作业应严格遵守现行国家标准《爆破安全规程》（GB6722）的规定。 单元一旱地上沉井基础工程施工（2）沉井的下沉要求与控制①正常下沉时，应自井孔中间向刃脚处均匀对称除土。即先挖井孔中心，再挖隔墙下的土，后挖刃脚下的土；均匀是指开挖高差一般情况下不宜超过50cm。在开挖除土的过程中，沉井借助自重切土下沉，当沉到井顶离地面1～2m时应暂停挖土。②沉井下沉过程中，宜对下沉的状况进行动态化、信息化管理，应随时掌握土层情况，进行下沉的监测和控制，及时分析和检验土的阻力与沉井重力的关系，采取最有利的下沉措施。下沉通过黏土胶结层或沉井自身重力偏轻下沉困难时，可采用井外高压射水、降低井内水位等方法助沉； 单元一旱地上沉井基础工程施工在结构受力容许的条件下，亦可采用压重或接高沉井等方法助沉；在土层条件适宜的情况下，可采用空气幕、泥浆润滑套等方法助沉。③采取排水除土下沉的底节沉井，对设计支承位置处的土，应在分层除土中最后同时挖除；由数个井室组成的沉井，应控制各井室之间除土面的高差，使下沉不发生倾斜，并应避免内隔墙底部在下沉时受到下面土层的顶托。④不排水除土可用抓泥斗或吸泥机，如图5.1.4和图5.1.5所示。采用吸泥吹砂等方法下沉时，必须备有向井内补水的设施，保持井内外的水位平衡。一般使井内水位高出井外水位1～2m，以免发生流砂。吸泥吹砂在井内应均匀进行，防止局部吸吹过深导致沉井偏斜。不排水挖土可参考表5.1.1选用较合适的机械和方法。 图5.1.4抓泥斗除土图5.1.5吸泥机除土 单元一旱地上沉井基础工程施工 单元一旱地上沉井基础工程施工⑤从井孔排出的土应卸至远离沉井的地方，或卸至河床较深的一侧，以防对沉井产生单向侧压力，导致沉井倾斜。⑥沉井下沉时应随时进行纠偏，保持竖直下沉，每下沉1m至少应检查1次；当沉井出现倾斜时，应及时校正。下沉至设计高程以上2m左右时，应适当放慢下沉速度并控制井内的除土量和除土位置，使沉井能平稳下沉，准确就位。 单元一旱地上沉井基础工程施工（3）沉井下沉的纠偏措施①当引起沉井偏斜的原因，是挖土不均匀或是地层土质不均匀时，纠偏可采用下列方法：a.不均匀挖土法。即在沉得少的一边多挖土，沉得多的一边少挖土或不挖土。b.不对称压重法。即在沉得少的一边多压重，沉得多的一边少压重或不压重。c.不对称射水法。d.施加侧向力扶正法。工艺如图5.1.6所示。 单元一旱地上沉井基础工程施工图5.1.6侧力扶正沉井工艺示意图 单元一旱地上沉井基础工程施工②当引起沉井偏斜的原因是因沉井底部的局部遇到障碍物时，应立即停止挖土，查清情况，在不排水挖土条件下，由潜水员下去观察，然后根据具体情况，采取不同措施排除障碍。③遇到较小孤石时，可将孤石四周土挖掉将其取出；如为较大孤石或旧建筑物的残破圬工体，则可用小量爆破方法将其破碎后取出。但不能把炸药放在孤石表面临空爆破，对刃脚下的孤石应不使炮眼的最小抵抗线朝向刃脚，装药量控制在0.2kg以内，并在孤石上压放土袋，以防炸坏刃脚和井壁。遇到成层的大块卵石，可先清除覆盖的泥砂，然后找出松动或薄弱处，用挖、铲、撬的办法挖掉。对较大卵石，在不排水的情况下，也可用直径大于卵石的吸泥机吸出。 单元一旱地上沉井基础工程施工④遇到钢件，可切割排除。如沉井中心位置发生偏移，可先使沉井倾斜，均匀挖土让沉井斜着下沉，直到井底中心位于设计中心线上，再将沉井扶正。（4）克服沉井下沉困难的措施①加重法。在沉井顶面铺设平台，然后在平台上放置重物，如砂袋、干垒块（片）石等，但应防止重物倒坍，故叠置高度不宜太高。此法多在平面面积不大的沉井中使用。②抽水法。对不排水下沉的沉井，可从井孔中抽出一部分水，从而减小浮力，增加向下压力使沉井下沉。此法对渗水性大的砂、卵石层，效果不大，对易发生流砂现象的土，也不宜用此法。 单元一旱地上沉井基础工程施工③射水法。在井壁腔内的不同高度处对称地预埋几组高压射水管道，在井壁外侧留有喇叭口朝上方的射水嘴，如图5.1.7所示，高压水把井壁附近的土冲松，水沿井壁上升，起润滑作用，从而减小井壁摩阻力，帮助沉井下沉。此法对砂性土较有效。采用射水法时，应加强下沉观测，掌握各孔的出水量，防止因射水不均匀而使沉井偏斜。 单元一旱地上沉井基础工程施工图5.1.7井壁内设射水管道示意图 单元一旱地上沉井基础工程施工④炮震法。沉井下沉至一定深度后，如下沉有困难，可用炮震法强迫沉井下沉。此法是在井孔的底部埋置适量的炸药，引爆后所产生的震动力，一方面减小了刃脚下土的反力和井壁上土的摩阻力，另一方面增加了沉井向下的冲击力，迫使沉井下沉。要注意炸药量过大，有可能炸坏沉井；药量太小，则震动效果不显著。一般每个爆炸点用药量以0.2kg左右为宜，大而深的沉井可用至0.3kg。不排水下沉时，炸药应放至水底；水较浅或无水时，应将炸药埋入井底下数十厘米处，这样既不易炸坏沉井，效果也较好。如沉井有几个井孔，应在所有井孔内同时起爆，否则有可能震裂隔墙，甚至会使沉井产生偏斜。有可能采用炮震法的沉井，事先在结构上应适当加强，以免受损。对下沉深度不大的沉井，最好不用此法。 单元一旱地上沉井基础工程施工⑤采用泥浆润滑套。用触变性较大的泥浆在沉井外侧形成一个具有润滑作用的泥浆套，可大大减小沉井下沉时的井壁摩阻力。这种泥浆在静止时处于凝胶状态，具有一定强度，当沉井下沉时，泥浆受机械扰动即变为流动的溶胶，从而大大减小了井壁摩阻力，使沉井能顺利下沉。这种泥浆的主要成分为黏土、水及适量的化学处理剂。一般的质量配合比为黏土35%～45%，水55%～65%，碳酸钠化学处理剂0.4%～0.6%（按泥浆总重计）。黏土要选颗粒细、分散性较高，并具有一定触变性的微晶高岭土。泥浆套的施工方法分内管法和外管法两种，通常用内管法。 单元一旱地上沉井基础工程施工a.内管法：内管法是在底节以上各节沉井的井壁内，预制若干竖直的压浆孔道，用钢丝胶管或钢管预埋在沉井模板内，待浇筑的混凝土初凝，将胶管或钢管拔出而成。在靠近底节与第二节沉井的台阶上设喷浆嘴，嘴前设有防护围堰，以防止高压的泥浆直接冲刷土壁和喷浆嘴被堵塞。台阶宽10～20cm，以便在下沉中，让井壁外侧与台阶所形成的空隙成为泥浆润滑套，如图5.1.8(a）所示。 单元一旱地上沉井基础工程施工图5.1.8泥浆润滑套1—沉井壁；2—泥浆套；3—地表围堰；4—储浆槽；5—泥浆管；6—压浆机；7—泥浆池；8—拌和机；9—防护围堰 单元一旱地上沉井基础工程施工b.外管法：外管法是把压浆管直接置于井壁外侧，通过喷浆嘴喷浆，如图5.1.8（b）所示。为了预防地面上的砂、石杂物等掉入或流入泥浆套内，在井口处要设地表围圈。围圈可用钢板与型钢组成，或用钢筋混凝土围圈，其外侧的回填土要用黏土分层夯实，以防渗水。地表围圈高度一般为1.5～2.0m，上加顶盖。地表围圈也可作为泥浆储备池之用。沉井在下沉时，要不断补充泥浆，泥浆面不得低于地表围圈的底面。同时要注意使沉井孔内外水位相近，以防发生流砂、涌水，而使泥浆套受到破坏。 单元一旱地上沉井基础工程施工还要注意井孔中挖土应均匀，避免过多地掏空刃脚下的土，以防造成通路使大量泥浆流失和沉井突然下沉，造成土壁坍塌，孔内发生流砂和地表坍陷。当气温低于-3℃时，要做好防冻工作。当沉井底达到设计高程时，应压进水泥砂浆把触变泥浆挤出，使井壁与四周的土重新获得新的摩阻力。泥浆润滑套方法不宜用于砾石、卵石层。⑥气幕法。在沉井井壁内预埋若干管道和横向环形管道，每层环形管上钻有很多小孔，压缩空气由管道通过小孔向外喷射，使沉井井壁周围的土液化，从而减小井壁与土之间的摩阻力。在水深流急处无法采用泥浆润滑套施工时，可用这种方法。 单元一旱地上沉井基础工程施工（5）沉井的着床沉井下沉到设计持力层或基岩上时，称为沉井着床。①沉井下沉到倾斜岩层上时，应将岩层表面的松软层或风化层凿去并整平，沉井刃脚的2/3以上宜嵌搁在岩层上，嵌入深度最小处不宜小于0.25m，其余未到岩层的刃脚部分，可采用袋装混凝土等填塞缺口。②对位于刃脚以内井底岩层的倾斜面，应凿成台阶或榫槽后，再清渣封底。 单元一旱地上沉井基础工程施工3.接筑沉井（1）沉井的接高准备①接高前应将沉井的倾斜和轴线位移纠正到允许偏差的范围以内，并不得将刃脚下部的土层掏空。②沉井接高的材料准备要求均与浇筑底节沉井的材料准备要求相同。（2）沉井的接高要求①当沉井顶面离地1～2m时，如还要下沉，就应接筑沉井，每节沉井高度以4～6m为宜。规范规定沉井在地面上接高时，井顶露出地面不应小于0.5m。 单元一旱地上沉井基础工程施工②接高时，各节沉井的竖向中轴线应与前一节沉井的中轴线相重合。③为防止沉井在接高过程中突然下沉或倾斜，必要时应回填刃脚下的土。接高时应尽量对称均匀加重。混凝土施工接缝应按设计要求布置接缝钢筋，清除浮浆并凿毛。④待接筑沉井达到设计强度，方可继续挖土下沉。如此逐节接高沉井并不断挖土下沉，直到井底达到设计高程。如最后一节沉井顶面在地面以下，应加筑井顶围堰，并视其高度大小，分别用混凝土或石砌或砖砌。 单元一旱地上沉井基础工程施工4.基底检验与封底（1）基底检验与处理①沉井下沉至设计高程后，应检验基底的地质情况是否与设计相符。能抽干水的可直接检验，否则要由潜水工下水检验，必要时用钻机取样鉴定。②不排水下沉的沉井基底面应整平，基底为岩层时，岩面残留物（风化岩碎块、卵石、砂）应清除干净，清理后有效面积（沉井底面积扣除刃脚不能完全清除干净的面积）不得小于设计要求；岩面倾斜时的处理应符合本节沉井着床的规定。 单元一旱地上沉井基础工程施工③排水下沉的沉井基底处理应符合本教材情境二中基坑支护的基底处理有关规定。④基底为砂土或黏性土时，应铺以碎、砾石至刃脚踏面以上20cm；对抽水下沉的沉井，还须在刃脚口周边的下面用碎、砾石填平夯实。⑤基底为风化岩时，沉井应尽可能嵌入风化岩层，以防排水清基时引起流砂。⑥井壁隔墙及刃脚与封底混凝土接触面处的泥污应清除干净。不得已需在水下清基时，可用射水、吸泥和抓泥交替进行，也可由潜水工在水下操纵射水管清理。 单元一旱地上沉井基础工程施工⑦对下沉至设计高程后的沉井尚应进行沉降观测，沉降稳定且满足设计要求后方可封底。（2）沉井封底①沉井基底检验合格及沉降稳定后，应及时封底。②不排水下沉的沉井应采用水下混凝土进行封底；对排水下沉的沉井，基底渗水的上升速度不大于6mm/min时，可按本教材情境二中普通混凝土的浇筑方法进行封底，但应设置引流排水设施，及时排除明水，且应采取可靠措施使混凝土强度在达到5MPa前不受到压力水的作用；渗水上升速度大于上述规定时，宜采用水下混凝土进行封底。沉井的封底如设计为水下压浆混凝土时，应按设计要求施工。 单元一旱地上沉井基础工程施工③沉井的混凝土封底厚度应根据基底的水压力和地基土的向上反力经计算确定，且封底混凝土的顶面高度应高出刃脚根部0.5m及以上。封底混凝土的强度等级不应低于C25。④沉井的水下混凝土封底宜全断面一次连续灌注完成；对特大型沉井，可划分区域进行封底，但任一区域的封底工作均应一次连续灌注完成。⑤采用刚性导管法进行水下混凝土封底时，应符合下列规定：a.封底混凝土的原材料、配合比等可按照钻孔灌注桩水下混凝土的相关规定执行。每根导管开始灌注时所用的混凝土坍落度宜采用下限，首批混凝土需要数量应通过计算确定。 单元一旱地上沉井基础工程施工b.灌注封底水下混凝土时，需要的导管间隔及根数，应根据导管作用半径及封底面积确定。采用多根导管灌注时，对其灌注的顺序应进行专门设计，并应采取有效措施防止发生混凝土夹层；若同时灌注，当基底不平时，应逐步使混凝土保持大致相同的高程。c.在灌注过程中，导管应随着混凝土面的升高而逐步提升，导管的埋深宜与导管内混凝土下落深度相适应，且不宜小于表5.1.2的规定；采用多根导管灌注时，导管的埋深不宜小于表5.1.3的规定。同时应根据混凝土的堆高和扩展情况，调整坍落度和导管埋深，使每盘混凝土灌注后均形成适宜的堆高和不陡于1∶5的流动坡度。抽拔导管时应防止导管进水。 单元一旱地上沉井基础工程施工d.水下混凝土的最终灌注高度，应比设计值高出150mm以上；待混凝土强度达到设计要求后，再抽水凿除表面松弱层。 单元一旱地上沉井基础工程施工⑥封底混凝土在灌注过程中如发生事故或对封底施工的质量有疑问时，应对其进行检查鉴定，必要时可钻孔取芯检验。⑦不排水封底的沉井，应在封底混凝土强度满足设计要求后方可进行井内抽水，然后进行下一道工序。5.井孔填充与浇筑盖板（1）井孔填充①待封底混凝土达到设计强度后方可将水抽干，然后进行井孔填充。②井孔填充时，所采用的材料、数量及填充顺序等应符合设计规定。如作用仅由沉井井壁承受，则井孔填充可用贫混凝土或片石混凝土，也可填砂或保持空孔。 单元一旱地上沉井基础工程施工（2）顶板浇筑①对填砂或空孔的沉井，必须在井顶浇筑钢筋混凝土顶板。顶板达到设计强度后，方可砌筑墩台。②沉井顶部钢筋混凝土顶板的浇筑施工应符合设计要求及本教材情境二中普通混凝土的相关规定。 单元一旱地上沉井基础工程施工四、质量检验与质量标准1.质量检验（1）沉井基础的施工应分阶段进行质量检验并填写检查记录。（2）沉井基底应按基底检验与处理的要求进行检查验收。2.质量标准沉井基础施工的质量应符合表5.1.4的规定。 单元一旱地上沉井基础工程施工 本单元结束谢谢大家!'