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      沉井施工中常見問題分析與處理

      2016-12-05 11:04:54尹毅穎彭輝呂連兵泛華建設(shè)集團(tuán)有限公司湖南長沙410000
      低碳世界 2016年22期
      關(guān)鍵詞:流砂沉井標(biāo)準(zhǔn)值

      尹毅穎,彭輝,呂連兵(泛華建設(shè)集團(tuán)有限公司,湖南 長沙410000)

      沉井施工中常見問題分析與處理

      尹毅穎,彭輝,呂連兵(泛華建設(shè)集團(tuán)有限公司,湖南 長沙410000)

      本文介紹了沉井下沉的理論控制原則,對沉井施工過程中常見的下沉困難、下沉過快或突沉、傾斜、流砂、浮起等問題進(jìn)行歸納總結(jié),分析其出現(xiàn)的原因并提出處理辦法,對工程實踐具有重要的指導(dǎo)意義。

      沉井;下沉系數(shù);下沉困難;流砂;施工處理辦法

      前言

      沉井作為一種特殊的結(jié)構(gòu)形式,主要有以下優(yōu)點:①沉井結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)埋置深度可以很大,穩(wěn)定性好、整體性強(qiáng),有較大的承載面積,能承受較大的荷載;②沉井既是基礎(chǔ),又是施工時的擋土、擋水結(jié)構(gòu)物,下沉過程中無需單獨設(shè)置坑壁支撐或板樁圍護(hù),簡化了施工,節(jié)省了工程費用;③沉井不需大開挖施工,對鄰近建筑物影響較小。因此沉井廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)埋深較大、開挖施工有困難的工程。但沉井也有幾項缺點:①相對于大開挖施工方式,沉井施工工期較長;②施工技術(shù)要求高;③施工中易發(fā)生不沉或難沉、下沉過快或突沉、下沉傾斜、流砂、浮起等問題[1]。

      在市政給排水工程中,沉井結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于取水頭部、吸水井、取水泵房、排水泵房、管線頂管工作井和接收井、拱管橋支座等。本文從理論及實踐的角度對沉井施工過程當(dāng)中常見的問題進(jìn)行原因分析,并給出處理辦法。

      1 沉井下沉理論控制原則[2]

      (1)下沉系數(shù)。為了使沉井能夠順利下沉,下沉系數(shù)應(yīng)滿足下式要求[3]:

      其中,kst為沉井下沉系數(shù);G1k為沉井自重標(biāo)準(zhǔn)值(包括外加助沉重量);Ffw,k為下沉過程中水的浮托力標(biāo)準(zhǔn)值;Ffk為井壁總摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值。

      (2)下沉穩(wěn)定系數(shù)。當(dāng)沉井的下沉系數(shù)較大(一般大于1.2時),或在下沉過程中遇有軟弱土層時,為防止突沉或下沉標(biāo)高不能控制,應(yīng)根據(jù)實際情況進(jìn)行下沉穩(wěn)定驗算。下沉穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)滿足下式要求:

      其中,kst,s為沉井下沉穩(wěn)定系數(shù),可取0.8~0.9;F′fw,k為驗算狀態(tài)下水的浮托力標(biāo)準(zhǔn)值;F′fk為驗算狀態(tài)下井壁總摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值;Rb為沉井刃腳、底梁和隔墻下地基土極限承載力之和。

      (3)抗浮系數(shù)。沉井抗浮應(yīng)區(qū)分沉井封底和使用兩個階段,分別根據(jù)實際可能出現(xiàn)的最高水位進(jìn)行驗算,在不考慮沉井壁摩阻力條件下應(yīng)滿足下式要求:

      其中,kfw為沉井抗浮系數(shù);Fbfw,k為基底的水浮托力標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)封底混凝土與底板間有拉結(jié)鋼筋等可靠連接時,封底混凝土的自重可作為沉井抗浮重量的一部分。

      2 施工中常見問題分析與處理

      2.1 沉井下沉困難

      沉井下沉發(fā)生困難,主要是由于沉井自身下沉力克服不了井壁摩阻力,下沉系數(shù)過小,或刃腳下遇到大的障礙物導(dǎo)致沉井被擱置所致。

      處理辦法:①增加沉井自重。當(dāng)沉井采用多次澆筑下沉?xí)r可繼續(xù)澆筑上節(jié)混凝土增加重量,或在沉井頂部均勻施加其它重量。②減小沉井外壁的摩阻力。常用的方法有:在沉井壁內(nèi)預(yù)埋射水管,利用高壓水沖松井壁外側(cè)的砂類土,使沉井外壁的摩阻力減??;在沉井外壁與土間灌入觸變泥漿或黃土,降低摩阻力;在沉井周圍挖除部分覆蓋土,減小部分摩阻力;不排水下沉改為排水下沉,以減少浮力,相當(dāng)于變相減小摩阻力。③當(dāng)刃腳下遇較大障礙物或較堅硬巖層時,可用小型藥包爆破振動,但刃腳下挖空宜小,爆破過程中控制好藥量,同時刃腳應(yīng)做好防護(hù)措施。

      2.2 沉井下沉過快或突沉

      為鑒定插入的序列是否正確,將重組質(zhì)粒送公司測序,結(jié)果如圖3,此質(zhì)粒所攜帶的目的基因測序結(jié)果與NCBI收錄的序列100%匹配,可用于下一步轉(zhuǎn)染細(xì)胞。

      沉井下沉過快,根本原因在于沉井下沉系數(shù)偏大,具體可能是下沉過程當(dāng)中遇到軟弱土層,土的抗壓強(qiáng)度小,沉井下沉速度超過挖土速度,也有可能是沉井外部土體在外部作用下發(fā)生液化現(xiàn)象或是因為長期抽水作用,使井壁與土體間摩擦力減小[4]。特別的,當(dāng)下沉?xí)r遇到淤泥或淤泥質(zhì)黏土?xí)r,由于此類土具有觸變性,經(jīng)擾動后,其強(qiáng)度急劇降低,導(dǎo)致井壁摩阻力瞬間驟減,產(chǎn)生突沉;在飽和粉砂、細(xì)砂土中進(jìn)行下沉施工時,出現(xiàn)嚴(yán)重流砂,也極易造成突沉現(xiàn)象。

      處理辦法:①將排水法下沉改為不排水法下沉,增加浮力。②將沉井外壁處的土夯實,增大土體與井壁的摩阻力。③調(diào)整單節(jié)沉井澆筑高度,減輕沉井自重。④控制挖土,杜絕突沉前的滯沉現(xiàn)象,特別是發(fā)生停沉?xí)r,應(yīng)通過逐步挖除刃腳位置的土體,使沉井?dāng)D土下沉。⑤控制流砂現(xiàn)象發(fā)生,在砂土層中進(jìn)行下沉施工時,要確保井點的降水效果,注意沉井內(nèi)外水位的變化,使沉井內(nèi)部水位始終高于沉井外部水位0.5~1.0m。

      2.3 沉井下沉傾斜

      沉井下沉過程中垂直度出現(xiàn)歪斜,超過允許限度。主要的原因有以下幾種:①沉井刃腳下的土質(zhì)軟、硬不均;②挖土過程中未能實現(xiàn)均勻開挖,沉井內(nèi)側(cè)土面高差懸殊;③沉井外部四周的土壓荷載不均,造成對沉井側(cè)壁的偏壓;④由于沉井突沉、流砂而造成下沉傾斜。

      沉井發(fā)生傾斜時,主要的糾偏方法有[5]:①土糾偏,即通過調(diào)整土的高差及調(diào)整沉井刃腳處保留土臺的寬度進(jìn)行糾偏,具體為當(dāng)沉井向某一側(cè)傾斜時,可在刃腳高的一側(cè)多挖土,使沉井恢復(fù)水平,然后再均勻挖土;②射水糾偏,即在下沉少的一側(cè)的沉井井壁外側(cè)注射高壓水,以減小土的抗力和沉井外壁與土之間的摩擦力,促使沉井較高一側(cè)下沉;③局部增加荷載糾偏,即在沉井下沉較少一側(cè)的井壁上施加荷載,促使其下沉;④針對沉井突沉、流砂而造成下沉傾斜的情況,可綜合采用上述幾種方法進(jìn)行處理。

      2.4 沉井下沉過程中發(fā)生流砂側(cè)地面嚴(yán)重下沉,甚至危及附近建構(gòu)筑物及施工人員的安全。

      2.5 沉井浮起

      當(dāng)沉井的自重(含上部配重)小于浮力時,沉井浮起[7]。產(chǎn)生的主要原因有:①在不排水下沉施工情況下,沉井本身自重不夠,當(dāng)下沉到某一定深度后,沉井自重小于基坑內(nèi)水的浮力,從而導(dǎo)致沉井浮起。②在雨期施工時,基坑內(nèi)地下水位急劇上升,或地表水大量涌入基坑,使沉井自重小于浮力,從而導(dǎo)致浮起。

      根據(jù)上述原因,采用的抗浮措施主要有:①增加沉井的自重或配重;②引入外來水進(jìn)入構(gòu)筑物,消除沉井內(nèi)外水位差,以減小其浮力;③在雨期施工時,應(yīng)在沉井四周設(shè)置擋水設(shè)施,防止外來水進(jìn)入基坑;④在構(gòu)筑物下或基坑內(nèi)四周埋設(shè)排水盲管和抽水設(shè)備,一旦發(fā)生沉井內(nèi)積水及時抽除。

      3 結(jié)語

      本文講述的這些問題是沉井施工過程中最常遇到的,是對沉井施工實踐中常見問題的歸納總結(jié)。由于各個工程設(shè)計思路不同,水文地質(zhì)條件不同,施工方法也有所不同,所以工程實踐中出現(xiàn)問題的表象可能不盡完全相同,但原因應(yīng)該是大同小異的,只要找到合適的方法,對癥下藥,就能快速的處理好工程施工上的問題。

      [1]曾源新.建筑沉井施工技術(shù)探討[J].建筑知識:學(xué)術(shù)刊,2014(B10):351.

      [2]《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》(CECS137:2002)[S].

      [3]應(yīng) 俊.沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工方法[J].中國市政工程,2013(5):56~57.

      [4]陳風(fēng)雷.對沉井工程施工要點及常見質(zhì)量問題的探討[J].建筑施工,2011,33(6):502~503.

      [5]張艷華,賈建珍.淺談污水處理廠進(jìn)水泵房沉井施工[J].河北建筑工程學(xué)院學(xué)報,2007,25(3):43~45.

      [6]侯建軍.大型鋼筋混凝土沉井施工技術(shù)研究[D].天津大學(xué),2002.

      [7]黃麗菊,何榮林.沉井施工中的常見問題及預(yù)防處理措施[J].黑龍江科技信息,2014(28):225.

      在含有飽和粉砂、細(xì)砂層的場地進(jìn)行沉井下沉施工,由于施工前未采取有效措施或措施不到位,或因井點降水失效,造成地下水的動水壓力水力梯度達(dá)到臨界水力,導(dǎo)致流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生,從而進(jìn)一步造成沉井傾斜、周圍土體嚴(yán)重坍塌、沉井外

      TU753.64

      A

      2095-2066(2016)22-0205-02

      2016-7-23

      尹毅穎(1985-),男,工程師,碩士,主要從事市政結(jié)構(gòu)設(shè)計及工程管理工作。

      彭 輝(1988-),男,工程師,碩士,主要從事市政結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

      呂連兵(1988-),男,助理工程師,碩士,主要從事市政結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

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