南京软弱土沉井施工方法

　　摘要：在软弱中实施沉井工程，极易产生突沉、偏沉、涌泥和超沉不止等问题，施工操作极难把握。通过工程实践，提出了在沉井刃脚下预打水泥搅拌桩，形成联排桩地下连续墙（加固作用、支撑作用、止水作用）的施工工艺，成功地解决了这一工程难题。
　　关键词：软弱土,水泥搅拌桩,沉井
　　
　　一、工程概况
　　为改善城市环境，南京市申请亚行贷款，实施秦淮河综合整治工程，承担城市污水收集并集中处理。包括城市主要道路下污水管道敷设、泵站、污水处理厂等。污水管道敷设采用顶管法施工，工作井采用沉井法施工。Y2工作井的土层简要情况见表1。
　　表1

　　由于污水管道敷设于繁华道路下，且道路两侧地下管线、临街建筑密集，不具备采用明挖基坑或深基维护结构，设计为园形沉井结构，内壁直径5.2m，外壁直径5.5m，沉井深度8.8m，沉井混凝土总重为60t。在流塑状质粉质粘土做沉井下沉，极易产生突沉、偏沉滑移，井内涌水、涌泥和超沉不止，下沉的速度和方向极难控制。本工程采用在沉井刃脚下预打联排水泥搅拌桩改善土体并形成止水帷幕，利用水泥搅拌桩作为沉井支撑墙体，使沉井下沉的过程处于可控状态，以解决沉井在软土中施工的难题。
　　二、水泥搅拌桩施工
　　采用水泥搅拌桩加固沉井刃脚下软土、止水，使沉井在沉至设计标高时得到水泥搅拌桩的支撑。
　　沿沉井刃脚开挖沟槽，沟槽深度至杂填土以下，沟槽宽度为1m，便于水泥搅拌桩施工。水泥搅拌桩施工时桩中心线与井壁外边线相切，桩底应深入沉井刃脚设计标高以下8m。沉井刃脚设计标高以下范围水泥量10%（按桩体重量计），用于支撑沉井；沉井刃脚设计标高以上范围水泥量7%（按桩体重量计）其余桩身7%，用于改善下沉深度内的土体。
　　三、沉井预制
　　1、刃脚底模
　　根据设计的沉井结构和重量，刃脚下施打水泥搅拌桩加固软土层。原地面为淤泥质粉质粘土，承载力特征值为60kPa，粉喷桩桩顶水泥量10%，水泥土复合地基7d后承载力特征值可达100kPa，28d后承载力特征值可达160~180kPa。沉井混凝土总重为55t。沉井刃脚底面积为2.52m2。因而，单以刃脚底面作支撑面时，承受荷载为220kPa。
　　在沉井的预制过程中，沉井侧面尚未完全承载，根据上述计算，沉井刃脚置于水泥搅拌桩顶，承载力尚不能完全满足要求。因此在刃脚下增加支撑底模，以分担部分沉井的重量。
　　2、沉井预制准备
　　水泥搅拌桩施工7天后，在挖好的沟槽内用中砂找平至地面以下1.5m，用平板振动器振捣并洒水，控制干密度≥1.56t/m3，地基整平后，铺设垫木，使顶面保持在同一水平面上，用水平仪控制其标高差在10mm以内，并在其孔隙中垫砂夯实，垫木埋深为其厚度一半。
　　3、钢筋绑扎
　　沉井钢筋采用人工绑扎。竖向钢筋采用电渣压力焊连接，水平钢筋采用绑扎搭接，搭接长度及接头的间距按设计图纸和施工规范执行。内外钢筋加设φ16mm钢筋支撑，每1.5m一个，以保证钢筋位置和保护层正确。钢筋用挂线法控制垂直度，用水准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。
　　4、模板支设措施
　　井壁模板采用钢模板组装而成。沉井内外模板均采取竖向分节支设,每节高2.0~3.0m，模板循环倒置使用。先支井体内模,一次支到比施工缝略高100mm，竖缝处用90mm×90mm方木支撑在内部脚手架或竖井架上。外模分两次支设，内外模均支到施工缝略高100mm处，竖缝用木方及Φ12mm拉紧螺栓紧固，间距500mm，在螺栓中间设100mm×100mm×3mm钢板止水片1道，止水片与螺栓接触的1圈满焊。每隔1.0m设1道Φ20mm钢丝绳和拉紧器箍紧,以防外胀,再设斜支撑支顶于基坑壁。
　　5、混凝土浇灌措施
　　采用1台泵车配3台混凝土运输搅拌车进行浇捣。将沉井分成若干段同时对称均匀分层浇筑；井壁按设计要求采用C25等级P8抗渗混凝土。
　　（1）将沉井分成若干段对称均匀分层浇灌，每层厚500mm，均衡下料，以免造成地基不均匀下沉造成沉井倾斜。
　　（2）混凝土应振捣密实，每节混凝土应一次连续浇灌完成，第一节混凝土强度达到70%后浇灌第二节，依次进行。
　　（3）上下节井壁的接缝设置止水带，止水带安装牢固紧密，止水带无缝隙孔洞。接缝处凿毛并冲洗处理后，再继续浇灌下一节，并在浇灌前先浇一薄层同标号素混凝土。
　　（4）在井壁浇筑混凝土时，停止挖土下沉，以保证安全，同时前一节下沉应为后一节混凝土浇灌工作预留1m高度，以便操作。
　　四、沉井下沉
　　1、准备工作
　　沉井在混凝土强度达到设计强度后开始下沉，下沉前在井壁外四周做好观测标志，并在沉井四角设水准观测点，观测下沉量及平衡情况；在中轴线处设垂直线，观测沉井位移及平衡。
　　2、沉井下沉挖土
　　井内采用人工挖土方法采取先挖中间，逐渐向四周，每挖土厚0.4~0.5m，四周刃脚下土方用人工全面分层掏挖，挖除的土方用吊斗运出井外。由于采用水泥搅拌桩加固地基并形成止水帷幕，井内地下水采用抽水泵明排水。
　　3沉井纠偏
　　由于水泥搅拌桩的支撑作用，沉井一般不会有较大偏斜，为进一步避免产生较大偏斜，采取了以下控制措施：
　　（1）、沉井下沉时，加强观测和资料分析，发现倾斜，随时调整挖降水泥搅拌桩的部位和高度。
　　（2）、沉井下沉接近沉井刃脚设计标高时，停止凿桩，挖土至设计标高48小时，观测沉降，若无明显沉降，可一次沉到位，不再采取其他止沉措施；若有明显沉降，则应查清原因，并采取止沉措施。
　　五、沉井封底
　　沉井下沉达到设计标高，并经3d观测证明下沉已稳定，即进行沉井封底。本工程采用排水干封底。
　　1、将新老混凝土接触面冲刷和凿毛，清除刃脚上的污泥，对井底进行修整成锅底形。由刃脚向中心设置放射形排水沟，铺设卵石作滤水暗沟，在井底的锅底部位设置集水井，以保持地下水位低于井底面。
　　（2）用水泵清除井底土层表面积水，浇筑混凝土垫层，振捣密实，垫层混凝土强度达到设计强度的50％以上时，即绑扎底板钢筋，钢筋两端伸入刃脚内，然后浇灌底板混凝土。底板混凝土分层浇注，每层厚度为400mm，由四周向中央进行，振捣密实。混凝土采取自然养护，养护期间应继续抽水。待底板混凝土强度达到设计强度的70％以上时，停止抽水并封堵集水井。

　　沉井下沉完毕，其偏差符合规范规定：
　　①轴线位移不大于井深1%；
　　②高程：+40mm，-60mm；
　　③倾斜度≯井深0.7%。
　　六、结论
　　在流塑状软弱地层中实施沉井，由于地层承载能力差、摩擦系数小等特性，极易在沉井下沉过程中出现突沉、涌土，沉速过快和超沉位移及倾斜过大等现象，难以控制。本次沉井的设计和施工，充分利用了水泥土的特性，在沉井刃脚下预打水泥搅拌桩，改良软土特性，控制沉井下沉速度、深度。
　　
　　参考文献
　　[1]江正荣.《建筑地基与基础施工手册》.中国建筑工业出版社，2005
　　[2]葛春辉.《钢筋混凝土沉井结构施工手册》，中国建筑工业出版社，2004
　　[3]程能林.《基础工程施工手册》(第二版)中国计划出版社，2002
　　[4]中国建筑科学研究院.《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2002)。中国建筑工业出版社，2002；

《南京软弱土沉井施工方法》

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