某商城消防水池沉井施工方案.doc

消防水池沉井施工
**商城消防水池位于****，南侧为商城，北侧为六层住宅楼距消防水池6米。消防水池底标高5.6米，为了保证施工期间住宅楼的使用安全，消防水池采用沉井的施工方法，施工时先在坑内制作开口的钢筋混凝土井身，待其达到要求的强度后，在井筒内分层挖土运出，使沉井筒身在其自重下克服土壁之间的摩阻力和刃脚反力不断下沉，达到设计标高，然后就位、封底、施工沉井内现浇柱及顶板。
一、工程概况
**商城消防水池平面尺寸为14.75×11.75米，消防水池高为4.05米，池体上面覆土1.55米，池体混凝土抗渗等级S6，池体底板标高为－5.6米，池体刃脚处标高为 6.25米，池壁厚度为450㎜，底板厚度300㎜，顶板厚度250㎜，池体内有6根现浇柱，截面尺寸为300×300㎜，池体钢筋采用HPB235、HRB335级，混凝土标号C20，
二、施工准备
1、施工前查看地质报告，对池体位置的地质情况有所掌握，由于池体位置为杂填土，厚度为4米，所以在施工前应检查土质是否均匀，清除障碍物，做好施工准备。
2、根据工程结构的特点、地质情况、施工条件编制施工技术措施指导施工，并对施工操作人员进行技术交底，了解沉井制作和下沉施工技术要点和安全措施。
3、根据沉井平面布置要求，设置测量控制网和水准基点进行定位放线，定出沉井中心轴线和基坑轮廓线，作为沉井制作和下沉定位
的依据，在沉井下沉过程中同时对附近的6层住宅楼进行沉降观测，并做好记录。
三、沉井施工程序
平整场地　　 测量放线　　 开挖基坑　　　铺砂垫层和垫
沉井的制作　　 抽出垫木　　 封底、浇筑底板混凝土
施工沉井内独立柱、梁、顶板
四、沉井制作
1. 制作程序
场地平整　　 放线　　　挖土3米　　 夯实基底　　　抄平放线验收　　 铺砂垫层　　　铺垫木　　 安放刃脚铁件、绑钢筋　　 支刃脚及底板以下部分的井身模板 浇筑混凝土　　　绑扎底板以上部分井身钢筋　　 底板以上部分井身模板　　 底板以上部分井身混凝土　　　养护拆模
2、地基处理
沉井制作在室外地面以下3米处，根据地质报告可知此标高处为杂填土，为了防止制作和混凝土浇筑过程地基不均匀下沉引起井身裂缝，对其进行处理，采取打夯机进行表面夯实。
3、刃脚的支设
沉井下部刃脚的支设考虑沉井重量、施工荷载和地基承载力情况，由于该沉井较重2376ＫＮ，制作是在杂填土软弱地基上，所以采用垫架法施工，在垫架设计计算时考虑了井架混凝土的一次浇筑高度，不超过地基地耐力，设置垫架的作用⑴使地基均匀承受沉井的重
量，不使在混凝土浇筑过程中产生突然下沉导致刃脚裂缝而破坏，⑵保持沉井位置不致倾斜，便于调整，⑶便于支撑和拆除模板。采用垫架法施工，先在刃脚处铺设砂垫层200㎜，再在其上铺承垫木和垫架，垫木采用160×200×1000㎜枕木，垫木经计算间距为0.6米，垫木铺设时应对称，定位垫架设置8组，定位垫架位置在沉井长度两端0.15Ｌ（Ｌ为长边边长），在其中间支设一般垫架，垫架应垂直井壁铺设。在垫木上支设刃脚，井壁模板，铺设垫木应使顶面保持在同一水平面上，用水平仪找平，使高差在10㎜以内，并在垫木间用砂填实，垫木中心线与刃脚中心线重合，垫木埋设深为其厚度的一半。
4、井壁制作
⑴制作方法：由于该工程地下水位低，为了减少下沉的深度，摩助力及作业面高度，采取在基坑内制作井壁，基坑应比沉井宽1.5～2.0米，采取分两次制作浇筑，一次下沉的施工方法。
⑵模板制作：井壁模板采用定型组合钢模板组装而成，模板采用300×1500钢模，沿钢模板侧边设置4个对拉铁件，钢模板外侧采用Ø48钢管固定，模板支设高度比施工缝略高100㎜，施工缝处设置钢板止水带。
⑶钢筋的绑扎：沉井钢筋采用人工绑扎，竖筋可一次绑好，水平筋分段绑扎，钢筋的连接采用焊接的连接方式，接头应错开，以保证钢筋位置和保护层厚度，内外钢筋之间加设Ø14的钢筋铁码控制钢筋的位置，间距为1.2米，沉井在沉至设计标高时，在底板钢筋位置处采取置筋的方法与井壁连接，置筋的数量、规格应满足图纸设计要
求。
⑷混凝土的浇筑：沉井混凝土采用商品混凝土，由混凝土运输搅拌车运送混凝土，混凝土由输送泵运送到浇筑地点，沉井浇筑应分成若干段，同时对称均匀沿周边进行分成浇筑，每层厚度400㎜左右，混凝土一次连续浇筑完成，在刃脚以上0.6米范围内的混凝土达到设计强度70%后方可浇筑施工缝上部混凝土，并对施工缝处的混凝土表面接茬处进行凿毛清洗处理，在混凝土浇筑过程中设专人负责振捣，保证混凝土浇筑的密实性，混凝土浇筑完应及时进行养护。
五、沉井的下沉：
⑴、下沉准备及垫架拆除
沉井下沉前应进行结构外观检查，混凝土应达到设计强度，计算沉井下沉系数，判断沉井下沉是否顺利，在沉井正式下沉前，应对垫架进行拆除，垫架拆除应采取分组对称抽出，先抽沉井两短边下的垫架，后抽除长边下一般垫架，最后同时抽除定位垫架，抽除方法是将垫木底部的土挖去将垫架取出。
由于该地区地下水位位于室外地面以下11米左右，故沉井施工时不考虑降水。
⑵、下沉挖土方法：
沉井挖土采用人工挖土，挖土时先挖中间，逐渐挖向四周，每层挖土厚0.3～0.4m，沿刃脚周围保留0.6～0.9m宽的土提，然后在按每人负责2～3m一段向刃脚方向逐层全面、对称均匀地削薄土层，当土提经不住刃脚的挤压时，便在自重作用下均匀垂直破土下沉，土
方挖出后利用吊车将土方吊运到指定地点。
⑶测量控制与观测
沉井位置标高的控制，是在沉井外部地面及井壁顶部四面设置纵横十字中心控制线，水准基点，控制位置和标高，沉井垂直度的控制，是在井筒内按8等份标出垂直轴线，各吊线锤一个对准下部标板来控制，并定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测，挖土时，随时观测垂直度，当线锤离墨线达50㎜或四面标高不一致时，即应纠正，沉井下沉的控制，系在井筒壁周围弹水平线，用水准仪来观测沉降。
⑷沉井的封底
当沉井下沉到距设计标高0.1米时，应停止井内挖土，使其靠自重下沉至设计或接近设计标高，再经2～3ｄ下沉稳定或经过观测在8ｈ内累计下沉量不大于10㎜，即可进行封底，先铺设200厚中粗砂，浇筑100㎜厚底板垫层，在刃脚下应填严振捣密实，以保证沉井的最后稳定，垫层达到50%强度后，在沉井壁的底板标高处钻孔，将底板钢筋置入井壁内，置筋的数量、规格、间距应符合图纸设计要求。在垫层上绑筋，底板钢筋与置入井壁内的钢筋焊接，并对井壁混凝土接触面进行凿毛处理，使新旧混凝土紧密结合，在浇筑底板混凝土时应在整个沉井面积上分层、不间断地进行，由四周向中央推进，并用振捣器振实，混凝土浇筑完后及时进行养护。
六、沉井施工计算
㈠　刃脚垫木铺设根数的计算
沉井井身混凝土重量：

Ｗ＝｛（14.75－0.45）＋（11.15－0.45）｝×2×4.62×0.45×24
Ｗ＝（14.3＋10.7）×100.4＝2511ＫＮ
沉井单位长度的重量
Ｇ＝2511/[（14.3＋10.7）×2 ]＝50.22ＫＮ/ｍ
采用垫木规格160×220×1000㎜
Ａ＝0.22×1＝0.22ｍ2
每米铺设垫木数量：（垫木下采用中粗砂，砂垫层承载力ｆ＝160ＫＮ/㎡）
ｎ＝Ｇ/Ａｆ＝50.22/（0.22×160）＝1.52根　　　
间距：1/1.52＝0.66ｍ　　施工时采用0.6ｍ
㈡　铺设砂垫层厚度：（砂垫层下的杂填土承载力ｆ＝85ＫＮ/㎡）
（1＋2ｈｔｇθ）（0.22＋2ｈｔｇθ）×85＝50.22×0.66
（1＋0.414×2ｈ）（0.22＋0.414×2ｈ）85＝50.22×066
0.22＋1.01ｈ＋0.685ｈ2＝0.389
ｈ＝0.15ｍ　　　　取ｈ＝200㎜
㈢　沉井下沉验算
井壁与土的摩擦系数　查（地基与基础施工手册）表11－15近似采用11.8ＫＮ/㎡
井壁的下沉系数；Ｂ＝0　　Ｒ＝0
Ｋ＝Ｑ－Ｂ/（Ｔ＋Ｒ）
Ｔ＝πＤ（Ｈ－2.5）ｆ0

由于井壁低于5ｍ
　所以Ｔ＝（11.15＋14.75）×2×4.65/2×11.8＝1421ＫＮ
Ｋ＝2511/1421＝1.76>1.15　　故能下沉
㈣　垫架拆除井壁强度的验算：
1、井壁内力计算：
此沉井基本认为方形，考虑受力设置8个支点进行验算
M支＝qL22/2＝47.52×2.152/2＝109.8KN－m
M中＝qL12/8－M支＝47.52×102/8－109.8＝484.2 KN－m
支座反力R＝14.3×q/2＝14.3×47.52/2＝339.8KN
V1＝2.15×47.52＝102.16 KN
V2＝339.8－102.16＝237.64KN
2. 井壁强度的验算
⑴ 抗弯强度验算
按矩形截面梁进行计算 b＝0.45m＝450㎜ h＝4200㎜
M＝484.2 KN－m＝484.2×106N－㎜
求矩形截面梁的纵向受拉钢筋截面积A
h0＝4200－300＝3900㎜
A＝M/10bh02＝484.2×106/10×450×39002＝0.00707
查混凝土结构计算手册
ρ＝0.0225%
As＝ρbh0＝（0.0225/100）×450×3900＝394㎜2
配2ф16钢筋 As＝402㎜2> As＝394㎜2

满足强度要求
⑵ 井壁截面梁斜截面受剪承载力计算
按构造要求配置箍筋条件
[V1]＝0.07fCbh0＝0.07×15×450×3900＝1842750N
[V1]＝1842.75KN > V2＝237.64KN
按构造配置箍筋，斜截面的抗剪满足要求
㈤ 沉井下沉稳定性验算
K＝（G－B）/（FR＋R1＋R2） 其中B＝0
Rf＝（11.15＋14.25）×2×2.2×11.8＝1344KN
先按沉井刃脚斜面土被淘空，不考虑斜面土的支撑力
刃脚踏面支撑力为
R1＝[（14.75－0.45）＋（11.15－0.45）]×0.2×85＝850KN
R2＝ A1 fU ＝0
K＝（G－B）/（FR＋R1＋R2）＝（2511－0）/（1344＋850＋0）＝1.14 > [ K ]＝1
不满足下沉稳定性要求
按刃脚斜面下的土方不淘空计算如下
刃脚处支撑力为
R1＝2（14.3＋10.7）×（0.2＋0.25/2）×85＝1381.25
K＝（G－B）/（FR＋R1＋R2）＝（2511－0）/（1344＋1381.25＋0）＝0.92 < [ K ]＝1
满足下沉稳定性要求

七．沉井施工中常遇问题及防治处理方法
1、沉井下沉困难：原因：a、是井壁与土间摩阻力过大，沉井自重不够，下沉系数过小或遇地下障碍物。采取措施：可采取继续浇筑混凝土增加重量或在井顶均匀增加其它荷载，也可以在井内继续进行第二层碗形破土。
2、沉井倾斜：原因a、没有均匀抽除垫木或没有及时回填夯实，b、没有均匀挖土，使井内土面高差悬殊。C、刃脚下淘空过多沉井突然下沉，易于产生倾斜，d、沉井刃脚下的土软、硬不均。采取措施；a、分区、依次、对称、同步地抽除垫木，及时用砂或砂砾填夯实。b、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土。C、在刃脚低的一侧适当回填砂石，延缓下沉速度。d、加强沉井过程中的观测和资料分析，发现倾斜及时纠正。
3、沉井偏移：原因：由于倾斜引起的，当发生倾斜和纠正倾斜时井身向倾斜一侧产生一定的位移。采取措施：控制沉井不再向偏移方向倾斜，施工时使沉井向偏移的相反方向倾斜，几次倾斜纠正后，即可恢复到正确位置。
消防水池距邻近住宅楼较近，土质为杂填土，大开槽将影响住宅楼的正常使用，如果采用板桩支护将增加工程造价，采用沉井方法施工大大减少了挖、运、回填土方量，加快施工速度，降低施工费用，保证施工质量，取得了良好的经济效益。