水力冲吸泥排土沉井施工工法.doc

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1、水力冲吸泥排土沉井施工工法1 前 言沉井施工法是修筑地下工程和深埋基础工程所采用的重要施工方法之一。由淤泥、淤泥质土、水下沉积的饱和软粘土为主组成的软土在我国南方沿海地区有广泛分布，这些土都具有天然含水量高、孔隙比大、透水性差、压缩性高、强度低等特点。因此，在软土地质条件下修建地下钢筋混凝土泵房采用沉井的工法施工势在必行。但在施工中也容易出现下沉过缓、停滞不沉、下沉过速、突沉、超沉等现象。为确保地下钢筋混凝土泵房沉井施工质量与安全，本公司研究了在软土地质条件下的地下钢筋混凝土泵房施工工艺，经工程实践总结本工法。2 特 点2.0.1 在软土地层中的排水下沉井施工中水力排土是既可靠又高效的出土方式

2、，适用于任何平面尺寸的大中小型沉井工程。2.0.2 水力机械破土排泥的主要设施为水枪和水力吸泥机（也可用泥浆泵）。施工设备构造简单，不易损坏，容易修复。2.0.3 水力破土可适用于不同土层条件（粘性或砂性的软、硬土层），并可有效控制破土程序和位置，能使沉井干稳下沉，便于控制沉井终沉标高。2.0.4 水力破土可避免挖深锅底，减少沉井突沉现象，易于保证沉井施工质量。2.0.5 水力排土沉井可省去大型挖土和起吊设施，节省设备使用费，降低工程成本。3 适用范围本工艺广泛适用于有合适的水、电源和设置泥浆沉淀池条件的各类软土地层（淤泥、淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、粘质粉土、砂质粉土、粉砂、细砂等）中排水下

3、沉的地下泵房、水池、油库、竖井等各类沉井工程。在地下水位较高的砂性土层中需配合井内外人工降水设施以防止流砂现象。在埋深大（17m左右以上）的粘性土层中，有时需配合井内外下部土层地基加固措施以防止大量涌土。4 工艺原理水力冲吸泥排土沉井下沉工艺是指使用高压水（水泵出口压力宜大于1.2MPa）通过水枪将土体破碎并与水枪的出水混和成泥浆，然后由水力吸泥机或泥浆泵吸排出沉井并经由输泥管路送至泥浆沉淀池沉淀，沉淀后的水再作为水力冲吸泥排土沉井施工的水源。随着井筒内土面逐渐降低，沉井筒身借其自重，克服与土壁之间的摩阻力，不断下沉而就位的一种深基或地下工程施工工艺。图4为水力冲吸泥排土沉井下沉工艺的循环过程

4、示意图。图4 水力冲吸泥排土沉井下沉工艺的循环过程示意图5 施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程水力冲吸泥排土沉井施工工艺流程见图5.1。沉井制作拆模清理、设监测标线井内外和井上输水输泥管路安装井内外水力机械（水枪、高压水泵、水力吸泥机或泥浆泵）安装水力机械调试水力冲泥、吸排泥、井身下沉沉井监测沉井到位沉井封底泥浆沉淀池设置图5.1 水力冲吸泥排土沉井施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 施工准备1 编制水力冲吸泥排土沉井施工专项方案；编制材料机具的进场计划。2 组织设备人员进场，安排好办公和食宿。5.2.2 基坑开挖1 测量放线：采用水准仪、经纬仪根据图纸和地面导线控制点进行实地放线，

5、并做好控制桩；2 基坑底面的尺寸应比刃脚外壁大23m；应根据土质及施工需要确定基坑边坡；3 基坑底部四周应挖设断面不小于30cm30cm的排水沟，并接入基坑内的排水井中，集水井应比排水沟深50cm，用排水泵将水排到远离基坑的地方。4 基坑开挖的深度，应根据土质、现场条件而定，一般在2.0m左右。5 用1台挖土机挖土，人工配合修坡和平整场地，挖出的土方除部分堆放在周围修筑0.3m高、0.8m宽的护道挡地面雨水，多余土方运至指定场地。基坑示意图见图5.2.2-1边坡沉井排水沟图5.2.2-1 基坑示意图5.2.3 混凝土垫、砂垫层1 分节高度的确定：为减少荷载的数量，第一节沉井的高度可适当减少，但

6、要保证在挖除垫层时能抵抗纵向破裂的要求。一般不应小于3.5m；2 混凝土标号、厚度、宽度的选择：根据刃脚、井壁厚度，再加上以往施工经验，混凝土垫标号选用C20，混凝土垫厚度15cm，宽度要满足支模的需要；3 砂垫层厚度的确定：厚度按下式计算确定： （5.2.3-1）式中 h砂垫层的厚度（m）；G沿沉井第一节圆周单位长度上的重量（KN/m）；R砂垫层下土层的承载力（KN/m2）；L混凝土垫宽度（m）；砂垫层扩散角。5.2.4 支排架及底模板1 混凝土垫层上涂刷隔离剂或油毡铺设一道，按设计尺寸放线后在其上支设刃脚及井壁模板；2 支撑排架在施工前应进行设计和计算，施工时应按设计的要求进行施工，确保支

7、架的稳定和强度；3 模板支设：1）模板设计： 沉井模板的质量，直接影响沉井混凝土的质量水平。沉井模板设计，应根据模板的支搭高度与浇筑方式，对模板的强度、刚度、稳定性进行计算。做到构造合理、结构稳定、易于装拆、操作方便。模板采用木胶合板；根据经验支撑系统横挡采用6080的方木，间距25cm；立挡采用483.5钢管，间距60cm；用穿墙对拉螺栓拉结，间距60cm；具体见图5.2.4-1。2）施工脚手架：为保证模板的稳定，根据实际情况可在井壁外用483.5钢管搭设双排钢管脚手架。内壁模板支设采取在底节沉井上预埋铁件的办法焊悬挑脚手架，随着沉井下沉，而不影响井内挖土、运土等作业。3）模板安装：沉井的外

8、侧模板必须竖缝支立，立好后要核对上下口各部尺寸、井壁的垂直度、刃脚标高，支撑拉杆（内外模间）和拉箍要牢固；当井壁有斜度时，模板要按斜率要求支立；支第二及以后诸节模板时不准支撑在地面上，以免沉井因加重而自动下沉造成新浇筑的混凝土发生裂纹；外模上口尺寸不得大于下口尺寸。4）模板安装顺序：刃脚斜面及隔墙底面模板井孔模板绑扎钢筋设内外模间支顶支立外模板设内外模间拉筋调整各部尺寸全面紧固支顶、拉杆、拉箍固定撑杆和拉缆。5.2.5 钢筋绑扎1 钢筋绑扎是在内模已支立完毕，外模尚未扣合时进行的；2 先将制好的焊有锚固筋的刃脚踏面摆放在混凝土垫上的刃脚画线位置，进行焊接后再布设刃脚筋、内壁纵横筋、外壁纵横筋；

9、3 为了加快工程进度，钢筋在加工场机械成型，然后运到现场就位，人工绑扎；每节井壁竖筋一次绑扎好，水平筋分段绑扎，与上节井壁连接处伸出插筋，接头按要求错开。4 为保证钢筋位置正确，垂直钢筋间距采用开槽口的木卡控制，水平筋间距选用一批竖筋按间距焊上短钢筋头控制；内外侧箍筋要设好保护层垫块；5.2.6 混凝土浇筑、养护1 混凝土采用商品混凝土。浇筑运输采用混凝土运输车和混凝土输送泵；2 混凝土浇筑做到定人、定位、定机。沉井浇筑混凝土时应沿井壁四周对称进行，避免混凝土面高低相差悬殊，以防产生不均匀下沉造成裂缝。每节沉井的混凝土都应分层、均匀、连续地浇筑直至完成。每层混凝土的厚度应不超过规定的要求，对使

10、用插入式振捣器层厚应小于振捣器作用长度的1.25倍。3 养护沉井混凝土养护应注意以下问题：1）浇筑后10h即可遮盖浇水养护。气候炎热干燥时，终凝后即可遮盖洒水养护，防止烈日暴晒；2）施工期间室外最低气温低于-30C或室外平均气温低于50C时，应按冬季施工要求进行办理；3）底节沉井混凝土养生强度必须达到100%，其余各节强度允许达到70%时进行下沉；4）混凝土强度达2.5Mpa时，混凝土顶面可以凿毛。5.2.7 拆模板、破垫层1 在混凝土强度达到2.5MPa以上时，方可拆除直立的侧面模板，且应先内后外；2 当混凝土强度达70%后，方可拆除隔墙底面、刃脚斜面的支撑与模板；3 拆模的顺序是：井孔模板

11、外侧模板隔墙支撑及模板刃脚斜面支撑及模板。4 拆除隔墙及刃脚下支撑应对称依次进行，宜从隔墙中部向两边拆除。拆除时可先挖去支撑架混凝土垫下面的砂，破混凝土垫抽出支撑架。当支撑排架设有楔形木时，可先打掉楔木，然后再拆除支撑。5 拆模后、下沉破垫层前，仍需将刃脚下回填密实以防止不均匀下沉，保证正确位置下沉。6 破垫层：将混凝土垫层分段、对称、均匀破除，刃脚下应随即用砂或砂砾回填夯实，在刃脚内侧应夯筑成小土堤，以承担部分井筒重，接着破碎另一段，如此逐点进行。破除垫层时要加强观测，注意下沉是否均匀，如发现倾斜，应及时处理。5.2.8 水力冲吸泥排土下沉1 按照施工组织设计规定安装好水力机械设施：高压水泵

12、、低压取水泵、调节水箱、 水力吸泥机或泥浆泵、水枪、井下及井上的高压进水管和低压排泥浆管路、水枪操作平台等。2 水力机械设施安装好后应进行负荷试运转，要保证设备能按施工组织设计要求正常运转，水力吸泥机及水枪均应经过水压检验，检验压力为工作压力的1.5倍。3 为保证水力破土效果和吸泥机的正常工作，必须将井底各类杂物垃圾清除干净。4 水力排土沉井下沉施工应按“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。5 沉井外刃脚边一般应保留lm宽左右的土堤，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。只有当沉井中部土体全部冲除而还不下沉时或纠偏时才可适当冲除外刃脚处土体，但仍严禁用水

13、枪掏刷外刃脚踏面外侧土体。6 当沉井倾斜很小时，各井格内土面高差应控制在1m以内为宜，使沉井保持均匀垂直下沉。7 沉井井格中部钻底探度，一般应控制在l2m以内为宜。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。8 当沉井底土质较硬时，在沉井下沉到位前，为减少井内回填砂石料数量，在井格内土面标高已到达封底要求时，可将内外刃脚处土体适当冲空使井下沉到位（形成反锅底）。9 用水力机械冲泥时，应在吸泥机吸水头处（一般位于井格中部）先冲出集泥坑，泥坑深0.5m左右，然后用水枪在各个方向冲土连步形成漏斗形土坑。使泥浆水不断汇集到集泥坑吸排出井外。10

14、吸泥机的吸水头应用绳子吊空，不应让吸水头埋在集泥坑的浮泥内导致土块堵塞吸水头的网罩。为防止集泥坑中泥砂淤泥，要经常用水枪在吸水头处冲刷搅动，使排土畅通。11 在水枪冲泥时应注意控制好井格内泥水数量，水枪应直接冲刷土体。当泥水过度时则可调整水枪出水量或暂停冲土。要经常检查吸泥机工作是否正常。12 高压水泵停车时，水枪上的操纵阀门和吸泥机上的逆止阀均应关闭，防止调节水箱内水倒灌入井内。13 当采用泥浆泵排泥时，应做好泥浆泵接力串联技术措施。14 在施工过程中应及时做好各项施工监控工作，特别要注意在沉井下沉影响范围内的地面构筑物和地下管线的沉降观测和现场监护工作。5.2.9 沉井封底1 当沉井沉到设

15、计标高，经观测8h累计下沉量不大于10mm时，即应进行沉井封底。2 封底前应将井内积水和淤泥清除干净，封底混凝土浇筑采取对称、均匀、分格的施工方法，按照一定顺序进行浇筑。一般宜先浇筑沿刃脚宽约60cm范围中，厚度同刃脚斜面高度的混凝土，然后再逐步向井中心推进。混凝土应分层浇筑捣固，每层厚度3050cm。5.3 劳动力组织5.3.1 本工法的沉井制作劳动力组织见表5.3.1。表5.3.1 沉井制作劳动力组织一览表序 号职 别人 数序 号职 别人 数1项目负责人18木工372技术负责人19钢筋工323安全负责人110泥水工154施工员111后勤25安全、财务112保管员16冲吸组2组13电工27焊

16、工114机修25.3.2 本工法的水力冲吸泥排土沉井劳动力组织见表5.3.2。表5.3.2 水力冲吸泥排土沉井劳动力组织一览表电工机修泵房值班测量井上阀门管理井内冲泥其他2人2人12人12人每台冲泥2人2人所需操作人员主要有：钢筋加工及安装工、焊工、混凝土工、木工、电工、普工。在施工前应对施工人员进行培训，其中焊工、电工等特殊工种必须持证上岗。6 材料与设备6.1 材 料6.1.1 木楞、模板：木楞采用6080松木方楞，模板采用九夹胶合板，其质量符合木结构工程施工质量验收规范（GB502062002）、混凝土结构工程施工质量验收规范（GB502042002）的规定。6.1.2 钢管、扣件：钢管

17、采用483.5规格；扣件种类有：直角型式扣件、旋转型式扣件、对接型式扣件。采购和租赁的钢管、扣件有产品合格证、质量技术监督部门颁发的生产许可证和法定检测机构的检测检验报告，其质量符合建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ1302001）、钢管脚手架扣件（GB158312006）的规定和技术标准的要求。6.1.3 钢材：钢板、钢筋等采用Q235钢，其质量符合现行国家标准碳素结构钢GB/T700-2006的规定。6.1.4 混凝土：混凝土强度满足设计要求，其质量符合混凝土结构工程施工质量验收规范（GB502042002）、预拌混凝土（GB149022003）、普通混凝土配合比设计规程（JGJ

18、552000）的规定。6.2 设 备主要机具设备：钢筋切断机、钢筋调直机、自卸汽车、砼拌和机、商品混凝土运输车、插入式振动棒、电焊机、混凝土汽车泵、潜水泵、高压水泵、水枪、木工机具和发电机组等。检测仪器：水准仪、经纬仪、钢卷尺、坍落度筒、混凝土试模等。7 质量控制7.1 质量控制标准本工法施工必须符合混凝土结构工程施工质量验收规范GB502042002、预拌混凝土（GB149022004）、普通混凝土配合比设计规程（JGJ552000）、建筑工程质量验收统一标准GB 503002001、碳素结构钢GB/T700等的规定。7.2 质量保证措施7.2.1 钢材：钢材的质量，钢材的品种、规格、性能等

19、应符合现行国家产品标准和设计的要求，采用的原材料实行进场验收制度；7.2.2 混凝土配合比：混凝土应按国家现行标准普通混凝土配合比设计规程JGJ552000的有关规定，根据混凝土强度等级、耐久性和工作性等要求进行配合比设计。7.2.3 混凝土：结构混凝土的强度等级必须符合设计要求。用于检查结构构件混凝土强度的试件，应在混凝土的浇筑地点随机抽取。取样与试件留置应符合下列规定：1 每拌制100盘且不超过100m的同配合比的混凝土，取样不得少于一次；2 每工作班拌制的同一配合比的混凝土不足100盘时，取样不得少于一次；3 每次取样应至少留置一组标准养护试件，同条件养护试件的留置组数应根据实际需要确定

20、。7.2.4 施工工序：按施工规范、标准进行质量的控制，每道工序完成后应进行检查，合格后并经监理工程师同意后方可进行下一工序的施工。7.2.5 沉井混凝土结构的质量标准及检验方法本工法施工的沉井混凝土结构的质量标准及检验方法见表7.2.5： 表7.2.5 允许偏差项 目允许偏差（cm）检验方法1制作质量平面尺寸长度，宽度L/200且不大于100尺寸检查曲线部分半径R/200且不大于50接线和尺寸检查对角线差B/100尺寸检查井壁厚度15尺寸检查刃脚平均高度100用水准仪检查2下沉后质量底面中心H100cmH/100吊线和尺量检查或用经纬仪检查偏差高底H10cm100刃脚底面高差H10mL/10

21、0且不大于300用水准仪检查L10m1008 安全措施8.0.1 施工过程中要严格执行国家安全生产法、建筑施工安全检查标准及有关部门、地区颁发的安全规程；执行三合一管理体系的要求。8.0.2 施工前根据沉井的结构、施工工艺、施工环境、所采用的机械设备、参与的工种及施工时段和进度要求等对相关的施工人员在开工前进行一次安全教育和安全技术交底，交底与被交底双方签字确认，并将教育和交底资料记录于安全台帐。8.0.3 作业人员必须经过上岗培训，特殊工种的作业人员要持证上岗；进入施工现场的所有人员必须戴安全帽。8.0.4 开工前对所需的机械设备、用电设施和各类材料组织一次严格的检查验收。对不符合安全要求的

22、机具和电气设施，进行检修合格后方可投入使用。对不符合安全和质量要求的材料坚决调换成合格的材料，否则拒绝使用。 施工用电应严格执行施工现场临时用电安全技术规范JGJ462005的规定；8.0.5 沉井施工前要对施工中可能出现的危险源进行认真排查，如高空坠落、物体打击和毒气等，并制定出应急预案；应急预案应切实可行并进行演练。8.0.6 施工现场的施工员、安全员、质量员每日做到上班前、施工过程中的质安巡查工作，发现质安隐患及时采取定人、定时、定措施的三定原则消除安全隐患。8.0.7 沉井内应设置工人操作平台，其构造应考虑当沉井突沉时操作平台不被涌土盖没。8.0.8 沉井内各种设施均应架设牢固，井顶四

23、周及大型孔洞均应设有防护栏杆，人员上下用爬梯应装设防护圈。8.0.9 在进行水枪冲土操作时严禁用水枪冲击井壁，栏杆、操作平台等，以防高压水反射伤人。9 环保措施9.0.1 在施工现场平面布置和组织施工过程中严格执行国家、地区、行业和企业有关环保的法律法规和规章制度。9.0.2 项目部及施工现场设置连续、密闭的围墙，高度不低于2.5米，围墙外部做简易装饰，色彩与周围环境协调。场地出入口庄重美观，门扇做成密闭不透式。9.0.3 施工现场的设备、构件、材料等必须按施工总平面布置规定的位置设置、堆放，符合施工管理的要求。9.0.4 严格控制人为噪声，进入施工现场不得高声喊叫、乱吹口哨、限制高音喇叭的使

24、用，最大限度的减少扰民，9.0.5 运输车辆驶出施工现场要保持车身清洁；雨季施工期间，在施工现场出口处设冲洗车辆的设备，防止车轮将泥土带出现场。9.0.6 施工排水应排到指定的排放地点，含有泥砂和杂物的废水应进行沉淀和过虑，符合要求后方可进行排放。9.0.7 对进出场道路，旱季注重道路洒水养护，降低粉尘对环境的污染；雨季做好沟渠疏通，防止因雨水剥离道路造成污染。9.0.8 施工现场要做到工完场清，保持整洁卫生、文明施工。10 效益分析10.0.1 水力排土沉井下沉施工出土效率高，施工速度快（一般1台吸泥机平均每昼夜排土150300m3）。10.0.2 水力排土沉井下沉可避免采用大型挖土设备（即

25、使采用，其出土效率也低，台班费用大）。尤其在大面积沉井施工中一般的挖土机械作业半径也达不到。10.0.3 当出土泥浆直接排放入水体后可避免采用大量出土运输车辆，节省大量运输费用和土方排放场地。10.0.4 由于水力排土沉井（排水）下沉施工井位偏差容易控制，工程质量也容易保证。10.0.5 水力冲吸排水沉井施工方法，节省基坑支护系统，获得了巨大的经济效益，同时，施工速度快， 每天下沉达0.46米，下沉工期约为40天。11 应用实例本工法成功地应用于2001年施工的泉州市污水处理厂进水泵房，2010年7-9月施工的福州市连坂污水处理厂一期粗格栅沉井工程，2010年10-11月施工的福州市连坂污水处

26、理厂二期顶管工作井工程，工程质量满足规范和合同要求，现以福州市连坂污水处理厂一期粗格栅沉井工程为例进行说明。11.0.1 工程概况 福州市连坂污水处理厂粗格栅沉井工程，外尺寸21.1m24m，总高度17.9米；外壁厚为0.75m，内壁为0.6m，沉井高17.9m，采用混凝土封底。其平面图、基础剖面图如图11-0-1所示。11.0.2 应用效果图11.0.1 沉井结构平面图、基础剖面图面对本工程结构特殊复杂，工程量大，埋置深，地质条件恶劣，地下水位不稳定，施工难度大，沉井施工包括施工准备工作计划在 150天内完成等困难，经认真周密地做好各项施工准备，并制定合理的技术措施和施工程序及精心组织施工，已经优质，高速、顺利的完成施工任务。