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1、筒体式沉井深基坑支护施工技术 筒体式沉井深基坑支护施工技术 摘要：本文介绍了筒体式沉井深基坑支护施工工艺的特点、原理、流程，着重表达了施工要点、质量控制问题，并农七师129团城镇排水管网工程为实例进行分析 关键词：筒体式 深基坑支护 中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号： 1、引言 近年来，随着西北地区农业生产的高速开展，由于大量引水灌溉，造成大面积土地因地下水位不断上升，导致土地盐碱化，地质条件不断恶化，给工程建设带来巨大影响，特别是对一些建筑物或构筑物的深基坑施工，由于粉质砂壤土在饱和水的作用下，使基坑坑槽根本无法开挖成形和支护，为此，经多年的探索和试点，我公司大胆地采用筒体式
2、沉井施工技术，解决了在地下水位较高的粉质土层深基坑开挖和支护难题，特别是在中小型建筑物和构筑物的深基坑施工中，取得了成功的经验和成熟的施工方案，现就此技术陈述如下： 2、工艺特点 2.1施工期短：由于本技术采用降水、开挖和支护同时进行，那么比先降水后开挖再支护的传统工艺，大大缩短了施工期近30%。 2.2结构平安：由于采用砖混或钢筋砼筒体结构，大大提高了支护墙体环刚度和抵抗土体侧压强度，那么结构平安可靠。 2.3施工方便：由于本技术采用在地面成井，井内土方开挖的同时靠自重沉降，施工技术难度不高，无需特殊材械和设备，那么施工简单便于操作。 2.4降低本钱：采用不放坡井内开挖，井外微量下沉，土方开
3、挖量和排水量只有传统降水开挖量的1/10，那么大大降低了施工本钱。 3、适用范围 3.1本技术适用于地下水位较高的流砂地质层，直径和深度均30米的中小型构筑物或建筑物的深基坑开挖、支护和根底施工。 4、工艺原理 4.1根据建筑物或构筑物的形状、大小和基坑深度，确定沉井筒体的平面形状、直径和深度。并依据施工图定位放线。 4.2根据确定的沉井筒体平面形状、直径、深度和结构类型以及施工要求，在地面上制作沉井筒体。 4.3待第一节沉井筒体制作完成并到达设计强度后，采用人工在井筒内沿四周均匀开挖，并将土方或泥浆采用吊栏运至场外，当开挖至筒体底环梁以下悬空时，在沉井筒体的重力作用下整体均匀沉降。 4.4按
4、照上述施工流程，将分节制作成型的沉井筒体边挖边沉降至设计深度，利用沉井筒体的环刚度，抵抗土层侧压力到达基坑支护之目的。 4.5当沉井开挖下沉至设计深度稳定后，整平基底并回填戈壁粗骨料垫层，尽快稳固泥浆和流砂，在戈壁粗骨料垫层中设置过滤式集水井，根据井底涌水量配置安装污水泵，并不间断抽水。 4.6待静水面稳定低于戈壁垫层以下时，整平夯实后浇筑砼垫层进行封底，此后，在不间断抽排降水的同时，逐步施工构筑物或建筑物的根底或主体直至沉井周边回填结束。 5、工艺流程和施工要点 5.1工艺流程：施工准备沉井制作井筒下沉井筒封底地基与根底土方回填沉降观测 5.2施工要点： 5.2.1施工准备 1、沉井选型：根
5、据建筑物或构筑物的外形和基坑开挖深度，确定沉井的形状、内径和下沉深度。根据沉井底环梁以上土层侧压力验算和分析，结构受力状态和选择沉井的平面形状。但沉井内径应不小于建筑物或构筑物根底垫层大放脚的外径。沉井深度应不小于建筑物或构筑物根底垫层以下1-2m。当沉井内径大于20m时，沉井的平面形状可选择内环梁外花瓣形，详见图4.1。当沉井深度大于15m时，由于土层对筒壁的侧压摩擦阻力，井难以沉降，此时，可将井筒按先大后小套筒式分节制作和沉降，详见图4.2。 2、沉井构造：依据选定的沉井形状，内径大小和下沉深度，结合地质报告提供的现场地质情况，如地下水位、基坑开挖断面的土层土体对筒体的侧压力，根据土层含水
6、率和液限指数等经结构验算来确定沉井的构造做法。经结构验算和经验数据，沉井筒体平面形状和结构构造详见图4.3、4.4和表4.1。 沉井筒体构造柱选择参数表 3、结构验算： -依据土力学理论和地质报告相关参数，依据计算式My=RQsin，可计算出井壁外侧土体对筒壁的滑动侧压力矩，详见图4.5。 式中：My -滑动土体对筒壁的颈向力矩。 R-滑动土体重力半径。 Q-滑动土体自重 -通过滑动土体重心的法线与重力垂线的夹角。 -根据钢筋砼结构验算理论和滑动土体对筒壁产生的破坏力矩，依据计算式Mc=kfyAyh0，可分段计算出沉井筒体圈梁和构造柱的正截面抵抗力矩、截面抵抗应力和圈梁、构造柱的配筋量，详见图
7、4.6。 式中：Mc-圈梁、构造柱正截面设计抵抗力矩。 k-结构承载平安系数1.4为宜。 fy-圈梁、构造柱受力钢筋抗拉应力。 Ay-圈梁、构造柱受力钢筋截面积。 h0-圈梁、构造柱正截面有效计算高度。 注：采用砖混或钢筋砼结构筒壁时，经计算确定的圈梁、构造柱或筒壁截面配筋，应按筒壁内外侧双向均匀对称设置，其配筋率应为0.252.5%之间的计算确定。 4、技术交底：根据选定的沉井形状大小，结构类型和构造要求，编制沉井制作施工方案，经审定后，进行现场技术交底。 5、材料准备：根据沉井结构类型和材质要求将所需钢材、水泥、砂石料等分批进场。 6、施工机具：根据施工方案要求，应将施工所需的开挖、装运、
8、拌和、起重、架材、机具和模板架材等按需组织进场。 7、定位放线：以建筑物或构筑物基坑开挖中心为圆点，以沉井外边线为半径，测定沉井水平位置。通过沉井中心圆点测设两条垂直交叉的直径延长线，四个端点各埋设永久性控制桩一处，控制桩距沉井外边应不小于井深的1.5倍，并将轴线和标高标注于桩顶，分别用以轴线和高程控制。 4.2.2沉井制作 1、依据选定的底环梁几何尺寸，采用钢模、木模、或砖砌地胎模，进行底环梁底模制作。 2、当环梁底模制作完成验收合格后，按照底环梁配筋大样，进行钢筋制作邦扎就位。 3、当底环梁钢筋和模板制作完成，并将构造柱钢筋安装到位，经验收合格后，进行底环梁砼浇筑。 4、当底环梁砼浇筑养护
9、不小于7d，强度不小于设计强度的70%时，进行筒体砌筑或浇筑。 5、当沉井筒体为砖混结构时，其圈梁、构造柱必须严格按照结构标准标准执行，先砌筑砖墙体后支模浇筑圈梁和构造柱，按规定在构造柱两侧留置大马牙槎和拉结筋。 6、当沉井筒体高度较大时，沉井筒体应分节制作，通常每节制作高度应控制在筒体直径的1/21/8，一般不大于3.6m为宜，当筒体壁厚不相同时，最好以变截面分界线分节为最正确。 5.2.3井筒下沉 1、当底环梁和上部第一节井筒制作完成，养护不少于7d，强度达100%以上时，方可进行井筒开挖沉降。 2、采用人工沿底环梁内侧四周同时对称开挖，土方甩向井底中心，同时，采用滑轮吊栏或输送带将土方或
10、泥浆运到井外远离沉井堆放。 3、当开挖至底环梁四周悬空时，由于筒体重力作用和开挖量的不断加深，沉井筒体将逐渐整体沉降。 4、当第一节井筒沉降至筒顶与自然地面同高时，停止井下开挖，经校验筒体无变形、无开裂平稳后，进行第二节筒体制作。 5、同样，待第二节筒体制作完成养护至强度达100%以上时，方可进行继续开挖下沉。以此类推将筒体全部制作下沉至设计深度后停止开挖。 5.2.4井筒封底 1、当井筒下沉至基底设计高程以下1.0-1.5m时，停止开挖并整平井底，采用污水泵抽排积水的同时，尽可能在最短时间内，在井底泥浆中均匀抛入直径150300的卵石层，接着铺垫粗骨料戈壁石1-1.2m厚，确保井底泥浆层稳定
11、。 2、在铺垫戈壁砂石稳定层的同时，沿井壁内侧均匀布设2-8处干砖集水井，集水井尽深不小于1000mm，内径不小于500mm，井外侧四周填入级配良好的碎石戈壁层，做集水井沉水层，其环状厚度不小于500mm。 3、根据集水井涌水量和静流量，加上井壁向内渗水量，在每个集水井中安装一台污水潜水泵，其功率不小于3km扬程不小于井深3倍的。启开工作后，根据静水面稳定低于戈壁垫层外表500mm以下抽排量，确定同时启动潜水泵台数，并确保不间断工作。 4、当井底水位稳定保持在戈壁垫层以下时，进行垫层整平、打夯，经垫层基底验收合格后，逐步进行建筑物或构筑物的垫层或根底施工。 5、为方便抽排井筒内壁渗漏水，在浇筑
12、砼垫层时沿井筒内应该预留500-1000mm的环形带不浇筑砼，以利渗漏水流向集水井和水泵检修。 6、为确保封底后，建筑物或构筑物根底主体正常施工，必须保证潜水泵正常工作和降水稳定。因此，应做好阴雨天井外排水设施、自备电源、备用水泵、管材等急需备用物资。 7、当井内建筑物或构筑物根底，主体施工至地下水位线以上时，应在最短时间内做完防腐和保温等隐蔽工程，经验收合格撤除模具、水泵等机具后，将井筒内壁与建筑物或构筑物外侧之间进行回填。 6、主要施工机具设备和建筑材料 6.1机具设备： 挖掘机、铲车、自卸翻斗车、卷扬机、搅拌机、砂浆拌和机、电焊机、切割机、钢筋弯曲机调直机、振动棒、振动板、打夯机、自制三
13、足式起重架、泥浆吊栏、污水潜水泵、橡胶软管、自备电源、模板架材、手工具等。 6.2主要材料： 水泥：普通硅酸盐为宜。 卵石：直径150-300mm。 戈壁：天然级配、粒径0.5-100mm。 红砖：烧结粘土砖M7.5。 钢筋：热轧钢筋HRB235、335，冷轧带肋CRB550。 焊条：E49用于HRB235和Q235，E50用于HRB335和HRB400。 石子：0.5-2和2-4。砂子：中砂0.35-0.5mm。 7、质量控制 7.1沉井制作原材料必须检验试验合格。 7.2圈梁、构造柱砼强度等级不得低于C25。 7.3砌体筒壁灰缝饱满度应90%。 7.4沉井筒体在制作或沉降中，环向失园应D/
14、200。 7.5沉井筒体在制作或沉降中，竖向垂直偏差H/300。 7.6砼和砖砌体应规定抽样检验达合格。 8、平安措施 8.1为防止因地质软弱或开挖不合理，造成井筒沉降不均匀而发生倾斜和变形，在土方开挖时底环梁悬空高度不应大于500mm，当底环梁悬空高度大于此限，但井筒并不沉降时，应采用井壁外插管注水的方法，降低筒壁与土层的摩擦力，使其均匀沉降。 8.2为防止因井内开挖井壁外侧土体随层压水流入井内，导致井壁外侧土体下沉造成土地对井筒不对称侧压，发生井筒环钢度失稳局部外凸变形开裂。应随时观察井壁外侧土体的不均匀下沉，一旦发现应尽快采用松土回填，确保井筒四周土方同高，并使沉井筒体外侧环向均匀受压。
15、 8.3在沉井筒体制作时，应在内壁适当位置，设置爬梯2-4处，并悬挂攀爬绳每人不少于一根，确保井下施工人员上下方便和平安应急。 8.4施工现场临时用电，必须符合施工现场临时用电标准规定，严格执行“三相五线制敷设配电箱柜，特别是井下用电线路和电器设备，必须具备防潮、防爆以及防漏电功能和装置。 8.5现场使用的施工机械，特别自制滑轮、三角架、吊栏和卷扬机等，在使用前必经安检部门进行载重量、保险、限位装置等平安性能检测合格方可投入运行。 8.6在沉井筒体开挖沉降阶段，为防止井筒外侧土方坍塌，严禁在沉井外侧井深1.5倍范围内码放材料、停靠重型机具或堆方土方。 9、环保措施 9.1严格执行国家和当地和行
16、业规定，认真作好环保工作。 9.2对开挖过程中抽排出的大量泥土和地表水，必须按甲方指定点合理排放，严禁污染环境，杜绝造成附近农、林、牧、渔业的破坏。 9.3由于井内开挖，大量泥砂的抽排可能会造成沉井周边一定范围内的土方下沉塌陷。因此，在开挖前，必须对沉井周边的地上建筑物和地下设施加以保护或避让，严防破坏。 9.4工程竣工前，必须做到工完场清，对在施工中遗留的废弃物、余料、垃圾，特别是抽排到地面的泥土和地表水，必须彻底清理干净，防止地面碱化造成环境污染。 10、效益分析 10.1提高工效：经测算，应用此技术进行中小型构筑物或建筑物深基坑土方支护，采用开挖和支护同步进行，比先降水后开挖再支护传统技
17、术缩短工期30%，减少土方开挖量80%，大大缩短了工期，提高了工效。 10.2降低本钱：由于此技术结构、工艺简单，无需特殊施工机具或高难施工技术，比传统施工方法降低人工、材料和机械投入量近30%，特别是减少劳务用工量近50%，由此，大大降低了施工本钱。 10.3施工平安：此技术由于采用筒体结构，其整体环刚度较高，能有效地抵抗土层侧压应力发挥基坑支护作用，实践证明施工平安可靠度较高。 10.4保护环境：由于此技术采用井内开挖，相对传统的满堂开挖施工方法，减少施工用地近80%以上，减少土方外运或回运量近60%以上，对周边地上或地下设施无损伤或破坏，施工污染很小，由此有利于保护环境。 11、工程实例
18、 11.1于2005年，在公司承建的农七师129团城镇排水管网工程中，由于地下1.5m见水，开挖断面均为粉质砂壤土，含水饱和后液化成流动状，基坑无法开挖成形。经方案论证采用此技术，成功地完成了主管线上分布的五个提升泵房施工。并全部均采用砖混结构圆筒型沉井进行基坑开挖和支护。其中，沉井直径最小6.5m最大12m，沉井下沉深度最小7.5m.最大11.5m。 11.2于2005年，在公司承建农七师129团和125团锅炉房扩建工程中，由于地质条件太差，地下水位较高，很难将输煤坑道和烟筒基坑开挖成形。经方案论证，采用此技术，成功地实施了两个深基坑开挖和支护施工。其中输坑道沉井直径达15m，采用梅花瓣形砖
19、混筒体沉井，下沉深度达9m。烟筒基坑采用砖混结构圆筒型沉井开挖并支护，沉井直径达9m，下沉深度达10m。 11.3于2006-2021年间，在公司承接的农牧团场多项排水工程泵房、化粪池、设备根底等中小开型建筑物或构筑物深基土方施工中，因地置宜地应用此技术进行基坑开挖和支护，均取得了成功。同时，积累了大量的施工经验和理论依据。 11.4于2021年，在公司承建的130团城镇排水管网工程中，同样由于地下水位较高，土质条件太差，相邻地上地下设施又多，根本无法采用传统方法将基坑开挖至设计深度，经方案论证，取得设计、甲方和监理的同意，采用此技术，成功地进行主管线上两个提升泵房深基土方开挖和支护。并取得了
20、突破性的施工经验，如2#泵房沉井直径到达13.5m，下沉深度到达地面以下12m，筒体采用砖混结构，C25钢筋砼圈梁、构造柱，M10砂梁砌筑M7.5砖筒，筒体共分三段，壁厚下段490mm，中段360mm，上段240mm。圈梁截面240360mm，梁间距1.5m。构造柱截面240360mm，柱间距2.5m，底环梁hb=600550mm。 11.5工程实例详见附现场图片。 参考文献： ?建筑工程施工质量验收统一标准?-GB503002001。 ?砌体工程施工质量验收标准?-GB50502032002。 ?混凝土结构工程施工质量验收标准?-GB5050204-2002。 ?施工现场临时用电平安技术标准?-JGJ462005。 ?建筑施工模板平安技术标准?-JGJ1622021。 ?土力学地基与根底?-清华大学出版社。 ?混凝土与砌体结构?-华南理工大学出版社。