摘要：大直徑沉井施工質(zhì)量是關(guān)鍵性控制項(xiàng)目，尤其是沉井下沉對(duì)大直徑沉井施工質(zhì)量控制的重要影響，本文以北京站北京西站地下直徑線(xiàn)大直徑沉井工程施工質(zhì)量控制為例，敘述了大直徑沉井施工技術(shù)、沉井質(zhì)量控制措施、沉井施工易出現(xiàn)的問(wèn)題及處理措施等內(nèi)容，對(duì)大直徑沉井施工質(zhì)量控制進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討。
1、工程概況
本工程沉井主要是解決雨水及地面水的匯集和排水問(wèn)題，從而確保地下直徑線(xiàn)建成后的正常運(yùn)行。沉井井壁厚為0.35m，底部為0.45m，設(shè)計(jì)深度為12.1m。沉井采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，出水井采用砌體結(jié)構(gòu)泵井上部通過(guò)挑梁做成矩形泵房。底板及井壁混凝土采用C25，抗?jié)B等級(jí)為S6，下沉采用不排水下沉，混凝土干封底。沉井按自重下沉計(jì)算，單位摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值采用20Kpa，沉井的直徑和深度比較大，定位及頂管與沉井的碰口要求非常高，施工難度較大，因此對(duì)沉井施工質(zhì)量的控制是必要的，也是非常關(guān)鍵的。
2、沉井施工前的準(zhǔn)備工作
本工程沉井埋置較深，設(shè)計(jì)深度為12.1m，在自然地面下13m，沉井分4節(jié)制作，整體下沉方案施工，為方便施工和確保質(zhì)量，第一節(jié)6m（地下部分4m，地上部分2m），其余三節(jié)每節(jié)2m?；油练讲捎?m3液壓反鏟挖掘機(jī)配合人工挖除，基坑底應(yīng)平整夯實(shí)，并具有足夠的承載力，以保證沉井制作過(guò)程中不致發(fā)生不均勻沉降。并根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和沉井平面布置要求設(shè)置測(cè)量控制網(wǎng)和水準(zhǔn)基點(diǎn)，進(jìn)行定位放線(xiàn)，定出沉井中心軸線(xiàn)和基坑輪廓線(xiàn)，作為沉井制作和下沉定位的依據(jù)。
3沉井結(jié)構(gòu)施工
3.1、施工工藝流程
開(kāi)挖探溝→平整場(chǎng)地→測(cè)量放線(xiàn)→開(kāi)挖基坑→夯實(shí)基底→抄平放線(xiàn)驗(yàn)線(xiàn)→鋪砂墊層→挖刃腳土模→安設(shè)刃腳鐵件、綁鋼筋→支刃腳、井身模板→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)、拆模→沉井下沉封底→澆筑底板混凝土
3.2、沉井制作
?。?）基坑開(kāi)挖及場(chǎng)地排水
沉井采用在基坑中制作，以減少下沉深度，降低施工作業(yè)面，開(kāi)挖深度為4.0m，基坑每邊比沉井寬不少于0.8m，放坡為1：0.3，即開(kāi)挖下口直徑為10m。挖土采用1臺(tái)反鏟挖土機(jī)進(jìn)行，配合人工修坡及平整坑底，挖出的土運(yùn)到棄土場(chǎng)地堆放?；油庾匀坏孛孢M(jìn)行使之有定向排水坡度的工作面，并開(kāi)挖排水溝，以防地面水，雨水流入坑內(nèi)。
?。?）刃腳成形及井壁制作
沉井基坑挖至地面下600-700mm，在基坑底面上滿(mǎn)鋪不小于500厚粗砂墊層，在夯實(shí)后的砂墊層上進(jìn)行放線(xiàn)，放出刃腳尺寸線(xiàn)，刃腳部分為鋼板和鋼筋焊結(jié)在一起，然后綁孔鋼筋，并鋪設(shè)墊木支承模板，按尺寸進(jìn)行支模，沉井分節(jié)立模，綁扎鋼筋，井筒分節(jié)接高，澆筑混凝土。
沉井制作下部刃腳的支設(shè)，根據(jù)實(shí)際開(kāi)挖發(fā)現(xiàn)土質(zhì)較好，故采用磚墊座，沿周長(zhǎng)分成6～8段，中間留20mm空隙，以便拆除；磚砌刃腳墊座砌筑應(yīng)保證刃腳設(shè)計(jì)要求的刃腳踏面寬度，磚刃腳強(qiáng)度及底面寬度應(yīng)能抵抗刃腳斜面混凝土的水平推力作用而保持穩(wěn)定，磚模內(nèi)壁應(yīng)用1：3水泥砂漿抹平。
沉井刃腳圓弧部分對(duì)準(zhǔn)圓心鋪設(shè)，在墊木上支設(shè)刃腳、井壁模板，鋪設(shè)墊木應(yīng)使頂面保持在同一平面上，用水準(zhǔn)儀找平，使高差在10mm以?xún)?nèi)，并在墊木間用砂填實(shí)，墊木中心線(xiàn)應(yīng)與刃腳中心線(xiàn)重合，墊木埋深為其厚度的一半，在墊架內(nèi)設(shè)排水溝。
?。?）模板工程
模板的安裝順序：刃腳斜面模板→井孔模板→綁扎鋼筋→設(shè)內(nèi)外模間支撐→支立外模板→設(shè)內(nèi)外模間拉筋→調(diào)整各部分尺寸→全面緊固支頂、拉桿、拉箍→固定撐桿和拉纜。
采用定型鋼模板，鋼管支撐橫向螺栓拉結(jié)加固，拉結(jié)螺栓中部設(shè)鋼板止水片，設(shè)加固圍楞沉井內(nèi)側(cè)用鋼管相互支撐頂牢，確保整體模板的剛度、穩(wěn)定性和不變形。
先支井體內(nèi)模，一次支到比施工縫略高100mm處，豎縫處用90mm×90mm方木支撐在內(nèi)部腳手架上，外模亦一次支到施工縫略高100mm處，內(nèi)外模采用φ14mm止水螺栓對(duì)拉固定，間距600mm，井壁之間設(shè)置橫撐和斜撐，施工臺(tái)采用鋼門(mén)式支架搭設(shè)，門(mén)式架之間采用縱橫鋼管連接固定。并每隔0.5m設(shè)一φ20mm鋼絲繩箍緊，同時(shí)再設(shè)適當(dāng)斜支撐支頂于基坑壁及外部腳手架上，在外模每隔1.5m水平方向設(shè)一300mm×600mm澆筑口，沿高度方向在距刃腳底部1.5m處也設(shè)置一道，在上下節(jié)水平縫處設(shè)企口縫或鋼板止水帶。模板間縫隙刮膩?zhàn)?，模板與已澆筑混凝土接觸處墊50mm寬泡沫塑料帶，防止漏漿。第一節(jié)沉井筒壁應(yīng)按設(shè)計(jì)尺寸周邊加大10～15mm，第二節(jié)相應(yīng)縮小一些，以減少下沉摩阻力。模板與刃腳接觸的空隙要塞嚴(yán)防止漏漿，沉井的外側(cè)模板采用豎縫支立，立好后嚴(yán)格核對(duì)上下口各部分尺寸、井壁的垂直度。支撐拉桿完成后必須檢查是否牢固，支第二節(jié)模板時(shí)模板與地面距離為30cm，不能直接支撐到地面，以免沉井因加重而自動(dòng)下沉造成新澆筑的混凝土發(fā)生裂紋。
?。?）混凝土工程
（a）澆筑刃腳、井壁砼要注意澆筑順序，澆筑分層連續(xù)進(jìn)行，每層50cm，上層混凝土必須在下層砼初凝前振搗，將沉井沿周長(zhǎng)設(shè)多個(gè)振搗組，同時(shí)澆筑.保證對(duì)稱(chēng)均勻下料，防止一側(cè)受壓而使模板產(chǎn)生位移、變形，每層必須在2h之內(nèi)澆筑完畢，振搗時(shí)振動(dòng)器移動(dòng)間距不大于0.5m，振搗器應(yīng)避免碰撞鋼筋、模板，振搗器插入下層砼內(nèi)不小于5cm，要快插慢拔，每一振點(diǎn)的振搗時(shí)間應(yīng)使砼表面呈現(xiàn)浮漿和不再下沉，振搗時(shí)注意邊角、牛腿位置要充分振搗密實(shí)，振搗按從下到上、從角到中的順序，并且嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，以防過(guò)振和漏振。在砼澆筑過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常觀察模板和支撐，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理。
（b）沉井的第一節(jié)與第二節(jié)的接駁，按設(shè)計(jì)要求設(shè)置施工縫。施工縫的制作方法：在澆灌混凝土之后，把一長(zhǎng)寬高為6*0.1*0.15m的方木鑲嵌在混凝土表面，待混凝土凝固之后再取出方木而形成施工縫。施工縫的表面應(yīng)與井壁相垂直，以防縱軸線(xiàn)方向產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)的剪力。另外，制作第一節(jié)的豎筋時(shí)，每條豎筋間隔高出第一節(jié)沉井標(biāo)高30cm、20cm，留與制作第二節(jié)沉井時(shí)豎筋的綁扎或焊接，以提高兩節(jié)沉井的結(jié)合度。第二節(jié)沉井澆筑前，在已硬化的接口處的混凝土表面上，清除水泥薄膜約（1mm）和松動(dòng)石子以及較弱混凝土層，并加以充分濕潤(rùn)和沖洗干凈，且不得積水；在澆筑混凝土前，先在施工縫處鋪一層水泥漿或與混凝土內(nèi)成分相同的厚15～25mm水泥砂漿，或先鋪一層減半石子混凝土，在正式繼續(xù)澆筑混凝土，并細(xì)致?lián)v實(shí)，使新舊混凝土緊密結(jié)合。
（5）水平施工縫的選擇及處理
施工縫采用凹槽，該處砼應(yīng)確保密實(shí)平整，無(wú)高低起伏，砼后期接面要打鑿清理，并澆10cm厚減半石子砼，下沉?xí)r第一次澆筑的砼強(qiáng)度必須達(dá)到95%，第二次澆筑的砼達(dá)到75%以上。
（6）拆模
?。╝）在混凝土強(qiáng)度達(dá)2.5Mpa以上時(shí)，方可拆除直立的側(cè)面模板，且應(yīng)先內(nèi)后外。
?。╞）當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)70％后，方可拆除刃腳斜面的支撐與模板。
?。╟）拆模的順序是：井孔模板→外側(cè)模板→刃腳斜面的支撐及模板，拆除刃腳下的支撐應(yīng)對(duì)稱(chēng)依次進(jìn)行。
?。?）墊架的拆除
沉井混凝土應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%方可拆除。抽除刃腳下的墊架（墊木）應(yīng)分區(qū)、分組、依次、對(duì)稱(chēng)、同步地進(jìn)行。抽除次序：圓形沉井為先抽一般承墊架，后拆除定位墊架：抽除方法是將墊木底部的土挖去，利用絞磨或推土機(jī)將相對(duì)墊木抽出。每抽出一根墊木后，刃腳下應(yīng)立即用砂、卵石或礫砂填實(shí)，在刃腳內(nèi)外側(cè)應(yīng)填筑成適當(dāng)高度的小土堤，并分層夯實(shí)使下沉重量傳給墊層。抽除時(shí)要加強(qiáng)觀測(cè)，注意下沉是否均勻，隔墻木排架拆除后的空穴部分用草袋裝砂回填。
(8)井壁孔洞處理
沉井壁中預(yù)留有與圓涵管道連接的孔洞，為避免下沉?xí)r泥土涌入井內(nèi)，影響施工操作，另外較大孔洞，還會(huì)造成沉井每邊重量不等，影響重心偏移，易使沉井產(chǎn)生傾斜，在下沉前必須進(jìn)行處理。對(duì)較大孔洞，可在制作時(shí)在洞口預(yù)埋鐵框、螺栓，用鋼板、方木封閉，里面填與空洞混凝土重量相等的砂石或鐵塊配重。沉井封底后拆除封閉鋼板、擋木等。
4、沉井下沉
4.1、下沉方式
根據(jù)地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本方案采用不排水抓土下沉。
下沉?xí)r采用長(zhǎng)臂勾機(jī)取土，抓土從中央開(kāi)始向兩側(cè)進(jìn)行，井底中央形成鍋底后，其高度比刃腳低1～1.5m時(shí)，沉井因刃腳承載力的下降而下沉，并將刃腳下的土擠向中央鍋底，繼續(xù)從井孔中抓土，使沉井繼續(xù)下沉，平均綜合下沉速度控制在0.3～0.5m/d。
4.2、沉前準(zhǔn)備工作
將所有模板拆除干凈，拉結(jié)螺栓從根部切割干凈用1：2水泥砂漿粉平壓光，在沉井外壁彈出水平、中分線(xiàn)并在離沉井10m左右設(shè)固定水平控制和中分控制。
下沉前應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)外觀檢查：檢查混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B等級(jí)并根據(jù)勘測(cè)報(bào)告計(jì)算極限承載力，計(jì)算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系數(shù)，作為判斷每個(gè)階段可否下沉、是否會(huì)出現(xiàn)突沉，以及確定下沉方法及采取措施的依據(jù)。
沉井下沉應(yīng)具有一定強(qiáng)度，第一節(jié)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%，其上各節(jié)達(dá)到70%以后，方可開(kāi)始下沉。沉井下沉必須克服井壁與土間的摩擦力和地層刃腳的反力，沉井制作在擬定高度后，下沉前，應(yīng)驗(yàn)算下沉系數(shù)。
4.3、沉井挖土
在沉井中間開(kāi)始逐漸挖向四周，每層挖土厚0.4～0.5m，沿刃腳周?chē)Ａ?.5～1.5m土堤，然后再沿沉井壁每2～3m一段向逐層全面、對(duì)稱(chēng)、均勻的削薄土層，每次削5～10cm，當(dāng)土層經(jīng)不住刃腳的擠壓而破裂，沉井便在自重作用下均勻垂直擠土下沉，使不產(chǎn)生過(guò)大傾斜。如下沉很少或不下沉，可再?gòu)闹虚g向下挖0.4～0.5m，并繼續(xù)向四周均勻掏挖，刃腳下部土方應(yīng)邊挖邊清理，使沉井平穩(wěn)下沉。
在下沉過(guò)程中，除防止沉井的不均勻下沉及突沉，還應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)防止沉井的扭曲變形，內(nèi)挖土?xí)r應(yīng)嚴(yán)格控制挖土厚度，先中間后四周，均勻?qū)ΨQ(chēng)進(jìn)行，并根據(jù)需要留有土臺(tái)，逐層切削，使沉井均勻下沉。一輪下沉到地面下，進(jìn)行第二步綁筋、支模、澆筑混凝土，混凝土采取商品砼。混凝土強(qiáng)度達(dá)到50%后，再進(jìn)行下輪開(kāi)挖下沉，模板在沉井入土前拆除，在離設(shè)計(jì)深度20cm左右應(yīng)停止取土，觀察兩天，如靠沉井自重下沉不到位，再用人工慢慢取土，使沉井到達(dá)設(shè)計(jì)深度。
4.4、沉井下沉在刃腳處砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%，上部砼達(dá)到50%后，抽出承墊木開(kāi)始沉井下沉挖土，井內(nèi)土方采用人工開(kāi)挖，自井的中部向四邊對(duì)稱(chēng)取土，每次取土深度為30-40cm，每次抽去墊木后，刃腳下應(yīng)立即用砂或礫砂填實(shí)，定位支點(diǎn)處的墊木，應(yīng)最后同時(shí)抽出，以保證沉井在下沉過(guò)程中，不出現(xiàn)傾斜。
4.5、沉井下沉應(yīng)注意的事項(xiàng)
1）沉井下沉位置的正確與否，其第一、二節(jié)要占70%，開(kāi)始5m以?xún)?nèi)，要特別注意保持平面位置與垂直度的正確，以免繼續(xù)下沉?xí)r不易調(diào)整。
2）為減少下沉的摩阻力，最好在沉井的外壁隨下沉隨填砂的方法，以減輕下沉困難。
3）挖土從中間開(kāi)始，對(duì)稱(chēng)、均勻地逐步分層向刃腳推進(jìn)防止鍋底挖得太深，在挖土?xí)r，刃腳處、隔墻下不準(zhǔn)有人操作或穿行，以避免刃腳處切土過(guò)快造成突沉傷人。
4）在沉井開(kāi)始下沉和將沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，控制抓土的速度來(lái)控制下沉的速度，并注意調(diào)整沉井，避免沉井發(fā)生大量下沉或大的偏斜，造成超沉現(xiàn)象。周邊開(kāi)挖深度應(yīng)小于30cm或更薄一些，避免發(fā)生傾斜，在離設(shè)計(jì)標(biāo)高20cm左右應(yīng)停止取土，依自重下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。
5）為防止沉井偏斜，施工中應(yīng)采取的措施
A．近刃腳處除清理風(fēng)化巖及膠結(jié)層外，取土面不能大于刃腳。
B．周邊井孔的取土底面不能低于刃腳1～2m。
6）下沉過(guò)程中經(jīng)常做好井底標(biāo)高、下沉量、傾斜和位移的測(cè)量工作，隨時(shí)注意糾偏。每天派專(zhuān)人認(rèn)真觀測(cè)沉井周?chē)孛嬗袩o(wú)坍塌和開(kāi)裂情況，以便采取有效措施，確保附近設(shè)施及其他建筑物的安全。
7）盡量遠(yuǎn)棄土，力求向沉井四周均勻棄土，嚴(yán)防堆在沉井一側(cè)，產(chǎn)生偏壓造成沉井偏斜。
8）當(dāng)每節(jié)沉井下沉接高時(shí)，應(yīng)注意：
A．接高時(shí)沉井地頂面距離地面應(yīng)不小于0.5m。
B．接高前應(yīng)盡量糾正傾斜和正位，并使接高后各節(jié)豎向中軸線(xiàn)在一條直線(xiàn)上。
C．為保證上下節(jié)間緊密結(jié)合，除將下節(jié)混凝土頂面鑿毛外，并設(shè)連接鋼筋，增強(qiáng)其連接強(qiáng)度。
D．接高前不得將刃腳挖空，必要時(shí)應(yīng)在刃腳下回填或支墊，以防突然下沉。
9）井下操作人員應(yīng)戴安全帽，切實(shí)注意安全防范。
4.6、測(cè)量控制與觀測(cè)
沉井位置標(biāo)高的控制：在沉井外部地面及井壁頂部四面設(shè)置縱橫十字中心控制線(xiàn)、水準(zhǔn)基點(diǎn)，以控制位置和標(biāo)高。
沉井垂直度的控制：在井筒內(nèi)按4或8等分標(biāo)出垂直軸線(xiàn)，各吊線(xiàn)墜一個(gè)對(duì)準(zhǔn)下部標(biāo)板來(lái)控制，并定時(shí)用一臺(tái)經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直偏差觀測(cè)。挖土?xí)r，隨時(shí)觀測(cè)垂直度，當(dāng)線(xiàn)墜離墨線(xiàn)達(dá)50mm，或四面標(biāo)高不一致時(shí)，即應(yīng)糾正。
沉井下沉的控制：在井筒壁周?chē)鷱椝骄€(xiàn)，或在井外壁上兩側(cè)用白鉛油畫(huà)出標(biāo)尺，用水準(zhǔn)儀來(lái)觀測(cè)沉降。
5、沉井糾偏方法
如在沉井過(guò)程中出現(xiàn)偏差，可利用偏除土糾偏法。
糾正偏斜時(shí)，可在刃腳高的一側(cè)除土，刃腳底的一側(cè)支墊，隨著沉井的下沉，傾斜即可糾正。糾正位移時(shí)，可先有意的偏除土使沉井向偏為方向傾斜，然后沿傾斜方向下沉，直至沉井底面中心與設(shè)計(jì)中心位置相重合（或接近）時(shí)再將其糾正。如位移量較大，一次完不成，可反復(fù)幾次進(jìn)行，使其逐漸移近中心位置，最后調(diào)整到使傾斜和位移都在允許偏差范圍之內(nèi)為止。
6、結(jié)語(yǔ)
大直徑沉井施工工藝已經(jīng)日漸成熟，但如何更好的控制大直徑沉井施工質(zhì)量，是工程施工過(guò)程中需要進(jìn)一步控制和努力的方向，通過(guò)此次沉井施工，我們達(dá)到了預(yù)期的效果，未發(fā)生沉降和位移，施工質(zhì)量得到了很好的控制。
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