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3.4沉井被搁置或悬挂,下沉极慢或不下沉13
3.4.1原因分析:
3.4.2预防措施及处理方法:
14
4 结论14
沉井施工的过程控制及重难点分析
摘要:
沉井是井筒状的结构物,它是以井内挖土,依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高,然后经过混凝土封底并填塞井孔,使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。
关键词:
沉井;
泵房;
重难点;
模板;
下沉;
1 前言
项目名称路立交桥位于地级市地名车站北咽喉,由两座上跨项目名称路的匝道桥和三座铁路桥共同组成。
项目名称路下穿通道的汇水面为2.9公顷,汇水量为1.0m3/s。
分别在非机动车道和机动车道边设置雨水沟收集雨水,边沟雨水排入道路下K2+696处d1000mm连通管,再通过d1200mm雨水管接入雨水泵站,提升后排入水系水系。
1.1工程概况
泵站结构设计为圆形钢筋混凝土沉井结构。
沉井内径尺寸Φ10m,外墙厚0.5m,忍脚厚度0.65,由1.95m厚的素混凝土和0.6m厚的钢筋混凝土底板封底,隔板为0.15m。
沉井结构总高度为10.8m,原地面以上0.2m。
1.2地层岩性及物理学特征
(0)Q4ml杂填土:
稍湿,松散,厚1.2~3.8m;
(1)Q4al粉质黏土:
软塑,厚0~16.4m,σ0=120kPa,II;
(1)1Q4al粉质黏土:
硬塑,厚12.1~33.7m,σ0=180kPa,II;
(4)1J1-2泥质粉砂岩全风化:
厚0~1.3m,σ0=200kPa,III;
(4)2J1-2泥质粉砂岩强风化:
厚3.6~14.1m,σ0=300kPa,IV;
(4)3J1-2泥质粉砂岩弱风化:
厚大于5m,σ0=400kPa,IV;
2 沉井施工方案
2.1施工流程
2.2沉井施工方案
2.2.1沉井施工方案选择
本工程的沉井总高10.8m,经现场实测地基承载力承载力较弱,为防止沉井在初次浇筑时因基础下沉而对模板产生不均匀压力,确定先将原地面清除1m并换填,以增加沉井的稳定性,防止倾斜。
泵站沉井制作时,为解决地基承载力的不足,采用垫层法。
即在刃脚下设垫木垫层,垫木下再设砂垫层,逐层扩大,类似扩大基础。
沉井高10.8m,分三节浇筑,分节下沉,待上节浇筑完成养护到验标要求时,方可下沉继续第二节施工。
封底混凝土厚1.95m。
如地下水源有压力,采用导管法水下浇筑混凝土。
2.2.2布设测量控制网
按照设计图纸的平面位置要求,设置测量控制网和水准点,进行定位放线,定出沉井的轴线、中心线和基坑轮廓线桩位,作为沉井制作和下沉定位的依据。
2.2.3沉井制作
1、砂垫层及垫木铺设
泵站沉井制作时,为解决地基承载力的不足,采用了垫层法。
即在刃脚下设垫木,垫木下再设砂垫层。
为防止由于地基不均匀下沉引起井身开裂,砂垫层的基底要夯压或碾压密实。
在地基上铺设砂垫层,砂垫层灌水、振捣密实。
在砂垫层上,沉井刃脚位置铺设标准枕木(1500mm×
220mm×
160mm)作支承垫架的垫木,并在枕木间用砂填满夯实,然后在枕木上固定刃脚底模。
施工效果如图1所示:
2、构造刃脚造型及模板安装
根据刃脚底部造型,由于木质模板不能承受井壁混凝土自重,最终选择刃脚內模从底部开支,刃脚内部小三角造型采用砖砌填充,待內模拆除后,将砌砖拆除即可。
施工效果如图2所示:
图1
图2
3、井壁內模加工、安装及钢筋绑扎
模板面板采用12mm胶合板。
模板使用前先进行弧形加工,方便使用。
模板弧形加工方法:
a.模板横向使用,方便做出弧形;
b.将模板横向分左、中、右与3根长方木竖向相连;
c.方木在下,模板在上,将中间方木支垫高于左右侧方木15cm;
(外模是模板在下,方木在上)d.依靠方木的自重,将模板自然压弯,放置2天。
次楞(内龙骨)采用50×
100mm木枋,横向间距@300。
主楞(外龙骨)采用2φ25螺纹钢,竖向间距@400,并用“3形扣”夹紧主楞(外龙骨)双钢筋。
对拉螺栓在中央处设80×
80×
5mm钢板止水环,止水片与螺栓接触处满焊,并在两端各设一件墙厚定位挡片,挡片用50×
50×
5mm钢板制作,两挡片外边间的距离等于混凝土墙体的厚度。
內模先简单由泵井内侧加固防止倾倒,后期再行加固,具体方法后面具体说明。
钢筋的制作、安装均在现场进行。
钢筋交叉点均逐点绑扎,绑丝头一律扣向里侧。
严防出现因保护层过薄而造成露筋的现象,专门制作符合保护层厚度同标号的垫块,垫块的间距梅花状布置而且不得小于4/m2,并保证绑扎牢固及垫面朝向模板。
钢筋的材质与施工以及绑扎、接头、弯钩的要求均要符合设计图纸和现行施工规范的要求。
施工效果如图3所示:
4、外模安装
外模制作与內模相似,弧形制作略根据使用部位不同:
內模方木在下,模板在上,将中间方木支垫高于左右侧方木15cm;
外模是模板在下,方木在上刚好相反。
外模安装完毕后,次楞(内龙骨)采用50×
外模加固完成。
施工效果如图4所示:
图3
图4
5、内外模板加固
模板加固主要由内部进行,由内部对模板施做拉和压双重力,再由拉杆传送到外模主楞。
具体方法:
a.在泵井中心硬化一块500*500*500的混凝土基础,并在正中心预埋一根6m长的φ48钢管;
b.设置3层横向φ48钢管顶住沉井內模,并固定到內模主楞;
c.每两根钢管通过中心钢管连成一条直线(圆的直径),并用锁扣进行锁死;
d.设置斜撑;
e.安装横向钢管将每层横向钢管用锁扣锁死,连成网状。
施工效果如图5、图6所示:
图5
图6
5、浇筑混凝土
通过隐蔽验收后,才能浇筑混凝土。
混凝土浇筑采用搅拌站砼供料,混凝土泵车输送,导管下料,用振棒振捣。
为防止出现冷缝,要做好计划并协调好,保证足够的混凝土熟料供应能力。
对称均匀分层浇灌,均衡下料,每层厚约300mm,最大不得超过500mm,以免造成地基不均匀下沉,使沉井倾斜。
混凝土应振捣密实,振捣时,振捣棒应插入下层混凝土50mm,保证层间结合紧密。
在搭接口处,振捣范围应延伸至搭接口500mm处。
每节沉井的混凝土应一次连续浇筑完成。
混凝土养护采用覆盖保湿棉洒水养护,养护7天。
在混凝土达到设计强度的70%方可拆模,拆除模板时,应对混凝土表面进行外观检查。
施工效果如图7所示:
图7
6、泵井下沉
沉井采用长臂挖机內掏土,靠混凝土自重下沉,注意下沉前先抽出枕木及拆除刃脚砌砖。
沉井的混凝土强度达到设计强度的100%才能开始挖土下沉。
下沉前应进行井壁外观检查,检查混凝土强度及抗渗等级,外井壁的预留孔洞要全部封堵好,经检查符合后才能进行下沉施工。
第一次下沉前,做好对沉井的初始标高、轴线位移等校核,并做好记录,以此作为对以后各项观测的参照。
刃脚枕木垫架的拆除:
下沉前分区、分组、依次、对称、同步的抽除(拆除)刃脚下的枕木垫架,每抽出一根垫木后,在刃脚下立即用砂回填并浇水、振捣密实。
沉井下沉施工按“先中后边、分层对称破土、先高后低、及时纠偏”的原则进行操作。
下沉挖土:
在井内采用长臂挖机挖掘。
挖土须分层、对称、均匀地进行。
在沉井中间开始逐渐挖向四周,每层高0.4~0.5m,沿刃脚周围保留0.5~1.5m宽的土堤,然后沿沉井壁,每2~3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的削薄土层,每次削5~10cm,当土层经不住刃脚的挤压而破裂,沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉,使不产生过大倾斜。
沉井井格中部的锅底深度控制在l~2m以内。
锅底过深则易产生突沉,使沉井下沉量和惯斜度无法控制,同时井外土体也易塑流入井,引起井周地面过多沉降。
各仓土面高差在50cm以内,使沉井在外刃脚处挤土下沉,以减少对井周土体的扰动程度,使沉井保持均匀垂直下沉。
沉井底部设集水井排水,集水井设在沉井中央。
集水井底深度随沉井挖土而不断加深。
设离心式水泵,将地下水排出井外。
筒壁下沉时,外侧土会随之出现下陷,与筒壁间形成空隙,一般在筒壁外侧填砂,保持不少于30cm高,随下沉灌入空隙中。
雨季应在填砂外侧作挡水堤,以阻止雨水进入空隙,防止出现筒壁外的摩阻力接近于零,而导致沉井突沉或倾斜的现象。
按勤测勤纠偏的原则进行沉井下沉。
在终沉阶段,沉井下沉接近设计标高时,加强观测,刃脚的标高差和平面轴线偏差,要始终控制在规范容许的范围内,防止超沉。
当沉井的进尺到最后2m时即进入终沉阶段。
挖土锅底形状由“凹”面逐步过渡到“凸”形反锅底,并且适当放慢取土速度和数量,严格按照均匀对称的原则布置挖土范围,当沉井四周控制点高差大于20mm时,及时纠偏,纠偏方法以调整各仓挖土深度为主。
终沉阶段是沉井的关键时刻,故一定要加强观测,测量在最后阶段每隔不少于1小时,严格控制沉井的下沉速率。
一旦沉井刃脚踏面标高达到设计要求的标高并上抛20cm后,立即停止取土,测量密切注意观测,24小时内沉井下沉不大于10mm,即为刹车成功。
沉井施工到位后,测量要求每隔4~6小时观测一次四方向高差。
7.沉井封底、底板施工
沉井封底采用排水封底工艺。
封底混凝土一次性浇筑。
封底条件:
当沉井下沉距设计标高200mm时,停止挖土和抽水,使其靠自重下沉至设计标高。
沉井达到终沉标高后,再经2~3d下沉稳定,或经观测在8小时的累积下沉量≤1cm时,可进行混凝土封底。
封底前应先将刃脚处新旧混凝土接触面打毛并冲洗干净,对井底进行修整使之成锅底形,由刃脚向中心挖放射形排水沟,填以石子作成滤水盲沟,在中部设1个集水井与盲沟连通,井深1m,放入直径0.6m的密编钢筋笼,四周填以碎石,使井底地下水汇集于集水井中,用潜水电泵排出,保持水位低于基底面0.5m以下。
锅底面铺一层20cm厚碎石疏水层。
封底混凝土浇筑应在整个沉井面积上分层、不间断地进行,由四周向中央推进,并用振动器捣实。
混凝土养护期间应继续抽水,在封底混凝土达到设计强度后,对集水井逐个停止抽水,逐个封堵。
封堵方法是将集水井中水抽干,迅速用干硬性混凝土填塞并捣实。
封堵后做沉井底板。
做底板前应先将刃脚处新旧混凝土接触面打毛并冲洗干净,绑钢筋,两端伸入刃脚凹槽内,浇筑底板混凝土。
2.3测量控制与观测
1.沉井平面位置、标高控制
在沉井外部地面及井壁顶部、内井壁四面设置纵横十字中心控制线、水准基点,以控制其平面位置和标高。
2.沉井垂直度控制
在井筒内上方按十字标出轴心,根据轴心位置设置吊线锤,吊线锤对准下面的标板来控制。
挖土时,随时观测垂直度,当线锤偏离墨线50mm,或四周标高不一致时,立即纠正。
3.沉井下沉控制
在井壁周围弹水平线用水准仪来观测沉降。
4.观测
沉井下沉过程中加强位置、垂直度和标高(沉降值)的观测,每班测量两次(于班中和每次下沉后检测);
接近设计标高时,每2h观测一次,严防超沉。
由专人负责并做好记录,发现倾斜、位移或扭转,及时纠正。
沉井开始下沉的5m以内,要特别注意保持平面位置和垂直度的正确,以免继续下沉,不易调整。
在沉井开始下沉和接近设计标高时,周边开挖深度应小于0.3m,避免发生倾斜。
在离设计标高200mm左右停止取土,靠其自重下沉至设计标高。
在挖土下沉过程中,工长、测量人员、挖土工人应密切配合,加强观测,及时纠偏。
3 沉井施工中重难点分析
3.1沉井下沉过快
1.遇软弱土层,土的耐压强度小使下沉速度超过挖土速度;
2.长期抽水或因砂的流动,使井壁与土间摩擦力减小;
3.沉井外部土液化。
1.可用木垛在定位垫架处给以支承并重新调整挖土,在刃脚下不挖或部分不挖土;
2.在沉井外壁间填粗糙材料或将井身外的土夯实,加大摩阻力;
3.如沉井外部的土液化发生虚坑时,可填碎石处理。
4.井内多留土,利用加大“边载”,提高刃脚下的土阻力,然后从中间格逐步对称向边格,分格进行挖土。
5.在刃脚斜面处边挖土边回填粗砂或基砂石,以增加土对沉井下沉的阻力。
3.2沉井倾斜
1.沉井刃脚下的土质软硬不均;
2.拆刃脚垫架时,抽出承垫木未对称同步进行,或未及时回填;
3.挖土不均,使井内土面高低悬殊;
4.刃脚下掏空过多,使沉井不均匀突然下沉,易于产生倾斜;
5.刃脚一侧被大石块或障碍物搁住,未及时发现和处理;
6.井外弃土或堆物,井上附加荷重分布不均造成对沉井一侧产生偏压。
1.加强沉井过程中的观测和资料分析,发现倾斜及时纠正;
2.分区依次对称同步地抽出垫木,及时用砂填夯实;
3.在刃脚高的一侧加强取土,低的一侧少挖土或不挖土,待正位后再均匀分层取土;
4.在刃脚较低的一侧适当回填砂石或碎石,放缓下沉速度;
5.在井外开挖,增加偏心压载以及施加水平外力等措施;
6.在井顶高的一侧的壁外挖土减载,低的一侧的壁外夯填土加载,造成土压差,从而达到纠偏效果。
3.3沉井偏移
1.井身制作场地高低不平,土层软硬不匀,地质条件不良;
2.抽取垫木的方法不妥,回填不及;
3.刃脚制作质量差,不平,不垂直,井壁制造有问题,其中线与刃脚不在一根直线上;
4.开挖土不对称不均匀,在沉井时有突沉井和停沉的现象;
5.井身的正面和侧面的阻力不对称;
1.对初沉的偏斜可用在高侧多挖土,低侧少挖土的办法纠正;
2.终沉或其他阶段的偏斜,可用喷气破坏高一侧土层进行纠偏;
3.有意使沉井向偏移的相反方向倾斜,当几次倾斜纠正后,即可恢复到正确位置,或有意使沉井向偏位的一方倾斜,然后沿倾斜方向下沉,直至刃脚处中心线与设计中线位置相吻合或接近时,再将倾斜纠正。
3.4沉井被搁置或悬挂,下沉极慢或不下沉
1.井壁与土壁间的摩阻力过大;
2.沉井自重不够,下沉系数过小沉井下沉困难;
3.开挖面深度不够,或偏斜,正面阻力大;
4.遇到障碍物或坚硬岩层和土层;
5.井壁无减阻措施或泥浆套;
6.井身在软粘性土层中因故停沉时间太长,侧摩擦力恢复增大等。
1.增大开挖范围及深度,提高井身或加载助沉;
2.在井顶均匀加铁块或其他荷重;
3.挖除刃脚下的土在井内继续进行第二层锅形坡土;
4.在井壁与土层间灌入触变泥浆或黄土,降低摩阻力,泥浆槽距刃脚高度不宜小于3m;
5.清除障碍物。
4 结论
理论与实践相结合才能更好的学好东西。
每个人都有可取之处,施工前有些问题在我认为是比较难做好的,在跟着木工班组施工的过程中学到了很多。
模板的选取为什么不用我们常用的厚竹胶板,怎么把模板加工成弧形,圆形模板怎么具体去加固?
等等,很多问题在施工中,优秀的作业人员都一一为我解答了。
参考文献:
[1]《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010J1155-2011
[2]《钢筋混凝土雨水泵站》(井径D=10m,H=7m)肆水重(08)2008-2
[3]《南京至安庆铁路新建施工图》宁安施NASZ-5(站)-05
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