福田河综合整治工程（三标段）
沉 井 施 工 方 案
编 制： 赵 成 国
审 核：
批 准：
编制单位：山东东阿黄河工程局
编制时间：2009年2月10日
一、工程总体概述
1、工程名称：福田河综合整治工程（三标段） 工程地点：深圳市福田区
建设单位：深圳市水务局工程建设管理中心 设计单位：深圳市水利规划设计院 监理单位：深圳市深水水务咨询有限公司
2、工程概况：福田河综合整治工程初雨收集部分：主要任务是收集部分河道两岸的污水截住，通过河口泵站输送到污水处理厂，本工程等级Ⅱ等，主要建筑物2级，建筑结构安全等级Ⅱ级。本标段截流系统包括B及C两段，起止桩号J2+423.43～J3+528.39，其中截流箱涵全长384.76m，2#支渠箱涵长263m，分洪箱涵长83.97m,DN2600顶管全长414m，Ф8000圆形顶管工作井1座，方形及圆形顶管接受井2座，各型检查井9座，各型截流井14座，顶管工作井及接收井采用沉井施工，其余各型截流井采用支护开挖法施工。
3、福田河综合整治工程初雨收集系统及补水管道部分：本工程为福田河初雨截流干管系统，由管道和箱涵中组成,C段由振华路～深南路J2+423.43～J3+064.63。B段由深南路～福华路J3+064.63～J3+528.39。沿途设置截流井截排所有排水口，旱季收集漏排污水，雨季截流初期雨水。
二、沉井施工安全措施
1.防止下沉过快，导致下沉事故；主要控制好下沉速度。 2.勤纠偏，防止偏移事故发生；
工作井上部设安全平台,周围设护栏杆,井内上下层立体交叉作业，设安全网，安全挡板，井下作业戴安全帽。
3.吊车、起重设备由专人操作和专人指挥，统一信号，预防发生碰撞。吊车靠近工作井边坡行驶时，加强对地基稳定性检查，防止发生倾翻事故。
4.加强机械设备维护、检查、保养。机电设备由专人操作，认真遵守用电安全操作规程，防止超负荷作业。井内照明采用36V低压电。
5.随着雨季来临，需作好防洪、防雨、防雷措施，机电、起重设备及钢管脚手架
做好接地。同时严格规范用电及消防安全。
三、工作井、接收井等沉井结构工程概况
沉井砼量（含封底）为1549m3，其它主要构筑物：非沉井部分工作井3座，非沉井部分接收井3座，非沉井部分工作井（过铁路）2座，非沉井部分接收井（过铁路）2座。分布形式如下：
（1）工业大道东、工业大道-水厂
顶管工作井、接收井后背墙的墙面应与管道轴线垂直。 井壁开孔需在下沉封底后，顶管施工时用机械切割。
混凝土采用C25，本工程工作井采用沉井结构，需不排水下沉，C20水下混凝土封底。
顶管工作井、接收井施工顺序：土方开挖及基坑支护→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。
工具头进、出洞需采用旋喷桩处理。旋喷桩成桩直径为D500，采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为1:0，压力≥20Mpa。施工工序：机具就位→钻孔→贯入喷射管→喷射注浆→拔管→冲洗→移动机具。
（2）谢山大道北段、莞惠公路-开发路、广场中路、谢岗大道、谢山大道南段
顶管工作井、接收井后背墙的墙面应与管道轴线垂直。 井壁开孔需在下沉封底后，顶管施工时用机械切割。
本设计深度不大于6m工作井及接收井采用钻孔灌注桩护壁法。
工具头进、出洞需采用旋喷桩处理。旋喷桩成桩直径为D500，采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为1:0，压力≥20Mpa。施工工序：机具就位→钻孔→贯入喷射管→喷射注浆→拔管→冲洗→移动机具。
砼采用C25，抗渗等级为S8。
四、工作井及接收井等沉井结构技术措施
1、施工工艺流程图
工作井、接收井等沉井结构施工顺序：
其它附属结构施工 沉井水下封底砼浇筑 沉井下沉 井点降水、下节沉井下沉 抽出垫木及支架 支刃脚、井身模板 安设刃脚铁件、绑扎钢筋 抄平放线验线 夯实基底 测量放线 场地整平围蔽 第一次土方开挖 铺砂垫层、垫木 浇筑砼、养护、拆模 上节沉井制作 底板砼浇筑
工况一：为减少沉井下沉时水量过大的风险，计划采用钢板桩支护。 工况二：土方开挖。 工况三：垫层施工。
工况四：基底垫8根木枋及沉井四脚施工，脚高1.75m。 工况五：第二节沉井井壁加长2m施工。
工况六：养护14天后，对称抽除刃脚底8根木枋100×100，挖土下闪至手定位置。
工况七：基底标高控制细调，做素混凝土封底及接结筋预埋，封底底板施工。 工况八：第三节井壁加长
工况九：第四节井壁加长及井壁四周围栏施工及沉井周边回填。 2、基坑支护及土方开挖
为加快工程进度，工作井和接收井开挖采用挖掘机施工为主，当挖至地表以下5m时，改专用葫芦架吊运土方，土方集中堆放，晚上7:00后由散装物料汽车运走。
基坑支护：为减少沉井下沉时水量过大的风险，计划采用钢板桩支护。 （1）严格按照工作井结构大样图设计标高开挖基坑。基坑开挖时先从标高最低处开始，并在最低处设置集水井，保持集水井深1.0米。
（2）挖掘机基坑开挖时，坑底的控制标高比设计标高高10-15cm，坑壁宽度比设计宽度缩小10cm左右，挖掘机挖完后，再用人工清槽。同时挖掘机机械一定不能碰撞桩和其支护系统，以防毁坏桩棚。基坑四边要保证对称开挖，以防基坑承受偏载。
（3）保证及时抽取基坑内积水，以防基坑浸水；若发现水位涨高，立即抽水。
对于钢板桩工作坑、接收坑的具体形式设置参见下图：
钢板桩支护
钢板桩支护钢板桩围檩支撑
00
钢筋砼导墙顶管预留洞
3、基坑止水、排水、导水措施
（1）因为本工程施工地层主要为淤泥层或淤泥质细砂层，水位较高，水量补给充足。所以工作井和接收井的支护方式，计划采用水泥搅拌桩与旋喷桩之间加插Φ22钢筋施工。支护基槽开挖。此支护有非常良好的止水性能以及防流砂性能。
（2）基坑开挖分层，挖至地下水位以下时，设置排水沟和集水井，排水沟底宽20cm，沟深20cm，集水井每角设置一个，其长*宽*高为30cm*30cm*40cm。利用抽水机抽排。
（3）若位于基坑上的原有排水系统因开挖而被废除后，需按实际情况增设临时水管，待新排水系统全部完工后再引入新的排水系统。
4、沉井结构下沉受力计算
根据以往经验，沉井高度大于8m，浇筑困难，下沉易引起倾斜。采取分节制作，分节高度应保证其稳定性，使沉井能在自重下顺利下沉，沉井下沉系数计算如下：
K=Q/L(H-2.5)ｆ 其中：K—沉井下沉系数
Q—井壁自重
钢板桩工作井、接收井示意图0000
H—井壁高度 L—井壁外周长 f—土壤的摩擦系数
第一次下沉系数（包括第一、二节沉井和底梁、隔墙）：
K=（539+346.42+151.8+26.38+89.7+40.5）×24／100.4×（16.1-6-2.5）×25＝1.5＞1.15
本沉井根据沉井井壁设计分节，采取分三节制作，高度分别为2.1m, 2.5m, 3.5m,浇筑程序是第一、二节沉井砼和底梁、隔墙砼浇好后，待其达到设计强度100%后，即进行下沉8.1m然后进行封底、浇注设备平台、浇筑第三层沉井砼。 5、沉井施工过程控制措施 （1）施工坑开挖
沉井采取在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面。开挖深度为6m，考虑到拆除垫架和支模操作的需要，基坑比沉井宽2m，四周挖排水沟，集水井，使地下水位降至比基坑底面低0.5m，挖土采用1台小松220-3 1.0m3反铲挖掘机进行。配合人工修坡和平整坑底，挖出的土方用自卸车运至弃土场堆放。
（2）沉井制作 1）刃脚支设
本沉井高度大，重量重，地基强度较低，采用垫架法支撑。
沉井刃脚铺设标准枕木（160mm×220mm×2500mm ）作支承垫架的垫木，然后在其上支设刃脚及井壁模板，浇筑砼。地基上铺设砂垫层，可减少垫架数量，将沉井的重量扩散到更大的面积上，避免制作中发生不均匀沉降，同时易于找平，便于铺设垫木和抽除。
根据第一、二节沉井的重量和地基的承载力设计，按下式计算枕木用量：
nGFf
n —— 每米内垫木根数（根）；
G —— 第一节沉井的单位长度的重力（ kN/m）; F —— 每根垫木与地基（或砂垫层）的接触面积(m2); 【f】—— 砂垫层（或地基土）的承载力设计值（kN/m2） n＝1193.8×24/(97.2×0.22×2.5×250)＝2.14
枕木间距为0.46m，共用97.2÷0.46≈212根。设8组定位架，砂垫层厚度为50cm，满足砂垫层底面处的自重应力加砂层底面处加附加应力小于或等于砂垫层底部土层的承载力设计值。选用中砂用平板振动器振捣并洒水，控制干密度 ≥1.56t/m3，地基整平后，铺设垫木，使顶面保持在同一水平面上，用水平仪控制其标高差在10mm 以内，并在其孔隙中垫砂夯实，垫木埋深为其厚度一半。
2）模板支设和钢筋绑扎
沉井制作的模板支设和钢筋绑扎与普通结构施工要求一样，只不过由于是在软基上施工，所以要均匀对称施工，以防止不均匀沉降。模板采用组合钢模与木模结合。
（3）沉井下沉控制 1）下沉速度的控制
根据土质情况，采用台阶形挖土自重破土方式。采用从中间开始向四周逐渐开挖，并始终均衡对称地进行，每层挖土厚度为 0.4～1.5m。刃脚处留1.2～1.5m宽土垅，用人工逐层全面、对称、均匀地削薄土层，每人负责 2～3m 一段，方法是顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层，每次削5～15cm，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉，削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使均匀平衡下沉，刃脚土方开挖方法如下图所示。
沉井挖土下沉采用人工挖土,龙门吊吊运出土,由于挖土施工困难，综合考虑挖土、吊运的施工能力，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制为30cm/天。
IIIIIIIV刃脚刃脚土垅刃脚刃脚刃脚土方开挖次序 沉井下沉中，如遇到砂砾石或硬土层，当土垅削至刃脚，沉井仍不下沉或下
沉不平稳，则按平面布置分段的次序，逐段对称地将刃脚下掏空，并挖出刃脚外壁10cm ，每段挖完后用小卵石填满夯实，待全部掏空回填后，再分层刷掉回填的小卵石，可使沉井因均匀地减少承压面而平衡下沉。
在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边开挖深度小于10cm，避免发生倾斜，尤其在开始下沉 5m以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保持正确，否则继续下沉不易调整，在离设计深度20cm 左右停止取土，依靠自重下沉至设计标高。 2）下沉观测
沉井位置的控制是在井外地面设置纵横十字控制桩、水准基点。下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点。于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降，井内中心线与垂直度的观测系在井内壁四边标出垂直轴线，各吊垂球1个，对准下部标志板来控制，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，当垂球离墨线边达50mm 或四面标高不一致时，立即纠正，沉井下沉过程中，每班至少观测两次，并在每次下沉后进行检查，做好记录，当发现倾斜、位移、扭转时，及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使允许偏差范围控制在允许范围以内。沉井在下沉过程中，最大沉降差均控制在250mm以内。当沉至离设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测，以防超沉。 3）下沉纠偏
沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移及扭转等情况，应加强观测,及时发现并采取措施纠正。
产生倾斜的可能原因有： ①刃脚下土质软硬不均；
②拆刃脚垫架时，抽出承垫木未对称同步进行，或未及时回填； ③挖土不均，使井内土面高低悬殊；
④刃脚下掏空过多，使沉井不均匀突然下沉； ⑤排水下沉，井内一侧出现流砂现象； ⑥刃脚局部被大石块或埋设物搁住；
⑦井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。
操作中可针对原因予以预防，如沉井已经倾斜，可采取在刃脚较高一侧加强挖土并可在较低的一侧适当回填砂石，必要时配以井外射水，或局部偏心压载，
都可使偏斜得到纠正。待其正位后，再均匀分层取土下沉。
位移产生的原因多由于倾斜导致，如沉井在倾斜情况下下沉，则沉井向倾斜相反方向位移，或在倾斜纠正时，如倾斜一侧土质较松软时,由于重力作用，有时也沿倾斜方向产生一定位移，因此预防位移应避免在倾斜情况下下沉，加强观测,及时纠正倾斜。位移纠正措施一般是有意使沉井向位移相反方向倾斜，再沿倾斜方向下沉，至刃脚中心与设计中心位置吻合时, 再纠正倾斜，因纠正倾斜重力作用产生的位移，可有意向位移的一方倾斜后，使其向位移相反方向产生位移纠正。
沉井下沉产生扭转的原因是多次不同方向倾斜和位移的复合作用引起的，可按上述纠正位移、倾斜方法纠正位移，然后纠正倾斜，使偏差在允许范围以内。
4）下沉到位、封底技术
当沉井沉到设计标高，经2～3天 ，下沉已稳定，在8h内累计10mm时，即可进行沉井封底。沉井封底采用不排水封底方案，本沉井对封底质量要求严格，不允许出现渗漏，再者涌水量不大，井底土质较密实。
6、沉井抗浮计算
若地下水对沉井的浮力大于井壁及封底砼重量与井壁与土的摩擦力之和，可以采取在井壁上加载的方法抗浮，但根据地勘资料中对地下水的描述，稳定水位为55～56m，而沉井底高为58m，地下水对沉井的浮力很小。考虑洪水期施工的影响，取土层滞水的稳定水位67m为水面标高，则地下水对沉井的浮力为
F＝ρghs1
其中ρ－水的密度，取103 Kg/m3 h－水面至井底高度67m-58m＝9 m s1－井底面积，23.626.6＝627.76 m2 F－水对沉井的浮力
F＝5649.8 t
井壁与土层的摩擦力 f＝s2μ
s2－井壁表面积 （23.6＋26.6）×12×2＝1204.8m2 μ—单位摩擦力，取最小值20 Kpa f＝2409.6 t 井壁及封底砼自重：
p＝ρv＝1900×2.4＝4563 t
F＝5649.8 （1）绑扎直径为16mm双向单层基底钢筋网。 （2）绑扎后木模，再浇筑设计厚度的混凝土。 （3）基坑底混凝土采用C25抗渗商品混凝土。浇筑混凝土时，一定要用振捣棒振捣。 (4)绑扎基坑钢筋笼、绑扎固定脱模布和浇筑基坑混凝土壁 1）先绑扎固定脱模布，这样在完工后可以顺利拔除。 2）然后绑扎直径为16mm的双向钢筋笼，与底板钢筋笼的驳头焊接。其中后壁钢筋笼为两层，其余均为一层。 3）支护木模，严格控制木模的垂直度，倾斜度不能大于0.5cm，为了保证混凝土墙的平整度，每次使用木模前要清理并刷油。 4）施工根据浇筑进度和浇筑时间要求，合理安排混凝土运输车辆的供应时间和供应车数。浇筑混凝土时，达到50cm的厚度时，一定要用小型振捣棒振捣。 5）混凝土采用商品砼，并用砼输送泵，送至沉井浇筑部位，沿井壁均匀对称浇筑。浇筑采用分层平铺法，每层厚 30cm ，将沉井沿周长分成若干段同时浇筑，保持对称均匀下料，以避免一侧浇筑，使沉井倾斜，每层混凝土量为23m3，要求2h内浇筑一层。 两节混凝土的接缝处设凹型水平施工缝，上节混凝土须待下节混凝土强度达到 70%后浇筑，接缝处经凿毛及冲洗处理，并浇10cm 厚减半石子混凝土。 6）在前壁混凝土墙上预留直径为2000mm或900mm的孔洞，洞心标高为污水管的管心标高。孔洞周围加设Ф16钢筋8条和Ф18环筋一条，与基坑钢筋笼的连接方式为绑扎。 8、回灌砂浆： 回灌1:2的水泥砂浆，可以防止地下水外渗和顶管机机头顶进时外喷水。 9、封底 土方开挖至坑底位置后修基坑底面，凿出钢筋锥螺纹连接器和凿毛井壁并经建设单位监理验收合格后，铺砂砾垫层并预埋底板排水孔，砂砾垫层满足设计要 求后，按钢筋排放基准线至下绑扎底层与顶层钢筋，径向筋与锥螺纹连接器连接必须用测力扳手确保连接牢固达到规范要求，顶层钢筋必须焊接架立筋，采用商品混凝土分层浇捣，插入式振动器振实，分层厚度50cm，一次浇灌至设计标高，顶面必须抹平，混凝土浇捣后及时养护至达到设计强度，排水孔用C25素混凝土加12%填满，焊钢板封死。 10、底板混凝土浇注，防止收缩裂缝和渗漏的措施 （1）基底处理及垫层施工 当井内土方开挖至标高后及时施工垫层，垫层按设计要求厚度，材持强度级放施工。 浇筑时，为控制混凝土标高，每2m×2m设置一个标高基准点。浇筑混凝土，原则上采用汽车泵输送，基底铺竹笆以利翻斗车运输混凝土。 浇筑混凝土时，需设置排水沟和平共处集水井，用水泵将集水井内水抽出基坑，排入临近的污水管，以确保基坑内呈无积水状态。 封底以前需按前述方法设置集水井，也可以在底板下预置钢制集水筒，加闷盖（D400），钢筋外与混凝土之间加焊止水钢环，等底板混凝土浇捣强度达到设计强度70%时才能封上闷盖板。 （2）底板施工 底板混凝土是本工程基础施工中的重要环节，必须认真组织，精心施工，各区域采用一次成型浇捣方法。 混凝土浇捣方法采用斜向下料的同时，要配合3º5台插入式振动棒捣，混凝土表面处理做到三压三平 首先按面标高用铁撬拍压密，长刮尺刮平 初凝前用铁滚筒数遍碾压滚平； 最后终凝前，用木蟹打磨压实、整平，防止混凝土出除坑内积水，混凝土浇捣后，需覆盖草包，定期浇水养护。 福田河综合整治工程（三标段）项目部 2009-02-11 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容