软土层沉井施工方法与流程

本发明涉及一种软土层沉井施工方法。

背景技术：

沉井结构物是在修建沉井的地面和地坑上，先制作开口钢筋混凝土井筒，做到全高或部分高度(分节时)，达到一定强度后，用人工或机械在井筒内不断分层挖土、运土，随着井内土面逐渐降低，沉井筒身借其自重(或外加荷载作用下)克服与土壁之间摩擦力及刃脚下土的阻力，不断切土下沉。采取分节制作时，则在井筒下沉过程中或下沉各个阶段中，逐节加高井筒，继续挖土下沉，如此循环往复，待井筒刃脚达到设计标高后，进行基底整形，浇筑混凝土垫层和钢筋混凝土底板封底。

若在软土地层进行大直径沉井施工，因沉井周边的软土层具有天然含水量高、孔隙比大、透水性差、压缩性高、强度低等特点，沉井在下沉施工过程中沉井底部地基承载力不足以承载上部沉井的自重而导致沉井超沉及倾斜等安全质量问题。

技术实现要素：

针对在软土层进行大直径沉井施工可能出现的质量问题，本发明提出了一种软土层沉井施工方法，目的是使大直径沉井在软土地层下沉时避免发生沉井倾斜及超沉等质量问题，使沉井平稳的沉至设计标高位置。具体采用如下技术方案：

本发明提供的软土层沉井施工方法通过预先在沉井刃脚底部设置水泥搅拌桩并在沉井下沉之前在沉井外周钻孔注浆，确保沉井在采用排水法下沉的过程中沉井随着土方被挖运出去后能均匀可控的自沉，从而避免沉井在下沉过程中发生超沉及突沉的问题，当沉井下沉至水泥搅拌桩(实桩部分)桩顶时，通过均匀间隔逐层破除搅拌桩，并同步均匀设置大砂袋，利用装满砂的砂袋即沙箱作用进行卸荷自沉，实现沉井安全、均匀受控下沉，防止沉井大幅下沉及倾斜。通过上述对三个关键技术措施的组合利用，最终有效地解决了大直径沉井在软土地层突沉、超沉及沉井偏斜等高难度的技术难题。

优点：该软土层沉井施工方法，施工技术方便可靠、取材方便、施工过程安全可靠，有针对性地解决了因在软土层施工沉井带来的安全质量风险问题，确保了沉井的施工质量和安全，并有效地降低了施工成本，符合国家节能环保要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明实施例搅拌桩设置平面图；

图2为本发明实施例搅拌桩设置立面图；

图3为本发明实施例搅拌桩支撑沉井示意图；

图4为本发明实施例井壁注浆钻孔平面图；

图5为本发明实施例钻孔注浆立面图；

图6为本发明实施例砂袋设置平面图；

图7为本发明实施例砂袋破除示意图；

图8为本发明实施例施工流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

该技术内容主要包括在软土地层中制作并控制大直径沉井顺利下沉的技术措施。该技术主要通过提前预设水泥搅拌桩及在井壁外周注浆以及通过利用砂袋的砂箱作用，改进在软土地层大直径沉井施工的流程，施工流程为：施工准备→设置搅拌桩→基坑开挖→分节制作沉井→井壁外钻孔注浆→排水挖土下沉至搅拌桩桩顶→破除部分搅拌桩→刃脚与搅拌桩间均匀对称填充砂袋→破除所有搅拌桩→同时破除砂袋→沉井稳定下沉并封底。

该技术主要通过以下三个关键技术措施组合而实现发明的目的：

一、通过预先在沉井刃脚底部均匀地设置一定数量的水泥搅拌桩(见图1/2/3)，增大沉井刃脚端部复合地基承载力，防止沉井在沉井超沉。水泥搅拌桩分空桩和实桩两部分即从地面至沉井设计底标高上方2m处为空桩，其余以下为实桩。

二、在沉井下沉之前，在沉井外壁周围钻孔注浆改良井周土体力学性能(见图4/5)，增加外壁摩擦力，与底部搅拌桩共同作用防止大幅度下沉，减低成本。

三、沉井下沉至搅拌桩桩顶时，通过均匀间隔逐层破除搅拌桩，并同步均匀设置砂袋，利用砂袋的沙箱作用进行卸荷自沉，实现沉井安全、均匀受控下沉，避免因已破除搅拌桩区域与沉井底之间出现悬空而导致沉井大幅下沉及倾斜(见图6/7)。

具体的，如图8所示，本发明软土层沉井施工方法详细步骤如下：

一、施工步骤

1、施工准备

(1)施工前期，必须结合勘查单位、设计院及当地相关地质水文资料，确定施工地点水文地质条件。

(2)根据《沉井与气压沉箱施工规范》gbt51130-2016，对沉井侧阻力、下沉系数及接高稳定性进行验算。通过验算确定刃脚设置参数，搅拌桩规格、材料及设置长度。

2、设置搅拌桩

(1)在设置搅拌桩时需严格做好定位放线工作，在确定好的定位点做好明显的标记。

(2)搅拌桩水泥注入量需做好监控，成桩标高差距过大时，在沉井浇筑前必须破除部分搅拌桩桩头，减少搅拌桩标高差。确保沉井下沉至搅拌桩位置时，由搅拌桩支撑的沉井刃脚底面能处在同一水平面上。

(3)成桩后的搅拌桩需在地面上做好标记，待沉井浇筑时可以作为参考点。

(4)为节省经济，搅拌桩施工可采用上部分空桩，下部分实桩的施工方法，搅拌桩实桩桩顶标高应高于沉井刃脚底面设计标高以上2m。

3、基坑开挖

(1)测量放线：采用经纬仪、水准仪根据图纸和地面导线进行实地放线。

(2)基坑高度约1m-2m，根据现场场地条件适当放坡。基坑底部边线离沉井外壁2m左右。

(3)基坑底部四周设置30cm×30cm以上尺寸的的排水沟并接入至基坑内集水井，集水井深度应比排水沟深50cm。集水井内积水要及时通过水泵进行抽离。

(4)使用挖掘机根据放线范围进行基坑开挖，土方应及时外运至指定场地。

4、制作沉井

(1)根据现场场地条件，提前确定分节浇筑沉井的次数。确定素混凝土垫层的设置参数。

(2)测量放线：采用经纬仪、水准仪根据图纸和地面导线进行实地放线。

(3)刃脚素混凝土垫层浇筑：在施工范围内进行素混凝土垫层支模、浇筑。需严格控制垫层平整度，素混凝土垫层高度及宽度偏差控制在±10cm以内，确保沉井浇筑后能处在稳定水平面上。在垫层浇筑完毕后，在垫层表面进行放线并做好刃脚位置标记，提高刃脚施工准确性。

(4)刃脚设置：根据图纸或验算确定刃脚设置类型，根据图纸及垫层表面标记进行刃脚钢筋绑扎、支模及混凝土浇筑。特别注意在刃脚底部浇筑时要加强振捣频率，刃脚浇筑之前，可在预留底板的位置提前填充泡沫板，刃脚浇筑完成后拆除泡沫板。

(5)脚手架搭设：沉井外周设置双排落地式钢管脚手架，沉井内侧需进行满堂脚手架搭设。脚手架必须按照相关规定规范进行验算后才可进行搭设。

(6)模板安装：沉井模板安装前，必须按照相关规定规范进行验算，支撑高度大于8m时需进行专家论证。

(7)井壁浇筑：在模板验收完毕后进行井壁分层浇筑，每层浇筑30-50cm，可同时采用1-3台泵车进行浇筑，并进行振捣。

(8)止水钢板:井壁节与节之间按照规范设置止水钢板，止水钢板搭接长度≥20cm，内外侧均需满焊。

5、挖土下沉至搅拌桩桩顶标高

(1)破除垫层：采用人工使用风镐破除刃脚底部两侧素混凝土垫层，破除时控制破除力度，避免损坏沉井刃脚。

(2)施工机具：可视土层情况选用不同吨位的履带式挖掘机。

(3)挖土下沉：先在沉井中间挖1m左右碗状土层，再从中间向四周均匀取土。当取土接近搅拌桩时减缓取土速度，对沉井及周围土层进行监测，避免沉井局部失稳和偏离。

6、井壁外钻孔注浆

(1)定位放线：根据土层地质及当地水文，在井壁外设置大于15个点的钻孔点，孔径大于500mm。沿井壁外进行放线，定位出钻孔点及刃脚下搅拌桩的位置。钻孔边缘点需贴近搅拌桩桩侧。

(2)钻孔注浆：在定位点利用钻孔机进行钻孔，钻孔至刃脚下搅拌桩桩底标高处。全部钻孔点钻孔完毕之后进行注浆，注浆时选择防渗水水泥，控制水泥掺入量。

7、破除搅拌桩

(1)暴露搅拌桩：在沉井内侧周边开挖一条宽度1m-2m宽，1m高的环形沟槽，使搅拌桩暴露在视野内。

(2)施工机具：采用人工配合风镐破除搅拌桩。

(3)破除选择：视沉井规格，均匀选择6-8个点作为破除点，将破除点范围内搅拌桩进行分次破除。每个破除点范围取在3根搅拌桩。

(4)破除点搅拌桩破除：每根搅拌桩单次破除高度在30-50cm。同一批次破除搅拌桩高度必须一致并在破除完毕后进行测量并调整。

8、沉井刃脚与搅拌桩之间设置砂袋。

(1)在破除6个点搅拌桩后，在刃脚与搅拌桩之间填充砂袋。填充时砂袋与刃脚和搅拌桩紧密贴合。

(2)砂袋填充度：单个砂袋内砂体填充度在90％左右。

(3)材料选择：可选用普通砂袋，砂体选用中砂。

9、破除剩余搅拌桩

(1)在砂袋填充完毕后，继续破除剩余搅拌桩。

(2)破除标高：破除标高与破除点内破除标高一致。破除后所以搅拌桩标高一致。

(3)破除后桩面所以搅拌桩高差控制在5cm以内。

10、破除砂袋

(1)砂袋破除点：砂袋破除点选在砂袋中部。

(2)破除时间统一：砂袋破除时在破除点各安排一名工作人员，砂袋破除时由专人指挥，指挥信号下达后进行同步破除。

10、沉井稳定下沉并封底

(1)依靠沉井自重及砂体流动性，砂体流出砂袋后，沉井会自然稳定下沉。

(2)重复本工法5.2.7至5.2.9,直至沉井下沉至设计标高。待沉井稳定下沉至设计标高后进行沉井封底。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。