沉井和沉箱施工工艺

第一卷 沉井和沉箱工程施工工艺标

第1章 适用范围

本工艺标准适用于工业与民用建筑中不稳定含水层粘性土砂土砂砾石等地基中的深坑地下室设备深基础等工程

第2章 材料准备

1. 水泥宜用32.5级或42.5级普通或矿渣硅酸盐水泥使用前必须查明其品种标号及出厂日期凡过期水泥受潮或结块的水泥不准使用

2. 细骨料选用质地坚硬的中粗砂含泥量不大于3% 不得含有垃圾泥块草根等

3. 粗骨料应采用质地坚硬碎石或卵石石子级配粒径以5 40mm 组合为宜最大粒径不宜大于50mm 含泥量不大于2%

4. 水一般饮用水或洁净的天然水

5. 钢材有出厂合格证和复试报告符合钢材技术指标的规定方可使用

外加剂根据不同要求通过试验确定后应用

第3章 施工机具

吊车双瓣抓斗水力吸泥机或空气吸泥机混凝土拌和机导管

第4章 施工操作工艺

第1节 沉井施工程序

平整场地测量放线开挖基坑铺砂垫层和垫木或砌刃脚砖座沉井制作布设降水井点或挖排水沟集水井抽出垫木封底浇筑底板混凝土施工内隔墙梁板顶板及辅助设施

第2节 沉井的制作

1. 制作顺序

场地整平放线挖土3-4m深夯实基底抄平放线验线铺砂垫层垫木或挖刃脚土模安设刃脚铁件绑钢筋支刃脚井身模板浇筑混凝土养护拆模外围围槽灌砂抽出垫木或拆砖座

2.地基处理和筑岛

1)在松软地基上进行沉井制作应先对地基进行处理以防止由于地基不均匀下沉引起井身裂缝处理方法一般采用砂砂砾碎石灰土垫层用打夯机夯实或机械碾压等措施使密实

2) 如沉井在浅水水深小于5m 地段下沉可填筑人工筑岛制作沉井岛面应高出施工期的最高水位0.5m 以上四周留出护道其宽度当有围堰时不得小于1.5m;无围堰时不得小于2.0m 见图133-1 筑岛材料应用低压缩性的中砂粗砂砾石不得用粘性土细砂淤泥泥炭等也不宜采用大块石砾石如水流速度超过表133-1所列

数值时须在边坡用草袋堆筑或用其他方法防护当水深在1.5m 流速在0.5m/s以内时亦可直接用土填筑而不设置围堰

3.刃脚支设

沉井制作下部刃脚的支设可视沉井重量施工荷载和地基承载力情况采用垫架法半垫架法砖垫座或土底模较大较重的沉井在较软弱地基上制作常采用垫架或半垫架法见图133-2 垫架的作用是:①使地基均匀承受沉井重量不使在混凝土浇筑过程中产生突然下沉导致刃脚裂缝而破坏垫架法施工②保持沉井位置不致倾斜便于调整

③便于支撑和拆除模板采用支垫架法施工应计算一次浇筑高度使不超过地基的承载力直径或边长在8m以内的轻型沉井当土质较好时可采用砖垫座见图133-3沿周长分成.6-8段中间留20mm空隙以便拆除砖砌刃脚热座砌筑应保证刃脚设计要求的刃脚踏面宽度砖刃脚强度及底面宽度应能抵抗刃脚斜面混凝土的水平推力作用而保持稳定砖模内壁应用1:3水泥砂浆抹平重量较轻的小型沉井土质好时

可采用砂垫层灰土垫层或在地基中挖槽作成土模见图133-4 其内壁用1:3 水泥砂浆抹平采用垫架或半垫架法先在刃脚处铺设砂垫层再在其上铺承垫木和垫架垫木常用16 22cm 枕木垫架数量根据第一节沉井的重量和地基或砂垫层的容许承载力计算确定间距一般为0.5-1.0m 垫架铺设应对称一般先设8组定位垫架每组由2-3个垫架组成矩形沉井常设4组定位垫架其位置在长边两0.15L L为长边边长在其中间支设一般垫架垫架应垂直井壁铺设圆形沉井沿沉井刃脚圆弧部分对准圆心铺设在垫木上支设刃脚井壁模板铺设垫木应使顶面保持在同一水平面上用水准仪找平使高差在10mm以内并在垫木间用砂填实垫木中心线应与刃脚中心线重合垫木埋深为其厚度的一半在垫架内外设排水沟当地基承载力较低经计算垫架需用量较多铺设过密应在垫木下设砂垫层加固以减少垫架数量将沉井的重量扩散到更大面积上避免制作中发生不均匀沉降同时可减少垫架数量使易于找平便于铺设垫木和抽除

第3节 井壁制作

1. 制作方式沉井制作方式一般有在修建构筑物地面上制作适用于地下水位高和净空允许的情况人工筑岛制作适于在浅水中制作在基坑中制作适于地下水位低净空不高的情况可减少下沉深度摩阻力及作业面高度可根据不同情况采用使用较多的是在基坑中制作

采取在基坑中制作基坑应比沉井宽2-3m 四周设排水沟集水井使地下水位降至比基坑底面低0.5m 挖出之土方在周围筑提挡水要求护堤宽不少于2m 如图133-5所示按施工流程又有一次制作一次下沉分节制作一次下沉或分次制作制作与下沉交替进行等方式但后者往返交替较费工时可根据不同情况和条件采用通常如沉井过高常常不够稳定下沉时易倾斜一般高度大于12cm时宜分节制作在沉井下沉过程中或在井筒下沉各个阶段间歇时间继续加高井筒在土质松软和筑岛上下沉时其第一节应不超过0.8B B 沉井宽度其他各节应尽量放高以利下沉并可缩短作业时间

2. 模板支设井壁模板采用钢组合式定型模板或木定型模板组装而成采用木模时外模靠混凝土一面刨光并涂脱模剂两度沉井支模可先支井体内模一次支到

比施工缝略高100mm 处竖缝处用90 90mm 方木支撑在内部脚手架上外模亦一次支到施工缝略高100mm处竖缝处用90～ 900mm 方木支撑在内部脚手架上外横亦一次支到施工缝略高100mm 处竖缝亦用木方或脚手钢管杆和_6mm 拉紧螺栓固定间距600mm 有防渗要求的在螺栓中间设止水板圆形沉井每隔1.8mm设一道_0mm 钢丝绳箍紧同时再设适当斜支撑支顶于基坑壁及外部脚手架上在外模每隔1.5m水平方向设一300～600mm浇灌口沿高度方向在距刃脚底部1.5m处亦应设置一道在上下节水平缝处设企口缝或钢板止水带模板间缝隙括腻子模板与已浇筑混凝土接触处垫50mm宽泡沫塑料带防止漏浆第一节沉井筒壁应按设计尺寸周边加大10-15mm 第二节相应缩小一些以减少下沉

摩阻力当沉井内有隔墙与井壁同时浇筑时隔墙比刃脚高施工时需在隔墙下立排架或用土砂堤支设底模见图133-6 对高度15mm以上的大型沉井亦可采用滑模方法制作

3.钢筋绑扎沉井钢筋可用吊车垂直吊装就位用人工绑扎或在沉井近旁预先绑扎钢筋骨架或网片用吊车进行大块安装竖筋可一次绑好水平筋分段绑扎与前一节井壁连接处伸出的插筋采用焊接连接方法接头错开1/4 以保证钢筋位置和保护层正确内外钢筋之间要加设_4mm 钢筋铁码每1.5m 不少于一个钢筋用挂线法控制垂直度用水平仪测量并控制水平度用木卡尺控制间距用水泥砂浆垫块控制保护层沉井内隔墙可采取与井壁同时浇筑或在井壁与内隔墙连接部位预留插筋下沉完后再施工隔墙

3. 混凝土浇筑沉井混凝土浇筑可采取以下几种方式

①沿沉井周围搭设脚手平台用15m皮带运输机将混凝土送到脚手平台上用手推车沿沉井通过串桶分布均匀地浇灌

②用翻斗汽车运送混凝土塔式或履带式起重机吊混凝土振动吊斗通过漏斗串桶沿井壁作均匀浇灌

③在沉井上部搭设脚手平台用1t 机动翻斗车运送混凝土直接沿井壁均匀浇灌

④用混凝土运输搅拌车运送混凝土混凝土泵车沿沉井周围进行分布均匀浇灌每层厚500mm

4. 浇灌混凝土应注意以下事项

①应将沉井分成若干段同时对称均匀分层浇灌每层厚30cm 以免造成地基不均匀下

沉或产生倾斜

②混凝土应一次连续浇灌完成第一节混凝土强度达到70%始可浇灌第二节

③井壁有抗渗要求时上下节井壁的接缝应设置凸形水平缝接缝处凿毛并冲洗处理后再继续浇灌下一节并在浇灌前先浇一层减半石子混凝土

④前一节下沉应为后一节混凝土浇灌工作预留0.5-1.0m高度以便操作

⑤混凝土可采用自然养护为加快拆模下沉冬季可在混凝土中掺加抗冻早强剂或用防雨帆布悬挂于模板外侧使之成密闭气罩通蒸汽加热养护

第4节 沉井下沉

1. 下沉准备工作与验算

下沉前应进行结构外观检查检查混凝土强度及抗渗等级并根据勘测报告计算极限承载力计算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数作为判断每个阶段可否下沉是否会出现突沉以及确定下沉方法及采取措施的依据当沉井高度不大时应尽量采取一次制作下沉以简化施工程序缩短作业时间当沉井高度和重量都大重心高如地基处理不好操作控制不严在下沉前很容易产生倾斜宜采取分节制作每节制作高度的确定应保证地基及其自身稳定性并有适当重量使其顺利下沉一般每节高度以7 8m 为宜在拟定高度后应验算下沉系数下沉系数通常为1.15-1.25 以上以保证顺利下沉当不能满足要求时可采取在基坑中制作减少下沉深度或在井壁顶部堆放钢铁砂石等材料增加附加荷重或在井壁与土壁间注入触变泥浆以减少下沉的摩阻力等措施当下沉系数较大可沿井壁外周凹填相应的土方增大总摩擦力

沉井下沉应具有一定强度第一节混凝土或砌体砂浆达到设计强度的100% 其上各节达到70%以后方可开始下沉

2. 垫架排架的拆除

垫架的拆除对大型沉井混凝土应达到设计强度的100% 小型沉井达到70%始可拆除抽除刃脚下的垫架垫木或砖垫座应分区分组依次对称同步地进行抽除次序圆形沉井为先抽一般承垫架后拆除定位垫架矩形沉井先抽内隔墙下垫架然后分组对称地抽除外墙两短边下的垫架再后抽除长边下一般垫架最后同时抽除定位垫架抽除方法是将垫木底部的上挖去利用绞磨或推土机拖拉机将相对垫木抽出每抽出一根垫木后刃脚下应立即用砂卵石或砾砂填实在刃脚内外侧应填筑成适当高度小土堤并分层夯实使下沉重量传给垫层抽除时要加强观测注意下沉是否均匀隔墙木排架拆除后的空穴部分用草袋装砂回填

3.壁孔洞处理

沉井壁中有时预留有与地下廊道地沟管道进水窗等连接的孔 为避免下沉时泥土和地下水大量涌人井内影响施工操作对较大孔洞还会造成沉井每边重量不等影响重心偏移使沉井易产生倾斜在下沉前必须进行处理对较大孔洞在制作时可在洞口预埋钢框螺栓用钢板方木封闭中填与空洞混凝土重量相等的砂石或铁块配重对进水窗则采取一次做好内侧用钢板封闭沉井封底后拆除封闭钢板挡木等

4.沉方案的选择

沉井下沉有排水下沉和不排水下沉两种方案前者适用于渗水量不大每1㎡不大于1m³ /min 稳定的粘性土如粘土粉质粘土以及各种岩质土或在砂砾层中渗水量虽很大

但排水并不困难时使用后者适用于严重的流砂地层中和渗水量大的砂砾层中使用以及地下水无法排除或大量排水会影响附近建筑物的安全和生产的情况一般宜尽可能地采用排水法施工因它在沉井内易于施工遇障碍物易于处理可投入较多的劳力效率高进度快下沉易于控制平衡技术和设备比较简单

第5节 沉井封底

当沉井下沉到距设计标高0.1m, 时应停止井内挖土和抽水使其靠自重下沉至设计或接近设计标高再经2 3d下沉稳定或经观测在8h 内累计下沉量不大于10mm时即可进行沉井封底封底方法有以下两种

1）排水封底（即干封底）

方法是将新老混凝土接触面冲刷干净或打毛对井底进行修 使之成锅底形由刃脚向中心挖放射形排水沟填以卵石作成滤水暗沟在中部设2-3个集水井深1-2m 井间用盲沟相互连通插600-800mm四周带孔眼的钢管或混凝土管或钢筋笼外缠绕12号铁丝间隙1mm, 外包二层尼龙窗纱四周填以卵石使井底的水流汇集在井中用潜水电泵排出见图1-7 保持地下水位低于基底面0.5m以下

封底一般铺一层150-500, 厚碎石或卵石层再在其上浇一层厚约0.5-1.5m, 的混凝土垫层在刃脚下切实填严振捣密实以保证沉井的最后稳定达到50%设计强度后在垫层上绑钢筋两端伸人刃脚或凹槽内浇灌上层底板混凝土封底混凝土与老混凝土接触面应冲刷干净浇筑应在整个沉井面积上分层同时不间断地进行由四周向中央推进每层厚30-50cm 并用振捣器捣实当井内有隔墙时应前后左右对称地逐孔浇筑混凝土采用自然养护养护期间应继续抽水待底板混凝土强度达到70%后对集水井逐个停止抽水逐个封堵封堵方法是将滤水

井中水抽干在套管内迅速用干硬性的高强度混凝土进行堵塞并捣实然后上法兰盘用螺栓拧紧或四周焊接封闭上部用混凝土垫实捣平

2） 不排水封底即水下封底

当井底涌水量很大或出现流砂现象时沉井应在水下进行封底待沉井基本稳定后将井底浮泥清除干净新老混凝土接触面用水针冲刷净并抛毛石铺碎石垫层封底水下混凝土采用提升导管法灌注见图133-8 灌筑方法要求参见灌注桩待水下封底混凝土达到所需强度后一般养护7-14d 方可从沉井内抽水检查封底情况进行检漏补修按排水封底方法施工上部钢筋混凝土底板

第5章 质量标准

第1节 沉井制作

1.检查内容

刃脚支设及井壁制作

2. 质量控制

1) 刃脚支设

① 采用承垫木方法制作沉井时砂垫层铺筑厚度应根据扩散沉井重量的要求由计算

确定并应便于抽出承垫木刃脚下的承垫木数量尺寸及间距应由计算确定承垫木铺设应牢固对称并应使顶面保持在同一水平面上

② 直径或边长在8m 以内的较轻沉井当土质较好时可采用砖垫层重量较轻的小型沉井土质好时可采用砂垫层灰土垫层或在地基中挖槽做成土模其表面用1:3水泥砂浆抹平以保证成型后的刃脚表面平滑

2)井壁制作

① 在基坑中制作时基坑应比沉井宽2-3m 四周设排水沟集水井使地下水位降至基坑底面下0.5m 同时要防止地表水向基坑流入以免土体滑坡或坍方

② 沉井过高常常不够稳定下沉时易倾斜一般高度大于12m 时宜分节制作待第一节混凝土达到设计强度70%后方可浇筑其上一节混凝土

③ 沉井接高的各节竖向中心线应与前一节的中心线重合或平行

④ 沉井钢筋可用吊车垂直吊装就位用人工绑扎或焊接连接接头错开1/4

⑤ 沉井混凝土浇捣应分成若干段同时对称均匀分层浇灌每层厚度30cm 以免造成地基不均匀下沉或产生倾斜

沉井有抗渗要求时上下节井体的接缝应设置水平凸缝接缝处凿毛洗净再浇灌上一节混凝土井体上的各类穿墙管件及固定模板的对穿螺栓等应采取抗渗措施

第2节 沉井下沉

1. 检查内容

沉井强度承垫木拆除井壁孔洞处理标高与轴线

2. 质量控制

1） 沉井强度下沉时的混凝土应具有一定强度第一节混凝土达到设计强度的100%其上各节达到70%以后方可开始下沉

2） 承垫木拆除大型沉井混凝土应达到设计强度的100% 小型沉井达到70%始可拆除垫架拆除后即用砂或砾砂填实同时要加强观测注意下沉是否均匀

3） 井壁孔洞处理沉井壁有预留地下廊道地沟管道进水窗等孔洞为避免下沉时泥土和地下水涌入在下沉前应先进行处理

4） 标高与轴线

①挖土下沉时应分层每层挖土厚0.4-0.5m 均匀对称地进行在刃脚处留1-1.5m台阶然后再沿沉井壁每2-3m一段向刃脚方向逐层全面对称均匀削薄土层每次削5-10cm 当土层经不住刃脚的挤压而破裂下沉至稳住再从沉井中间开始逐渐向四周每层挖土厚40-50cm 如此反复操作使沉井均匀竖直下沉并防止有过大的倾斜一般情况不应从刃脚踏面下挖土

②由数个井孔组成的沉井为使其下沉均匀挖土时各井孔土面高差不应超过1m

③在软土层中以排水法下沉沉井当沉至距设计2m时对下沉与挖土情况应加强观测如

沉井尚不断自沉时则应向井内灌水或采取其他使沉井稳定的措施

④沉井下沉过程中每班至少测量两次如有倾斜位移应及时纠正沉井位置标高的控制是在沉井外部地面及井壁顶部四面设置纵十字中心线水准基点以控制位置和标高沉井垂直度的控制是在井筒内按4或8份标出垂直轴线各吊线锤一个对准下部板进行控制挖土时随时观测垂直度当线锤离墨线达50mm 或四面标高不一致时即应纠正沉井下沉的控制系在井壁上两侧用白铅油画出标尺用水平尺或水准仪来观测沉降使偏差控制在允许范围以内

第3节 沉井封底

1). 检查内容

沉降封底条件混凝土配合比

2). 质量控制

a. 沉井下沉至设计标高应进行继续沉降观测在8h内下沉量不大于10mm 时方可封底

b. 封底规定

干封底时：

①沉井基底土面应全部挖至设计标高

②井内积水应尽量排干

③混凝土凿毛处应洗刷干净

④浇筑混凝土时应防止沉井不均匀下沉在软土层中封底宜分格对称进行

⑤在封底和底板混凝土未达到设计强度以前应从封底以下的集水井中不间断地抽水停止抽水时应考虑沉井的抗浮稳定性

采用导管法进行水下混凝土封底时：

①基底为软土层时应尽可能将井底浮泥清除干净并铺碎石垫层基底为岩基时把积物及风化岩块尽量清除干净

②混凝土凿毛处应洗刷干净

③水下封底混凝土应一次浇捣完当井内有间隔墙底梁或混凝土供应受到限制时应预先隔断分格浇筑

④水下混凝土面平均上升速度不应小于0.25m/h 坡度不应小于1:5

⑤浇筑前导管中应设置球塞与隔水浇筑时导管插入混凝土的深度不小于1m

⑥水下混凝土达到设计强度后方可从井内抽水

c. 混凝土的配合比

①在选择配合比时试配强度应比设计强度提高15 20%

②水灰比不宜大于0.6

③有良好的和易性坍落度应为16-22cm 在灌筑初期为使导管下端形成混凝土堆坍落度宜14-16cm

④水泥用量一般为350-400kg/m³ 砂率一般为45 50%

第4节 沉箱

1. 沉箱沉放到水下基床应校核中心线其平面位置和压载核算符合要求后方可排出作业室内的水

2. 如沉箱自重小于下沉阻力采取降压强制下沉沉箱内压力的降低值不得超过其原有工作压力的50% 每次强制下沉量不得超过50cm

3. 沉箱下沉到设计标高后应按要求填筑作业室并采取压浆方式填实顶板与填筑物之间的缝隙

4. 质量检验标准

第6章 成品保护

1) 钢筋笼在吊放入时不得碰伤槽壁

2) 钢筋笼入内之后应在4 小时内灌注砼在灌注过程中应固定导管位置并采取措施防止泥浆污染.

3) 施工过程中应注意保护现场的轴线和高程桩

第7章 安全和环境

1) 施工时做好机械噪音的防护同时做好排污水的沉淀处理

2) 施工时做好基坑周围临边的防护

第8章 注意事项

1) 井壁有抗渗要求时上下节井壁的接缝应设置凸形水平缝

2) 8混凝土应一次连续浇筑完成第一节混凝土强度达到70 始可浇第二节

3) 应将混凝土对称分层浇注每厚30 ㎝ 以免造成地基不均匀下沉或产生斜

第9章 质量记录

本工程应具备以下质量记录

1) 沉井构造图

2) 钢筋水泥合格证和复试报告

3) 混凝土配比单

4) 混凝土浇灌记录

5) 沉井沉设记录