沉井基础的施工程序,在井壁内挖土,井筒靠自重或加压逐渐下沉,一节井筒快沉入土中再接一节,直至最后一节下沉到设计标高,将井底土清理干净,灌注一层水下混凝土把井底封住,再抽水并在井内填充混凝土或沙石,最后在顶上灌筑钢筋混凝土盖板,并在其上修筑墩台。
1.我们看到在水中施工时,首先是围水,而后抽水后挖基,浇筑基础混凝土,或者是在水中搭设钢管桩平台,打钢护筒,而后平台上上钻机做钻孔桩,浇注桩身混凝土。
2.沉井施工是将上面围水、挖基工序一次完成,即用型钢和钢板做成一个比水中基础还要大的无底围桶一样的钢构件,而后放入到水中基础开挖位置,抽水、挖基,当水中工作完成后,再去除这个钢围桶。
3.用钢筋混凝土做一个围桶,安放在基础开挖处,边挖边沉,直到落实到基础开挖深度再清底、浇筑基础混凝土,钢筋混凝土沉井,作为基础的一部分。
4.沉井基础施工的主要内容:沉井制造、下沉、基底清理、封底、填充、及灌注面盖板等,下沉沉井的基本施工方法,是不排水而在水中挖土,但土量不大,地下水量不多时可用排水法下沉。
5.沉井基础在施工过程中,减少井筒下沉时井壁与土间的摩擦力,可在筒壁内预埋钢管并压入高压水、泥浆或高压气流辅助下沉,中国早期修建的桥梁一般曾采用沉井施工技术。
这个问题有点深度,不管是从理论上 还是再实际施工中 都比较有技术含量 但是我个人认为应用以下方法:1冻结法施工人工冻土控制爆破的工艺方法,其特征在于: A、在全断面冻实的井筒圆心处设置一圈以上的掏槽眼,掏槽眼均布,掏槽眼之间间距为600-630mm,眼深为1.4-1.8m;开挖荒径上设置一圈周边眼,周边眼均布,周边眼之间间距为450-500mm,眼深为1.2-1.6m;在周边眼与掏槽眼之间设置一圈以上的辅助眼,辅助眼之间间距为650-750mm,眼深为1.2-1.6m; B、掏槽眼采用上、下部分开装眼内微差爆破,装量为0.3Kg/m;周边眼采用卷木条空气柱不偶合装方式,具体操作是在卷与封口炮泥之间设置一直径为10-15mm 的木条,装量为0.15Kg/m;辅助眼的装量为0.25Kg/m; C、保证冻结管安全,采用掏槽眼眼内毫秒微差、其它炮眼为眼间半秒延期、每圈炮眼为同一段雷管的全断面一次起爆。
中国矿业大学(河南理工分校)在此方面处于世界领先地位。
正确答案为:C选项 答案解析: 根据《煤矿安全规程》,采用普通法凿井时,立井的永久支护或临时支护到工作面的距离不得大于2m;采用滑模施工或伞钻打眼时,其间距不得大于4m,但必须制定防止片帮措施,报工程处总工程师批准,答案A错误。
冻结法凿井时,地质检查钻孔不得打在冻结井筒内。水文观察钻孔偏斜不得超出井筒,深度不得超过冻结段下部隔水层。
冻结法立井施工,其冻结深度应穿过风化带进入稳定的基岩5m以上。基岩段涌水较大时,应加深冻结深度。
答案B错误。吊桶须沿导向钢丝绳升降;竖井开凿初期无导向绳时,或吊盘下面无导向绳部分的升降距离不得超过40m。
答案D错误。故应选择答案C。
沉井下沉纠偏主要有以下几种常用的纠偏方法。
1、井内偏挖、加垫法
这是偏挖土法与一侧加支垫法相结合的纠偏方法,是基本和有
效的方法之一。即在刃脚较高的一侧井内挖土而在刃脚较低的一侧
加支垫,随沉井的下沉,高侧刃脚可逐渐降低下来
2、井外偏挖、井顶偏压或套拉法这是偏挖土与偏压重或偏挖土与一侧施加水平力相结合的纠偏方法,其目的是提高单纯偏挖土的纠偏效果,因为井外挖槽土方量大,一般只挖1.5~2m左右。此法多用在入土较深时的纠偏。
3、井外支垫法
用枕木垛托住栓于沉井顶面的挑梁,借枕木垛下的大面积支承力阻止该侧沉井下沉,可以比较有效地纠正沉井倾斜。但须防止千斤绳受力过大而断裂。
4、井外射水法
在沉井刃脚较高的一侧井外射水,破坏其外壁摩阻力,促使该侧沉井下沉,是水中沉井纠偏的一种方法,旱地影响施工场地,很少使用。使用时,射水管的间距宜不超过2m。
5、摇摆法下沉
当沉井入土深度不大,但偏移量较大,且沉井结构中心线与设计中心线平行时,可采用摇摆法下沉逐渐克服土侧压力以正位。其作法是,先将偏移方向一侧落低15~20cm,然后再将另一侧落低成水平状态,如此反复下沉使沉井回到正确位置。
6、倾斜法下沉
当沉井入土深度不大,且偏移量较大,沉井结构中心线与设计中心线相交于刃脚下一定深度时,可沿沉井倾斜方向下沉,使沉井刃脚向设计位置接近,然后把沉井正平。
从以下几方面考虑:1、沉井下沉的深度范围内的土层全部是软土,采用“陆地沉箱”施工方法;2、沉井下沉的深度范围内的土层上部是软土、下部是其他土质,采用“陆地沉箱”再结合“沉井”的交叉施工方法;3、沉井下沉的深度范围内的土层是砂质土,且有地下水,采用“陆地沉箱”施工方法;4、沉井下沉的深度范围内的土层是软土和砂质土,采用“陆地沉箱”施工方法;5、沉井下沉的深度范围内的土层是砂、石、泥混合土质,且有地下水,采用“沉井”施工方法,沉井外围还要灌浆止水;6、沉井下沉的深度范围内的土层是硬质土,直接采用“沉井”施工方法,无需止水。
总之,采用什么方案,最重要的考虑因素是:沉井下沉的深度范围内的土层是什么土质,有没有地下水来决定。沉井是井筒状的结构物,它是以井内挖土,依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高,然后经过混凝土封底并填塞井孔,使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。
一般在施工大型桥墩的基坑,污水泵站,大型设备基础,人防掩蔽所,盾构拼装井,地下车道与车站水工基础施工围护装置时使用。沉井分类 按沉井形状分1、按平面形状分 圆形沉井:形状对称、挖土容易,下沉不宜倾斜,但与墩、台截面形状适应性差 矩形沉井:与墩、台截面形状适应性好,模板制作简单,但边角土不易挖除,下沉易产生倾斜 圆端形沉井:适用于圆端形的墩身,立模不便,但控制下沉与受力状态较矩形好2、按立面形状分 柱形:构造简单,挖土较均匀,井壁接长较简单,模板可重复使用 阶梯形:除底节外,其他各节井壁与土的摩擦力较小,但施工较复杂,消耗模板多 按沉井的建筑材料分 混凝土沉井:下沉时易开裂 钢筋混凝土沉井:常用 钢沉井:多用于水中施工。
沉井特点 将位于地下一定深度的建筑物或建筑物基础,先在地表制作成一个沉井,然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土,使沉井在自重作用下逐渐下沉,达到预定设计标高后,再进行封底,构筑内部结构。技术上比较稳妥可靠,挖土量少,对邻近建筑物的影响比较小,沉井基础埋置较深,稳定性好,能支承较大的荷载。
优点1、埋置深度可以很大,整体性强、稳定性好,有较大的承载面积,能承受较大的垂直荷载和水平荷载。2、沉井既是基础,又是施工时的挡土和挡水结构物,下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁,简化了施工。
3、沉井施工时对邻近建筑物影响较小。缺点1、施工期较长。
2、施工技术要求高。3、施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等。
沉井结构 主要由刃角、井壁、内隔墙、取土井、凹槽、封底、顶板等构成。1.井壁:沉井的外壁,是沉井的主要部分,它应有足够的强度,以便承受沉井下沉过程中及使用时作用的荷载;同时还要求有足够的重量,使沉井在自重作用下能顺利下沉2.刃脚:井壁下端一般都做成刀刃状的“刃脚”,其功用是减少下沉阻力3.隔墙:设置在沉井井筒内,其主要作用是增加沉井在下沉过程中的刚度,同时,又把整个沉井分隔成多个施工井孔(取土井),使挖土和下沉可以较均衡地进行,也便于沉井偏斜时的纠偏4.凹槽:设置在刃脚上方井壁内侧,其作用时使封底混凝土和底板与井壁间有更好的联结,以传递基底反力5.封底:当沉井下沉到设计标高,经过技术检验并对井底清理整平后,即可封底,以防止地下水渗入井内6.顶盖:井顶浇筑钢筋混凝土顶盖,待顶盖达到设计强度后方可砌筑墩。
设计原则 沉井平面尺寸及其形状与高度,应根据墩台的地面尺寸、地基承载力及施工要求。力求结构简单对称、受力合理、施工方便。
具体要求为:1.沉井棱角处宜做成圆角或钝角2.沉井的长短边之比越小越好3.沉井分节制作 施工步骤1.场地平整,铺垫木、制作底节沉井2.拆模,刃脚下一边填塞砂、一边对称抽拔出垫木3.均匀开挖下沉沉井,底节沉井下沉完毕4.建筑第二节沉井,继续开挖下沉并接筑下一节井壁5.下沉至设计标高,清基6.沉井封底处理7.施工井内设计和封顶等 准备工作1.旱地上沉井的施工 场地平整、制造第一节沉井、拆模及抽垫、挖土下沉、接高沉井、地基检验和处封底、充填井孔及浇筑顶盖。2.水中沉井的施工(1)筑岛法:水流速不大,水深在3或4m以内。
(2)浮运沉井施工:水流速较大,水深较深。适用地段1.上部荷载较大,而表层地基土的容许承载力不足,扩大基础开挖工作量大,以及支撑困难,但在一定深度下有好的持力层,采用沉井基础与其它深基础相比较,经济上较为合理时;2.在山区河流中,土质虽好,但冲刷大或河中有较大卵石不便桩基础施工时;3.岩层表面较平坦且覆盖层薄,但河水较深;采用扩大基础施工围堰制作有困难时。
安全控制1.沉井下沉四周影响区域内,不宜有高压线杆、地下管道、固定式机具设备和永久性建筑。必须设置时,应采取安全措施;2.沉井施工,应尽量避开汛期,特别是在初沉阶段不得在汛期内。
如需渡过汛期、凌期时,应采取稳定可靠的安全防护措施;3.在水中设围堰筑岛而导致水流被压缩或改变河道等,应检查对附近的堤坝、农田和其它建筑物的安全以及岛体本身的稳定是否受到影响,严防因冲刷而坝塌;4.沉井下沉,采用人工。
一 沉井下沉困难 原因分析:1井壁与土间的摩阻力过大2沉井自重不够,下沉系数过小3遇有障碍物 预防措施及处理方法1继续浇灌混凝土增加重量,在井顶均匀加铁块或其他荷重 2挖除刃脚下的土或在井内继续进行第二层碗形破土。
用小型药包爆破震动,但刃脚下挖空宜小,药量不宜大于0.1kg刃脚应用草垫防护 3 不排水沉井改为排水沉井,以减少浮力 4 在井外壁装置射水管冲刷井周围土,减少摩阻力,射水管亦可埋于井壁混凝土内。此法仅适用于砂及砂类土 5在井壁与土间灌入触变泥浆或黄土,降低摩阻力,泥浆槽距刃脚高度不小于3m 6 清除障碍物 二 沉井下沉过快 原因分析:1遇软弱土层,土的耐压强度小,使下沉速度超过挖土速度2长期抽水或因砂的流动,使井壁与土间摩阻力减小3沉井外部土液化 预防措施及处理方法1可用木垛在定位垫架处给以支撑,并重新调整挖土,在刃脚下不挖或部分挖土2 将排水法下沉改为不排水法下沉,增加浮力3在沉井外壁间填粗糙材料,或将井筒外的土夯实,加大摩阻力,如沉井外部的土液化发生虚坑时,可填碎石处理4 减少每一节筒身高度,减轻沉井重量 三 沉井倾斜 原因分析1沉井刃脚下的土软硬不均,2 没有对称地抽除垫木或没有及时回填夯实,并在四周的回填土夯实不均3 没有均匀挖土使井内土面高差悬殊4 刃脚下掏空过多,沉井突然下沉,易于产生倾斜5刃脚一侧被障碍物搁住,未及时发现和处理6排水开挖时井内涌砂7 井外弃土或堆物,井上附加荷重分布不均造成对井壁的偏压 预防措施及处理方法1 加强沉井过程中的观测和资料分析,发现倾斜及时纠正2 分区,依次,对称,同步地抽除垫木,及时用砂或砂砾填夯实3在刃脚高的一侧加强取土,低的一侧少挖土或不挖土,待正位后再均匀分层取放4在刃脚较低的一侧适当回填砂石或石块,延缓下沉速度5 不排水下沉,在靠近刃脚低的一侧适当回填砂石,在井外射水或开挖,增加偏心压载以及施加水平外力等措施 四 沉井偏移1 大多由于倾斜引起的,当发生倾斜和纠正倾斜式,井身常向倾斜一侧下部产生一个较大压力,因而伴随产生一定位移,位移大小随土质情况及向一边倾斜的次数而定 2 测量定位差错 预防措施及处理方法1控制沉井不再向偏移方向倾斜2有意使沉井向偏位的相反方向倾斜,当几次倾斜纠正后,即可恢复到正确位置或有意使沉井偏位的一方倾斜,然后沿倾斜方向下沉,直至刃脚出中心线与设计中心位置相吻合或接近时,再将倾斜纠正3 加强测量的检查复核工作 五 遇障碍物 原因分析 沉井下沉局部遇孤石、大卵石、地下沟道、管线、钢筋、树根等造成沉井搁置,悬挂 预防措施及处理方法1遇较小孤石,可将四周土掏空后取出,较大孤石或大块石,地下沟道等,可用风动工具或用松动爆破方法破碎成小块取出,炮孔距刃脚不少于50cm,其方向须与刃脚斜面平行,药量不得超过200g,并设钢板护防,不得用裸露爆破,钢管,钢筋,树根等可用氧气烧断后取出2 不排水下沉,爆破孤石,除打眼爆破外,亦可用射水管在孤石下面掏洞,装药破碎吊出 六 遇硬质土层 原因分析 遇厚薄不等的黄砂胶结层,质地坚硬,开挖困难 预防措施及处理方法1 排水下沉时,以人力用铁杆打入土中向上撬动,取出,或用铁镐,锄开挖,必要时打炮孔爆破成碎块2 不排水下沉时,用重型抓斗、射水管和水中爆破联合作业,先在井内用抓斗挖2m深锅底坑,用潜水工用射水管在坑底向四周方向距刃脚边2m冲4个400mm深的炮孔,个放200g炸药进行爆破、余留部分用射水管冲掉,再用抓斗抓出 七 遇倾斜岩层 原因分析 地质构造不均,沉井刃脚部分落在岩层上,部分落在软岩土层上,封底后容易造成沉井下沉不均,产生倾斜 预防措施及处理方法 应使沉井大部分落在岩层上,其余未到岩层部分,如土层稳定不向内崩塌,可进行封底工作,若井外土宜向内塌,则可不排水,由潜水工一面挖土,一面以装有水泥砂浆或混凝土的麻袋堵塞缺口,堵完后再清除浮渣,进行封底。
井底岩层的倾斜面,应适当做成台阶 八 流砂 原因分析1 井内锅底开挖过深,井外松散土涌入井内2 井内表面排水后,井外地下水动水压力把土压人井内3 爆破处理障碍物,井外土受震进入井内 预防措施及处理方法1 采用排水法下沉,水头宜控制在1.5-2.0m2 挖土避免在刃脚下掏挖,以防流砂大量涌入,中间挖土也不宜挖成锅底形3穿过流砂层应快速,最好加荷,使沉井刃脚切入土层4采用土井或井点降低地下水位,防止井内流淤,土井宜安装在井外,井点则可设置在井外或井内5 采用不排水法下沉沉井,保持井内水位高于井外水位,以避免流砂涌入。
根据地下水和土质情况及施工条件,沉井下沉常用方法有排 水下沉和不排水下沉两种。
当沉井、沉箱所穿过的土层透水性较 低,地下涌水量不大,不会因排水而产生流砂,或因排水造成井周 地面过大沉降时,可采用排水挖土下沉法施工。排水下沉可以在 干燥的条件下施工,挖土方便,容易控制均衡下沉,土层中的孤石 等障碍物易于发现和清除,下沉时一旦发生倾斜也容易纠正;当土 层不稳定、涌水量很大时,在井内排水挖土很容易产生流砂,此时 可釆用水下挖土不排水下沉。
采用不排水下沉,井内水位应始终 保持高出井外水位1〜2 m,井内出土可视土质情况采用机械抓斗 水下挖土或用高压水泵破土,再用吸泥机排出泥浆。但此方法需 一定的冲土吸泥设备。
沉井下沉纠偏主要有以下几种常用的纠偏方法。
1、井内偏挖、加垫法这是偏挖土法与一侧加支垫法相结合的纠偏方法,是基本和有效的方法之一。即在刃脚较高的一侧井内挖土而在刃脚较低的一侧加支垫,随沉井的下沉,高侧刃脚可逐渐降低下来2、井外偏挖、井顶偏压或套拉法这是偏挖土与偏压重或偏挖土与一侧施加水平力相结合的纠偏方法,其目的是提高单纯偏挖土的纠偏效果,因为井外挖槽土方量大,一般只挖1.5~2m左右。
此法多用在入土较深时的纠偏。3、井外支垫法用枕木垛托住栓于沉井顶面的挑梁,借枕木垛下的大面积支承力阻止该侧沉井下沉,可以比较有效地纠正沉井倾斜。
但须防止千斤绳受力过大而断裂。4、井外射水法在沉井刃脚较高的一侧井外射水,破坏其外壁摩阻力,促使该侧沉井下沉,是水中沉井纠偏的一种方法,旱地影响施工场地,很少使用。
使用时,射水管的间距宜不超过2m。5、摇摆法下沉当沉井入土深度不大,但偏移量较大,且沉井结构中心线与设计中心线平行时,可采用摇摆法下沉逐渐克服土侧压力以正位。
其作法是,先将偏移方向一侧落低15~20cm,然后再将另一侧落低成水平状态,如此反复下沉使沉井回到正确位置。6、倾斜法下沉当沉井入土深度不大,且偏移量较大,沉井结构中心线与设计中心线相交于刃脚下一定深度时,可沿沉井倾斜方向下沉,使沉井刃脚向设计位置接近,然后把沉井正平。
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