一种大体积直埋式排水泵站沉井工程施工方法的介绍__墨水学术,论

所属栏目：自动化论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:649

副标题#e#1前言
　　大体积直埋式泵站广泛应用于市政公用排水泵站工程。市政公用排水泵站一般均建在城区，地理空间狭小，且要达到与周边市容市貌协调一致，减少泵站内恶臭气体散发和设备运行的噪音，故泵站现越来越趋向地下式全封闭泵站。在淤泥质粘土、砂质粉土、粉砂土等松软、不稳定、含水土层地基上建设大体积直埋式泵站，在设计上主体结构越来越多采用沉井。我们通过了几项工程实践，制定了大型排水泵站沉井在复杂地基中施工的施工方法。该方法的实施能有效地指导工程施工，降低施工成本和难度，同时可减少对邻近建筑物、地下构筑物等障碍物的影响。
　　2特点
　　2.1在施工工艺上采用了在沉井井筒分节浇筑、一次下沉。井筒浇筑前先开挖基坑并进行地基处理，在基坑中分节制作沉井。
　　2.2本工法针对土质性能结构特点，在施工前对沉井预制的整体稳定进行验算，确定分节情况，在进行沉井下沉计算，确保沉井预制稳定、下沉顺利。
　　2.3沉井下沉有条件时尽量采用排水下沉，干式取土。最后阶段不能排水下沉时，可采用泥浆泵吮吸法等不排水下沉法。
　　2.4沉井封底混凝土浇筑前，采用塘渣回填，再按要求浇筑混凝土。无法采用排水下沉时，必须采用水下封底。清底主要采取人工和机械结合的方法，将井底清干净，保证封底混凝土的质量，确保满足封底要求。
　　3适用范围
　　本工法适用于松软、不稳定、含水土层等复杂地基上大体积直埋式泵站沉井的施工。
　　4工艺原理
　　4.1在基坑中制作沉井是基于土体强度低的特点，在施工中尽量减少基底以上的荷载，由于基坑的开挖使沉井的下沉高度减少，这不仅能加快施工的进度而且可降低施工的危险程度。
　　在沉井施工前对沉井预制整体稳定进行验算，避免失稳的发生。
　　4.2沉井下沉原理
　　为了保证沉井顺利下沉,沉井下沉各阶段必须满足G≥KT
　　式中:G为沉井总重量(下沉力)，T为沉井总阻，K为下沉安全系数，一般要大于1.15~1.25。
　　在砂质土中地下水位较高时，井内为明沟集水井排水，必要时可在井外采用轻型井点或自流式深井降水，确保排水下沉。
　　5施工工艺流程及操作要点
　　5.1工艺流程
　　测量放线→基坑开挖→砂垫层、混凝土垫层→搭设脚手架→支设刃脚内模板→安装刃脚钢筋→支设刃脚外模板→浇筑刃脚混凝土→支设井壁内模板→安装井壁钢筋→支设井壁外模板→浇筑井壁混凝土→养护→拆除模板脚手架→下沉准备→沉井下沉→沉井封底→养护→浇筑底板
　　5.2操作要点
　　5.2.1测量控制与沉降观测
　　按设计总图和沉井平面布置要求，设置坐标控制点和高程控制点，用全站仪或经纬仪和水准仪进行定位放线，定出沉井中心轴线和基坑轮廓线以及水准点，作为沉井制作和下沉深度控制的依据。
　　5.2.2基坑支护、开挖
　　根据地质条件和场地条件，为了加快工程进度，减少沉井实际下沉深度，解决首节沉井制作时地基承载力不足的矛盾，避免不均匀沉降。首节沉井制作前，应挖去地表回填土，并进行地基处理。
　　5.2.3刃脚支设
　　刃脚采用砖垫座支设，坑底土层承载力较低，采用局部换填砂碎石并扩大承载面方法来提高承载力。
　　5.2.4沉井制作
　　由于沉井总高度和总重量都比较大，重心高。为保证制作时沉井的稳定性，并结合内部框架施工工艺要求综合考虑，采取分三节制作一次下沉的施工方案。
　　1模板支设
　　沉井模板采用木模板，支撑系统和脚手架系统采用φ38×3.5钢管支设，不设垂直施工缝，在上下节分节处设通长水平钢止水施工缝，钢板厚3m，宽500mm，内外模板间设采用φ12钢筋作对拉螺栓，间距300×600。拉杆钢筋加设止水钢片，制成止水拉杆。井壁支模时先支内模后支外模，一次支模高度比拟设水平施工缝高300mm。第一节沉井模板支撑系统及其脚手架系统落在地基土层上#p#副标题#e#，第二、三节沉井模板操作及支撑脚手架系统采用悬挑支设。支设方法如下：支设井外壁模板时，模板系统及脚手架系统(双排脚手架)均落在活动钢支架上，在制作前一节沉井时在沉井侧壁上部设置预埋钢板，拆模后将预制好的钢支架焊在预埋钢板上，作为后一节沉井壁模板支撑系统及操作脚手架的承力支架。
　　2钢筋绑扎
　　沉井钢筋采用人工绑扎。竖向钢筋采用电渣压力焊连接，水平钢筋采用绑扎搭接，搭接长度及接头的间距按设计图纸和施工规范执行。
　　3混凝土浇筑
　　采用2台37米臂长泵车配12台混凝土运输搅拌车进行浇捣。将沉井分成若干段同时对称均匀分层浇筑，每层厚300mm～500mm，防止地基不均匀下沉，产生倾斜；沉井分节处水平施工缝接缝时，应先凿毛并进行冲洗处理，再继续浇筑下一节，并在浇筑前先铺一层30mm厚砂浆(与同混凝土配合去掉石子)；井壁止水带安装要牢固紧密，止水带不得有缝隙孔洞。
　　5.2.5沉井下沉
　　1下沉方案
　　根据地质条件和地下水位情况，采用排水下沉方案。排水方法沉井外侧采用轻型井点江水，井内为明沟集水井排水。终沉阶段做好采用不排水下沉准备。
　　2沉井的下沉
　　地下水位以上土层及砂石垫层采用人工挖掘下沉。沉井沉至地下水位后，井外降水效果不好时，必要时井内注水采用空气吸泥不排水下沉法，并用抓土机配合取土。用不排水法下沉时，应注意保持井内水位高出井外水位1~2m。
　　（1）沉井每层挖土量较大，挖土采用机械与人工配合进行；
　　（2）根据土质情况，采用从中间开始挖向四周，均衡对称地进行，使其能均匀竖直下沉。每层挖土厚度为0.3m左右，按顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层，每次削5～15cm，当土垅挡不往刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉。削土量应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，以便均匀平稳下沉。刃脚下部土方必须边挖边清理。
　　（3）挖土时着重注意先挖隔仓，减少梁底地基反力。
　　（4）沉井在下沉过程中，可能出现井筒倾斜、沉井位置偏移等情况，出现时应立即分析原因，进行纠偏。
　　（5）在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边开挖深度应小于30cm，避免发生倾斜。尤其在开始下沉5m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20cm左右应停止取土，依自重下沉至设计标高
　　5.2.6沉井的纠偏
　　1、加强沉井过程观测和资料分析,发现倾斜及时纠正。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。
　　2、从倾斜高起的一端,也就是从土质硬的一端挖土,同时向土质软的一端递减挖土深度逐渐开挖,使沉井两端基本保持在同一水平面上,这样沉井就由倾斜逐渐摆平。
　　3、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。
　　5.2.7沉井封底、浇底板
　　沉井下沉达到设计标高，并经2—3d观测证明下沉已稳定，即应进行沉井封底。本工程采用排水干封底。排水封底的施工技术及操作方法，应符合以下要求：
　　1首先应将新老混凝土接触面冲刷和凿毛，清除刃脚上的污泥，对井底进行修整成锅底形。由刃脚向中心设置放射形排水沟，铺设卵石作滤水暗沟，在井底的锅底部位设置集水井，以保持地下水位低于井底面300～500mm。
　　2清除井底表面积水，浇筑混凝土垫层，采用机械振捣，确保混凝土振捣密实。封底混凝土养护一般采用灌水养护，以减少外侧水压力对新浇捣混凝土的上拱破坏。
　　3垫层混凝土强度达到设计强度的#p#副标题#e#50％以上时，可进行底板施工。绑扎底板钢筋，钢筋两端应伸入刃脚或凹槽内，然后浇灌底板混凝土。底板混凝土的浇筑应在整个沉井面积上分层浇注，每层厚度为300～500mm，由四周向中央进行，振捣密实。混凝土采取自然养护，养护期间应继续抽水。待底板混凝土强度达到设计强度的70％以上时，再将集水井逐个停止抽水和封堵。
　　
　　6材料与设备
　　6.1材料
　　6.1.1水泥、砂、石、外加剂、掺和料、钢筋等应符合国家现行标准。
　　6.1.2混凝土的塌落度、强度应符合设计和施工要求。
　　6.2机具设备
　　7质量控制
　　7.1质量控制标准
　　7.1.1本工法施工必须符合《混凝土结构工程质量验收规范》GB50204—2002、《预拌混凝土》（GB14902—2004）、《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55—2000）、《建筑工程质量验收统一标准》GB50300—2001、《碳素结构钢》GB/T700等的规定。
　　7.2施工过程中的质量控制
　　7.2.1施工工序质量控制。按施工规范、标准进行质量的控制，每道工序完成后应进行检查，合格后并经监理工程师同意后方可进行下一工序的施工。
　　7.2.2模板拼装方法。模板采用定型小钢模竖向插花拼装，支模采用内支外拉法，内外模间用Φ14mm止水拉杆螺栓对拉，间距0.6MΧ0.6M~0.90M梅花形布置。
　　7.2.3竖向主筋焊接工艺措施。竖向主筋采用电渣埋弧焊接工艺，该工艺焊接的钢筋接头光滑饱满，且所有力学性抽检试件均高于手工电弧试件。
　　7.2.4水平施工缝的处理。沉井处于松软土质地段，对施工缝的处理要求高。施工采用6cm高，宽度为井壁厚度1/3的凸缝，在第二次浇筑时确保凿除施工缝位置的浮浆。
　　7.2.5沉井下沉控制。沉井采用八点以方向和坐标双控法控制沉井下沉，将东南西北（下方）四个主控点的下沉以时间和标高的坐标系绘制成下沉速率曲线，以此来指导控制沉井稳定均匀地下沉。在下沉时，全过程采取每一个小时测量下沉高程一次，并根据实地不定时的测量结果，分析沉井下沉偏差情况，采取相应纠偏措施。根据下沉速率曲线分析沉井最高下沉速度和平均下沉速度。
　　7.2.6沉井封底及底板施工。沉井清底主要采取人工和机械结合的方法，将井底清干净，保证达到封底要求。沉井封底采用50cm厚块石垫层。在沉井下沉到设计标高后，沉井底部出现局部管涌现象时，采用编织袋灌碎石、鹅卵石进行垫层铺填。
　　8效果分析
　　8.1施工前对沉井的整体稳定进行验算，避免了施工过程中出现整体失稳的现象，不仅产生了一定的经济效益，而且产生了较大的社会效益。
　　8.2基坑开挖2m左右可减少沉井下沉的高度，沉井下沉越深施工的难度越大，危险程度越大；本项措施可减少工程成本2%左右。
　　8.3采用混凝土垫减去了方木的使用和抽垫，可节约工程成本1.5%左右。
　　8.4采用排水封底保证了混凝土的施工质量；采用排水挖土的施工方法加快了施工的进度，使工程较早的发挥经济效益和社会效益。