[摘要]本文結(jié)合襄樊火電廠二期循環(huán)水泵房沉井水下封底混凝土施工，介紹了大型沉井水下封底混凝土的施工技術(shù)。
1工程概述
襄樊電廠二期循環(huán)水泵房沉井，結(jié)構(gòu)尺寸43.6×31.4m，沉井高17m，沉井下沉到位后刃腳底面距地面21.5m。設(shè)計(jì)沉井下部由三道縱底梁和六道橫底梁分隔成28格倉(cāng)，格倉(cāng)由底梁刃腳斜面組成四棱錐臺(tái)體，為封底砼填充位置，封底砼上部為2m厚的鋼筋砼底板。各格倉(cāng)構(gòu)成獨(dú)立的封底系統(tǒng)，設(shè)計(jì)封底混凝土最大厚度3m，自刃腳底面起算封底混凝土厚度為2.5m，施工按照幾何尺寸最大的格倉(cāng)設(shè)計(jì)水下砼澆筑方案。整個(gè)沉井封底混凝土計(jì)算量2044m3，混凝土設(shè)計(jì)為C20。
2施工方案概述及工藝流程
由于沉井采用的是不排水下沉，且沉井終沉到位后，地下水位高，水量大，故沉井封底采用不排水的水下砼灌注封底。施工時(shí)在沉井頂部搭設(shè)型鋼操作平臺(tái)，安裝導(dǎo)管和漏斗后，采用導(dǎo)管灌注。導(dǎo)管的提升采用手拉吊鏈和履帶吊，混凝土利用現(xiàn)場(chǎng)攪拌站拌和后經(jīng)由砼輸送泵供應(yīng)至操作平臺(tái)。整個(gè)施工采用逐個(gè)格倉(cāng)分別灌注的順序進(jìn)行。具體施工工藝流程如下：
潛水員探摸格倉(cāng)鍋底并清理浮泥→鍋底拋填塊石或砂卵石整平→格倉(cāng)封閉隔離→安裝井頂型鋼操作平臺(tái)→安裝導(dǎo)管→灌注水下混凝土→導(dǎo)管及操作平臺(tái)拆移→繼續(xù)下一格倉(cāng)的封底工作→水下砼養(yǎng)護(hù)
3施工機(jī)具及人員組織
3.1勞力組織及安排
沉井封底施工經(jīng)理部組建專(zhuān)門(mén)的施工隊(duì)伍進(jìn)行，設(shè)隊(duì)長(zhǎng)一名，技術(shù)工作由經(jīng)理部專(zhuān)工負(fù)責(zé)，施工隊(duì)配員30人，負(fù)責(zé)砼拌和及井頂平臺(tái)上的作業(yè)。另外組建水下灌注測(cè)量技術(shù)組，對(duì)灌注工作及沉井沉降進(jìn)行跟蹤測(cè)量監(jiān)控，指導(dǎo)施工正常進(jìn)行。
水下砼灌注實(shí)行24小時(shí)連續(xù)作業(yè)，兩班制輪流作業(yè)。
具體人員及責(zé)任安排如下表：
3.2機(jī)具設(shè)備
根據(jù)沉井水下混凝土灌注封底的需要，現(xiàn)場(chǎng)配備如下檢驗(yàn)狀態(tài)良好的機(jī)械設(shè)備，以滿(mǎn)足施工需要。具體見(jiàn)下表：
4各主要施工方案
4.1料斗及導(dǎo)管的選擇及布置
4.1.1首次澆筑量計(jì)算及料斗和導(dǎo)管設(shè)計(jì)
料斗容積及導(dǎo)管布置主要按照首次澆筑量設(shè)計(jì)和配置，首次澆筑量按照最大格倉(cāng)的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)鍋底尺寸及導(dǎo)管埋深不小于1m的要求，單根導(dǎo)管的首次澆筑量計(jì)算如下：
混凝土的流動(dòng)坡度按照1：5（高寬比）考慮，導(dǎo)管端至鍋底的高度0.3m，混凝土的計(jì)算高度1m，導(dǎo)管埋深0.7m。具體見(jiàn)下圖
掩埋導(dǎo)管需混凝土量
導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱與導(dǎo)管外水壓平衡所需砼量
平衡所需砼柱高度
Hw—澆筑砼面至水面高度（m）；
—井內(nèi)混合液或泥漿的重度（kN/m3）；
—混凝土拌和物的重度（2.4kN/m3）
導(dǎo)管內(nèi)需混凝土量
總計(jì)首次方量
故采用1.5m3容量的料斗，外加1m3的輔助料斗，并利用導(dǎo)管儲(chǔ)存一部分混凝土，并通過(guò)持續(xù)的后續(xù)砼供應(yīng)滿(mǎn)足首澆量。澆筑時(shí)在開(kāi)啟導(dǎo)管料斗的同時(shí)，開(kāi)啟輔助料斗，并往導(dǎo)管料斗持續(xù)供應(yīng)砼，保證導(dǎo)管埋入砼內(nèi)。
4.1.2導(dǎo)管布置和起吊
最大格倉(cāng)下部尺寸為5900×6600mm，對(duì)角線尺寸為8853mm，導(dǎo)管擴(kuò)散半徑按照4.5m考慮，故單個(gè)格倉(cāng)內(nèi)設(shè)置一根導(dǎo)管可滿(mǎn)足灌注要求。布置時(shí)以格倉(cāng)鍋底中點(diǎn)為基準(zhǔn)布置，具體安裝時(shí)根據(jù)各格倉(cāng)的幾何尺寸確定。導(dǎo)管安裝總長(zhǎng)度17.5～20m，具體安裝時(shí)根據(jù)測(cè)得的格倉(cāng)鍋底深度和井頂平臺(tái)安裝高度，按照導(dǎo)管底端距鍋底土面的距離，由技術(shù)人員計(jì)算后配管安裝。導(dǎo)管共計(jì)加工2套，加工制作完成的導(dǎo)管，連接好在地面做水密性試驗(yàn)后方可投入使用。水密試驗(yàn)采取兩端堵裝法蘭悶蓋后注水打壓的方法，試驗(yàn)壓力0.2MPa。
導(dǎo)管起吊簡(jiǎn)易龍門(mén)架設(shè)計(jì)
導(dǎo)管及料斗重量
考慮1.5的摩阻系數(shù)，計(jì)起吊重量為1264.07×1.5=1896.11kg，考慮安全起見(jiàn)，計(jì)算值取2000kg=20kN
龍門(mén)架跨度取3m，計(jì)算受力如下：
設(shè)鋼梁的材料為Q235鋼，屈服強(qiáng)度210MPa，安全系數(shù)1.7，則許用應(yīng)力為：
即：抗彎截面系數(shù)不小于121.43cm3，可選用1根［18a，計(jì)算材料重量60.51kg。
——抗彎滿(mǎn)足
支腿選用兩根［16a成三角頂撐，高度3m，計(jì)材料重量241.22kg。
4.2型鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)
型鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)采用槽鋼和角鋼制作，為滿(mǎn)足施工安全需要，平臺(tái)設(shè)計(jì)主要考慮承載能力，在滿(mǎn)足承載能力前提下考慮施工作業(yè)的平面要求。
?、逼脚_(tái)承載力計(jì)算
?、賹?dǎo)管及混凝土重量
導(dǎo)管重量=20×45.92=918.4kg（導(dǎo)管安裝長(zhǎng)度按照20m考慮，Dg273×7mm鋼管單位重量為45.92kg/m）
料斗重量=（1.6+0.3）×1.63/2×4×0.006×7850+179.77×0.3=345.67kg
混凝土重量=1.5×24=36kN/m3
?、谑┕ず奢d
a.施工荷載按照3kN/m2考慮，并考慮平臺(tái)及支架的重量，化為均布荷載取2.5kN/m。
b.龍門(mén)架重量301.73kg，起吊重量735.93kg，計(jì)1037.66kg。
?、财脚_(tái)設(shè)計(jì)
平臺(tái)承受導(dǎo)管、料斗、混凝土的集中荷載59.02kN和施工的均布荷載2.5kN/m，平臺(tái)假設(shè)為一鋼梁支撐，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：
——抗彎滿(mǎn)足
為保證槽鋼支撐梁的穩(wěn)定性，并為了形成上部作業(yè)的操作平臺(tái)，兩鋼梁之間用63×6mm的角鋼焊接連接固定，角鋼間距800mm，兩槽鋼間距400mm，槽鋼兩側(cè)每隔800mm焊接一根50×5mm角鋼的三角支撐，支撐懸挑長(zhǎng)度500mm，上部根據(jù)需要鋪設(shè)3mm厚的花紋鋼板組成操作平臺(tái)，平臺(tái)兩側(cè)設(shè)置高1.2m的安全護(hù)欄。
4.3混凝土
封底混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度C20，施工時(shí)采用現(xiàn)場(chǎng)攪拌站拌制。為防止攪拌站出現(xiàn)故障導(dǎo)致砼灌注終止，影響灌注質(zhì)量，事先與二期具備砼攪拌和輸送能力的施工單位聯(lián)系好，保證在現(xiàn)場(chǎng)攪拌站出現(xiàn)故障時(shí)，在混凝土初凝前恢復(fù)砼供應(yīng)。
混凝土水泥采用42.5級(jí)普硅水泥，砂子采用本地產(chǎn)的中粗砂，石子采用卵石，粒徑5～40mm。
為提高混凝土的和易性和抗?jié)B性能，考慮摻加一定量的粉煤灰。所有原材料均需見(jiàn)證取樣試驗(yàn)合格后方準(zhǔn)投入使用。
混凝土配置時(shí)要求坍落度不小于18cm，初凝時(shí)間不小于3h，含砂率宜在40%～45%之間，具體由試驗(yàn)室根據(jù)原材料和施工條件試配確定，并出具配合比通知單后執(zhí)行，施工中可根據(jù)氣候條件適當(dāng)調(diào)整，滿(mǎn)足水下灌注的需要。施工現(xiàn)場(chǎng)掛牌明示混凝土理論和施工配合比，并由試驗(yàn)員根據(jù)適時(shí)測(cè)定的原材料含水量和澆筑的需要做以調(diào)整，并輸入攪拌站控制系統(tǒng)不得隨意變更。施工中要加強(qiáng)混凝土的坍落度和初凝時(shí)間的檢驗(yàn)，以及時(shí)指導(dǎo)灌注施工。
混凝土拌和時(shí)，拌和時(shí)間不得少于2min，水泥利用螺旋輸送機(jī)直接加入，粉煤灰利用磅秤計(jì)量后人工添加，砂石料由配料機(jī)按照配比加入。施工時(shí)要嚴(yán)格計(jì)量攪拌，禁止不合格料進(jìn)入砼輸送泵。成品混凝土由輸送泵泵送至料斗，實(shí)現(xiàn)砼的連續(xù)灌注。
5質(zhì)量控制措施
?、眹?yán)格遵照工藝方案施工，在施工前對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行授課、技術(shù)交底和培訓(xùn)，確保按照操作規(guī)程作業(yè)。
?、彩┕ぶ屑訌?qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，確保沉井封底的順利實(shí)施。
?、硣?yán)格三級(jí)檢驗(yàn)制度，確保工序安裝或?qū)嵤┓弦?guī)范和工藝要求，保證作業(yè)質(zhì)量。
⒋嚴(yán)格混凝土計(jì)量攪拌制度，控制計(jì)量誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)，控制攪拌時(shí)間，保證混凝土攪拌質(zhì)量。
?、导訌?qiáng)測(cè)量監(jiān)控，及時(shí)按照規(guī)定的測(cè)量密度進(jìn)行測(cè)量，正確指導(dǎo)灌注工作。
6施工安全措施
?、本敳僮髌脚_(tái)上的人員必須系掛安全帶，安全帶系掛于支架上。
?、舶惭b、提升、拆卸導(dǎo)管時(shí)要由專(zhuān)人指揮，統(tǒng)一動(dòng)作，防止發(fā)生擠、撞、擦事故。
?、掣鞣N機(jī)械操作要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，并專(zhuān)人負(fù)責(zé)保養(yǎng)維護(hù)，確保機(jī)械無(wú)故障運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)。
?、礉撍畣T在水下作業(yè)時(shí)，上部不可進(jìn)行吊裝物件或其他易墜落物件的作業(yè)。
⒌在非作業(yè)區(qū)的臨邊處統(tǒng)一設(shè)置紅白相間漆色的防護(hù)欄桿，欄桿高度1.2m，設(shè)掃地桿一根，橫桿二根，立桿間距3m。
?、稈佁钇瘯r(shí)，人員不可臨邊拋落，對(duì)于重量較大的片石要兩人以上抬拋，防止用力過(guò)大慣性墜落。
結(jié)束語(yǔ)
襄樊火電廠二期循環(huán)水泵房沉井水下封底混凝土自2005年12月4日開(kāi)始，至12月13日結(jié)束，澆筑水下混凝土1800m3。經(jīng)水下測(cè)量，格倉(cāng)內(nèi)混凝土攤鋪良好，取得了封底的初步成功。
此項(xiàng)工作的順利進(jìn)行，為今后施工大型沉井儲(chǔ)備了技術(shù)資源，可為類(lèi)似工程提供有益借鑒。
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