工作井接收井沉井施工方案.docx

工作井、接收井沉井施工方案
一、 概况
xxxxxxxxxxxxxxxxxx工程，由于污水管道管径较大（D＝1650mm），埋深较大（最大埋深达7.5米），按设计要求采用顶管施工。其中W381~W384段共长212米，拟在W381位置设工作井，W384位置设接收井，施工时由工作井一侧向接收井顶进；W374~W378段共长327.9米，拟在W376位置设工作井，W378、W374位置设接收井，施工时由工作井向两侧接收井顶进。
顶管施工的2个工作井、3个接收井均采用沉井施工。根据设计图纸，沉井内壁宽度为4.0米，两边壁厚均为0.5米，整个沉井宽度B＝5.0米；沉井内壁长度为6.0米，两边壁厚均为0.5米整个沉井长度L＝7.0米；沉井深度约为11.2米。井壁开孔需在下沉封底后，顶管施工时用机械切除。
混凝土采用C25,下沉采用不排水下沉，水下混凝土封底。沉井浇底板后连接管道的两边采用水泥搅拌桩处理，洞口处搅拌桩需加密，具体尺寸见下图（工作井平面图）。

二、施工前的准备工作
（1）施工前对现场进行地质核查，如发现与详细地质报告有不符之处，需报与设计及监理工程师处理，以确定施工方案。
（2）对工作井、接收井的施工现场围蔽，围蔽周边冲击钻成孔，采用1.8m长Ф18的钢筋每隔1.5m一道打入地下作为支架，塑料波纹瓦绑扎在钢筋上作为围蔽。
（3）平整场地，接通水电。采用DN25镀锌水管接到工作井，水管埋入地下20cm；用电布置如下：设置总电箱，将建设单位提供的电源接到总电箱，由总电缆线接出各电箱到工作井位置，然后按国际《建设工程施工现场供用电安全规范》要求，对施工现场的电气设备均采用具有重复接地的专用保护零线的五线制（即供电方式采用TN－S系统），在场内分别布置动力、照明等线路。
（4）测量放样及复核
根据提供的测量基准点，按设计图纸要求进行工作井及接收井的放样工作，并放出顶管起点及终点的位置及顶进的高程，在工作井正前方墙体顶部及底部、工作井后靠背中部顶部、接收井地面用钢筋及油漆作好测量控制点的标志。测量放样需复核后方可进入下一工序的施工。

三、工作井、接收井沉井施工
工作井、接收井采用沉井施工。先就地进行沉井制作，达到一定的强度后将沉井沉到设计标高，沉井分两节制作及两次下沉（见下图）。

1、施工顺序：垫层→支模→绑扎钢筋→现浇沉井下半部→下沉→接沉井上半部→下沉到位→水下混凝土封底→浇底板→搅拌桩处理。
2、主要施工方法
1、根据现场地质，在沉井制作前，先把地表一层约1.5～2.0米的杂填土清除掉，然后换填上一层厚为0.5米，宽度为7.0米，长度为9.0米的碎石砂垫层并夯实。
碎石砂垫层分两次摊铺，每次厚度为250mm，然后人工初步平整，再采用蛙式打夯机依次夯打3～4遍，此时碎石密实度约为中密，承载力标准值约为400～700kPa之间。
碎石砂垫层下面为素填土，根据地质报告，其承载力基本值为160kPa。

2、井壁采用组合木模板，与混凝土接触面先进行刨光，与刃脚接触的空隙要塞严防止漏浆。沉井的外侧模板采用竖缝支立，立好后严格核对上下口各部分尺寸、井壁的垂直度。支撑拉杆完成后必须检查是否牢固。支第二节模板时模板与地面距离为30cm，不能直接支撑到地面，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。
模板的安装顺序：刃脚斜面模板→井孔模板→绑扎钢筋→设内外模间支撑→支立外模板→设内外模间拉筋→调整各部分尺寸→全面紧固支顶、拉杆、拉箍→固定撑杆和拉缆。
内外模采用φ14mm止水螺栓对拉固定。井壁之间设置横撑和斜撑，施工平台采用钢门式支架搭设，门式架之间采用纵横钢管连接固定。

3、钢筋绑扎在内模支立完毕，外模尚未扣合时进行。先将制好的焊有锚固钢筋的刃脚踏面摆放在碎石砂垫层的刃脚画线位置，进行焊接后再布设刃脚钢筋、内壁纵横筋、外壁纵横筋，内外侧箍筋设置保护层垫块。（钢筋布置图详见设计图纸）

4、浇筑混凝土
砼浇筑分层连续进行，每层约0.25m，上层混凝土必须在下层砼初凝前振捣，砼采用插入式振捣器振捣，振捣时注意边角、牛腿位置要充分振捣密实，振捣按从下到上、从角到中的顺序，并且严格控制振捣时间，以防过振和漏振。
沉井的第一节与第二节的接驳，按设计要求设置施工缝（详见施工缝节点详图）。施工缝的制作方法：在浇灌混凝土之后，把一长宽高分别为6米、0.1米、0.15米的方木镶嵌在混凝土表面，待混凝土凝固之后再取出方木而形成施工缝。施工缝的表面应与井壁相垂直，以防纵轴线方向产生错动的剪力。另外，制作第一节的竖筋时，每条竖筋间隔高出第一节沉井标高30cm、20cm，留与制作第二节沉井时竖筋的绑扎或焊接，以提高两节沉井的结合度。
第二节沉井浇筑前，在已硬化的接口处的混凝土表面上，清除水泥薄膜约（1mm）和松动石子以及较弱混凝土层，并加以充分湿润和冲洗干净，且不得积水；在浇筑混凝土前，先在施工缝处铺一层水泥浆或与混凝土内成分相同的厚15～25mm水泥砂浆，或先铺一层减半石子混凝土，在正式继续浇筑混凝土，并细致捣实，使新旧混凝土紧密结合。

5、养生
浇筑后10h即可遮盖浇水养护。如果气温持续较高，终凝后即可遮盖浇水养护，防止烈日暴晒。
底节沉井混凝土养生强度必须达到设计强度的95％，第二节强度须达到75%以上后方可进行下沉施工。
6、拆模
（1）、在混凝土强度达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，方可拆除刃脚斜面的支撑与模板。
（3）、拆模的顺序是：井孔模板→外侧模板→刃脚斜面的支撑及模板。
拆除刃脚下的支撑应对称依次进行。
7、沉井制造的允许偏差
序号
项目
允许偏差
1
长
+0.5%
2
宽
+0.5%
3
两对角线偏差为其长的
1.0%
4
倾斜度（不允许外倾）
1.0%
5
钢筋混凝土井壁厚
+15mm

四、沉井下沉。
1、下沉方式
根据地质资料及现场实际情况，本方案采用不排水抓土下沉。
下沉时采用长臂勾机取土，抓土从中央开始向两侧进行，井底中央形成锅底后，其高度比刃脚低1～1.5m时，沉井因刃脚承载力的下降而下沉，并将刃脚下的土挤向中央锅底。继续从井孔中抓土，使沉井继续下沉。如遇到粘性土，四周的土不易向锅底坍落，采用高压射水松土。平均综合下沉速度控制在0.3～0.5m/d。
2、沉井下沉计算
井壁与土的平均摩擦力f0
由地质报告得
f0＝f1×n1+ f2×n2 +f3×n3 +f4×n4÷（n1+ n2+ n3+ n4）
＝（2.5×15+3.5×11.8+4×15+1.5×20）÷（2.5+3.5+4+1.5）
＝14.68 KN/m2
沉井下沉系数
沉井分两节进行，第一节高6.8米，第二节高4.4米，沉井宽为5.0米，长为7.0米，壁厚为0.5米。刃脚地面宽为0.25米，其他尺寸见沉井平面图及沉井剖面图。
第一节沉井每米自重：G1＝G刃脚+ G·1
G刃脚＝0.5×0.65×1×24＝3.9
G·1＝6.15×0.5×24×1＝73.8
G1＝（3.9+73.8）×2×（5+7）
＝1864.8 （KN）
第二节沉井每米自重：G2＝G1+ G·2
G·2＝4.55×0.3×24×1＝32.4
G2＝1864.8+32.4×2×（5+7）
＝2642 （KN）
第一节沉井下沉系数：
K1＝（G1－B）/（T+R）
＝1864.8÷（14.68×24×6.15）
＝0.91 ＜ 1.25
第二节沉井下沉系数：
K2＝（G2－B）/（T+R）
＝2624÷（14.68×24×11.3）
＝0.67 ＜ 1.25
由计算结果可知：两节沉井下沉均有困难，施工时要注意增加外壁光滑度，并根据现场情况采取适当的助沉措施。
沉井下沉稳定系数K0
沉井总重：G＝2642 KN
刃脚踏面支承力：R1＝0.25×24×300
＝1800 KN
沉井外壁的摩擦阻力总和 Rf＝14.68×2×（5+7）×（6.8+4.4）
＝3946.0 KN
下沉稳定系数K0＝G/（R1 +Rf）
＝2624/（1800+3946.0）
＝0.67 ＜ 1.0
由计算可知，沉井在自重下能够稳定。
3、地基原载力复核
已知原地基承载力为f=160kPa
F＝f×A＝160×7×9＝10080 KN
沉井总重：G＝2642 KN
碎石砂垫层总重：G1＝0.5×7×9×14.5＝456.75 KN
F ＞ G+ G1
由计算可知，地基原载力可满足要求。

4、下沉注意事项
井内除土从中间开始，对称、均匀地逐步分层向刃脚推进。
在不稳定土层和砂土中下沉时，应特别注意使井内水位高于井外，防止翻砂。
为防止沉井偏斜，施工中采取以下几种措施方法：
A．近刃脚处除清理风化岩及胶结层外，取土面不能大于刃脚。
B．周边井孔的取土底面不能低于刃脚1~2m。
沉井下沉接近设计标高前2米时，以控制抓土的速度来控制下沉的速度，并注意调整沉井，避免沉井发生大量下沉或大的偏斜，造成超沉现象。
下沉过程中经常做好井底标高、下沉量、倾斜和位移地测量工作，随时注意纠偏。每天派专人认真观测沉井周围地面有无坍塌和开裂情况，以便采取有效措施，确保附近设施及其他建筑物地安全。
尽量远弃土，力求向沉井四周均匀弃土，严防堆在沉井一侧，产生偏压造成沉井偏斜。
当每节沉井下沉接高时，应注意：
A．接高时沉井地顶面距离地面应不小于0.5m。
B．接高前应尽量纠正倾斜和正位，并使接高后各节竖向中轴线在一条直线上。
C．为保证上下节间紧密结合，除将下节混凝土顶面凿毛外，并设连接钢筋，增强其连接强度。
D．接高前不得将刃脚挖空，必要时应在刃脚下回填或支垫，以防突然下沉。

5、沉井下沉施工允许偏差
沉井底面中心和顶面中心与其设计位置中心在平面纵横方向地偏差，均不得大于沉井高度的1/50，即24cm。
沉井斜度不大于1/50，即24cm。
沉井平面扭转角偏差不得大于1o。

五、沉井基底清理及封底
1、沉井基底清理
在沉井下沉到设计标高后，应对基底按设计要求进行清理，为封底做好准备。
为形成封底锅底坑，清基时可采用射水、抓泥交替进行。当在井孔内除泥，刃脚下土层不能自行坍塌成设计要求的锅底坑时，可用高压射水将其土层冲碎，并赶向井孔中部以便清除。射水可采用水平射水嘴定点射水，水压、每点射水时间及每点转动角度视土的密实程度而定。
清底时，注意控制井底面高度，不要过分扰动刃脚下土层，以免引起翻砂。
锅底坑尺寸经检查满足要求后，坑底范围内的浮泥及松土应尽可能清除干净。封底混凝土高度内的井壁的粘泥应洗干净，以保证封底质量。
2、沉井封底
根据设计要求及现场情况，本沉井工程采用导管法水下混凝土封底。
（1）、施工程序及操作要点
导管选择与布置
在井孔中垂直放置两根内径300mm的钢制导管，每根导管通过混凝土数量大约为25m3/h，管底口距基底面200mm，导管顶部装有一个设有阀门的管节与漏斗相接。
沉井面积为：S＝6×4=24m2
混凝土扩散半径：R＝2.5m
采用两根内径D＝300mm的钢制导管进行灌注，作用面积
S1＝2×3.14×2.52＝39.25＞S
导管布置位置详见下图（钢制导管布置详图）：

混凝土储料仓及首批混凝土用量
导管顶部装有一个设有阀门的管节与漏斗相接；漏斗上有流槽与混凝土仓储相接。混凝土储料仓安放在灌注平台上，设有开启门，用减速漏斗与漏斗连接。其容量是依据首批混凝土灌注时能把导管底口埋入混凝土堆内1.0m而定的。料仓底面有开启活门方向的斜坡，便于混凝土流淌。
首批混凝土的坍落度不能太大，以免落下的混凝土不能形成一定的坡率而埋不住导管底口。首批混凝土的需要量：
V＝1/3×π×R2×h
＝1/3×π×2.52×1.2
＝7.77 m3
h——导管底口处混凝土埋高
储料
每根导管灌注前均应在30min内储够所需的混凝土量于储仓内，同时漏斗、运输车和拌和机内也都应储满，以便开灌后能连续不断地灌注。
进行灌注
在一切准备工作就绪后，打开导管阀门（同时打开仓储的门），此时导管内的空气和水在混凝土的重压下由导管底口排出，瞬间混凝土通过导管压向基底，在导管周围堆成一个平坦的混凝土圆锥体，将导管底口埋住使水不能从底口进入导管。继而再灌注的混凝土通过导管源源不断地灌入锥体内。随着导管地提升，混凝土在水下摊开和升高，直至设计标高。
灌注结束
当导管灌注到设计标高时，该导管的工作即告结束。此时将导管拔离混凝土面，将漏斗及导管拆除，并用净水逐节洗净，以备再用。
（2）、采用的各种经验参数
混凝土拌和时间应较普通情况稍加延长，一般不小于1.～2min。
自拌和机出料到通过导管灌注的时间不应超过30min。
正常灌注时，拌和机上料到通过导管灌注应缩短到不超过20min。
正常灌注时，混凝土在导管内停滞的时间不超过20min。

（3）、封底故障及预防措施
故障
预防措施
导管断裂
制造中应保证质量，组装前应经质量检验，合格后方可使用。
导管接头严重漏水
提高组装质量，组装后应经水密试验；严格检查工地组装接头的质量。
混凝土堵赛与导管内
导管使用前应经水密试验；导管不宜埋入混凝土过深；改善配合比
导管埋入部分被混凝土胶结住，导致导管不能拔动
选用初凝时间较长的水泥及和易性良好的配合比；导管应及时提动且埋入深度不要过深。

六、沉井纠偏方法
如在沉井过程中出现偏差，可利用偏除土纠偏法。
纠正偏斜时，可在刃脚高的一侧除土，刃脚底的一侧支垫，随着沉井的下沉，倾斜即可纠正。
纠正位移时，可先有意的偏除土使沉井向偏为方向倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至沉井底面中心与设计中心位置相重合（或接近）时再将其纠正。如位移量较大，一次完不成，可反复几次进行，使其逐渐移近中心位置，最后调整到使倾斜和位移都在允许偏差范围之内为止。

七、沉井施工过程中的安全措施
1、施工现场进行封闭式围蔽，并派专人看守围蔽出入口，禁止无关人等进入施工现场，同时也起防盗作用。
2、灌注支架及所有工作平台搭设坚固可靠；上下通道及平台周围应加拉杆防护，平台间及通道外的空间应设安全防护网。
3、所有机械进场后进行全面检查，不准带病作业。对机械设备在运转中应勤加检查，及时维修，保证正常运转。
4、严格交接班制度，防止因交接混乱而发生错误，造成安全及质量事故。
5、下班前所有机械应先切断电源。
6、所有电气设备外壳必须接地，电气设备保险丝与其额容量相适应。
7、进入沉井施工现场必须佩戴安全帽，严禁赤脚或穿拖鞋进入施工现场。
夜间施工设专人监护，并设有足够照明设备。
8、施工其间，路口及围蔽出入口处派专人指挥交通，以免因施工车辆造成交通堵赛及交通事故。
9、沉井下沉后井口周围必须进行围蔽，防止堕井事故。