进水泵房沉井施工方案
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天津中心渔港污水处理厂(一期)工程
粗格栅及进水泵房
沉井施工方案
施工单位:中铁十八局集团建筑安装工程有限公司
编 制:
审 批:
进水泵房沉井方案
一、综合说明
中心渔港污水处理厂进水泵房平面尺寸为近似“凸”字形,泵房为地下结构,总高12.55米,沉井高度9.75米,第一节制作高度为5m,第二节制作高度为4.75m,其上2.8米及顶板待沉井下沉完毕后现浇。
沉井施工前,首先应将表层3.2m软弱吹填土清除,将场地标高降至大沽1m高程,并在四周做好排水沟,为沉井施工做好准备工作。
由于管桩施工时送桩深度为6米,沉井下沉约3米后,刃脚底面将到达桩顶位置,此时可暂停下沉,在管桩位置交替局部下挖300mm,并用小型风镐将桩两侧对称慢慢凿掉300mm后,继续下沉,如此返复。中间部位桩采用截桩方式,截断后逐段吊出沉井。
沉井下沉过程中,所有预留洞应进行临时封堵。
沉井西侧紧临高速公路,沉井下沉前,在沉井西侧施打止水钢板桩,形成钢板桩止水帷幕,达到止水效果,能有效防止地下水流空后,路面下沉。
二、施工工艺
地基处理——场地平整、测量放线――机械挖土3m――刃脚地基处理――坑内制作沉井刃脚、井壁至5m高并留施工缝――制作第二节井壁4.75m高并留施工缝――砼养护(至100%设计强度)——沉井下沉——沉井封底截底板桩头――底板浇注及养护――第三节井壁及封顶。
三、施工方法
1. 工程测量
为了保证测量精度满足设计图纸与施工质量的要求,现场测量工作将按以下部署进行:
a、测量工作应抓紧在施工准备阶段开始。根据施工总平面图的坐标控制点,引测工程轴线和高程控制点,为全面开展施工创造条件。
b、根据本工程沉井的施工特点,在场内建立平面主轴线控制网和水准复核点,以满足施工的需要。
c、施工前期的测量工作应由公司专业测量人员负责、施工员或技术员配合完成。施工期间,现场施工员或技术员负责超平放线工作,公司专业测量人员负责定期复核。
d、根据施工图设计要求,完成沉井的沉降观测工作。
e、根据本市建设主管部门的有关规定,做好测量技术资料的保存与归档工作。
2.沉井的测量控制方法
a、沉井位置与标高的控制:在沉井外部地面及井壁顶部设置纵沉井施工顺序图
a)制造第一节沉井;b、沉井接长 c)挖土下沉;d)封底
1-井壁;2-凹槽凸槽;3-刃脚;4-垫层;5-素混凝土封底
横十字中心线和水准基点,通过经纬仪和水准仪的经常测量和复核,达到控制沉井位置和标高的目的。
b、沉井垂直度的控制:在井筒内按4或8等分作出垂直轴线的标记,各吊线坠逐个对准其下部的标板以控制垂直度,并定期采用两台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时,应随时观测沉井的垂直度,当线坠离标板墨线达50mm时,或四周标高不一致时,应及时采取纠偏措施。
c、沉井下沉控制:在井筒外壁周围测点弹出水平线,或在井筒外壁上的四个侧面用墨线弹出标尺,每100mm一格,用水准仪及时观测沉降值。
d、沉井过程中的测量控制措施:沉井下沉时应对其位置、垂直度及标高(沉降值)进行观测,每班至少测量两次(在班中和每次下沉后测量一次)。沉井接近设计的底标高时,应加强观测,每2小时一次,预防超沉。
e、测量工作的管理措施:沉井的测量工作应由专人负责。每次测量数据均需要如实记录,并制表发送给有关各部门。测量时如发现沉井有倾斜、位移、沉降不均或扭转等情况,应立即通知值班技术负责人,以便指挥操作人员采取相应措施,使偏差控制在规范允许的范围以内。
3.刃脚地基处理:
制作时,刃脚下应有足够强度的砂垫层,以避免筒体制作过程中沉井产生不均匀沉陷和倾斜,应在刃脚底设砼垫层,底铺砂垫层。
经计算,沉井井壁水平荷载每米G=6.89m3/m*25KN/m3=172.25KN/m
砂垫层的承载力设计值暂估为100KPa,
砼垫层宽度B=172.25/100=1.725m
取1.8米,厚度取0.3m,砼标号C20。
砂垫层的厚度一般根据第一节沉井重量和垫层底部地基土的承载力计算而定。计算公式为:
h = (G/f-L)/2tanθ
式中:G——沉井第一节单位长度的重力(kN/m)
f——砂垫层底部土层承载力设计值(kN/m2)
L——砼垫宽度(m)
θ——砂垫层的压力扩散角,一般取22.5°
根据本工程的施工条件,初步测算砂垫层厚度以0.5m为宜,铺设宽度为2m。
4.刃脚制作:
沉井下部为刃脚,其支设方法取决于沉井的重量、施工荷载和地基承载力。常用的刃脚支设形式有垫架法、砖砌垫座和土模。
根据本工程的具体施工条件分析,沉井的刃脚支设形式采用砖砌垫座。垫座的作用是将上部沉井重量均匀传递给地基,使沉井制作过程中不会产生较大的不均匀沉降,防止刃脚和井身产生破坏性裂缝,并可使井身保持垂直。预制井壁支模时,应将砖垫座支档于模板内,并用对拉螺栓拉接。
5.沉井预制:沉井预制按照普通钢筋砼制工艺进行。
6.钢板桩止水帷幕
沉井西侧紧临高速公路,沉井下沉前,在沉井西侧施打止水钢板桩,形成钢板桩止水帷幕,达到止水效果,能有效防止地下水流空后,路面下沉。
钢板桩止水帷幕采用12米止水钢板桩,钢板桩采用振动打桩机施打,施打前先将地面标高下降2~3m,钢板桩施打中各桩之间相互咬口,使之成为整体。
四、沉井下沉
1.沉井下沉验算
沉井下沉前,应对其在自重条件下能否下沉进行必要的验算。沉井下沉时,必须克服井壁与土间的摩阻力和地层对刃脚的反力,其比值称为下沉系数K,一般应不小于1.15~1.25。井壁与土层间的摩阻力计算,通常的方法是:假定摩阻力随土深而加大,并且在5m深时达到最大值,5m以下时保持常值。计算方法见下图所示:
a.荷载计算:
(1)自重计算 5m
H-5m H
f
沉井下降摩阻力计算简图
G下沉段=17893.35kN
850-650-500渐变断面
外面积 -内面积 高 个别处厚系数 混凝土重度 自重 总重
QB下 269.222 207.981 3 1 25 4593.075
QB中 254.6 207.981 3.05 1 25 3554.699
QB上 250 207.981 1.7 1 25 1785.808 17893.35
底板处池壁 69.212 0.35 0.1171 25 70.91635
269.222 207.981 0.6 1 25 918.615
底板下c 269.222 207.981 0.6 1 25 918.615
刃脚 75.375 0 0.8 0.575 25 866.8125
中隔墙 0 7.75 0.4 25 0
3.8 0 7.75 0.4 25 294.5
3.8 0 7.75 0.4 25 294.5
12.4 0 7.75 0.4 25 961
17.5 0 7.75 0.4 25 1356.25
5.55 0 7.2 0.4 25 399.6
DL 12.4 0 2.05 0.6 25 381.3
隔墙刃脚 50.3 2 0.575 25 1446.125
50.3 0.35 0.1171 25 51.53864
回灌砂 269.222 254.571 3.05 16 714.96
269.222 243.294 1.5 16 622.27 1337.23
(2)摩阻力计算
①3:fk=0 kPa 回灌砂:7~10kPa
④1:fk=22 kPa
⑥2:fk=20 kPa
⑥3:fk=13 kPa
Ffk=75.375*(2.32*13+1.73*20+0.95*20*
0.5*((5-0.95)/5+1)+3.05*10+7*1.5)
=75.375m*122.86kN/m=9260kN
(3)浮力计算
由于采用排水下沉 不考虑下沉阶段浮力作用
(4)刃脚下承载力
刃脚位于⑥3淤泥质粉质粘土层,根据沉井规范表6.1.3 淤泥质粘性土极限承载力200~300kPa,结合本工程地勘报告,极限承载力取150kPa。
Rb=150*0.3*75.375+150/2*0.55*69.373+150*0.3*55.4+150/2*0.4*55.4
=10408.5kN
b.下沉计算:
下沉系数:
Kst=(G1k-Ffw,k)/Ffk=(17893.35+1337.23-0)/9260=2.07>1.05
满足下沉系数要求。
下沉稳定验算:
Kst,s=( G1k-Ffw,k) /Ffk+Rb
=(17893.35+1337.23-0)/( 9260+10408.5=0.97<1
由于刃脚下现在管桩的存在,Rb大于10408.5kN,正常施工不会发生突沉。
c.抗浮计算
施工过程中采用排水下沉,故抗浮验算为封底停止降水后的情况。抗浮地下水位取下沉地面,即标高1.000m处。下沉阶段因采用排水法,故封底后浮力为:
G下沉段=17893.35+1337.23=19230.58kN
封底后:f浮=10*7.632=76.32kN/m2;
Kfw=(G/A+g底)/f浮=(19230.58/269.222+25*0.6)/76
=102.29/76.32=1.132>1.0满足。
2.水力机械法下沉
a.准备工作
1)、首先在生产区南侧布置好吊机及井内人工开挖起吊设备和井外运泥道路铺设、外运机械(便于砂垫层和砼垫层拆除后吊出井外);同时准备好取水设备,敷设取水管路,确保取水量充足。