專(zhuān)利名稱(chēng)：大型超深沉井的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種地下建(構(gòu))筑的施工方法，具體地說(shuō)，是一種大型超深沉井的施工方法。
背景技術(shù)：
九鋼中厚板旋流池為目前國(guó)內(nèi)中厚板工程中最大、最深的圓形構(gòu)筑物，外徑20m， 刃腳深度原設(shè)計(jì)為-32. lm, C15素砼封底，厚度為2. 0m，后修改為-30. lm, C35S6防水砼封底，厚度為5m，底部無(wú)梁，池壁厚度主要為1. 5m、1. 2m、1. 0m、0. 8m。因施工區(qū)域位于長(zhǎng)江邊， 地下水極為豐富，- !左右即可見(jiàn)地下水。同時(shí)旋流池靠近已投入使用的軋鋼變電所，不能按常規(guī)的大開(kāi)挖或支護(hù)方式施工。旋流池原施工方案為采用排水法(干法)施工，排水措施為地下連續(xù)墻加深井井點(diǎn)降水。但該方案存在兩點(diǎn)不足。第一，施工周期較長(zhǎng)。按常規(guī)的地下連續(xù)墻施工約需6個(gè)月時(shí)間。第二，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)和對(duì)地質(zhì)報(bào)告的分析，施工區(qū)域一 :3m左右就可見(jiàn)地下水，-IOm以下以含有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，該土質(zhì)在地下水豐富的條件下極易造成地下管涌和流砂。由于旋流池離已投入生產(chǎn)的軋鋼變電所距離僅27m。如采用排水法(干法)施工風(fēng)險(xiǎn)太大，且難以下沉到位。一旦出現(xiàn)管涌和流砂，對(duì)施工人員和機(jī)械安全將構(gòu)成嚴(yán)重威脅，特別是對(duì)正在生產(chǎn)的軋鋼變電所可能造成停產(chǎn)的嚴(yán)重后果。因此已知的大開(kāi)挖，支護(hù)方式施工，以及排水法施工大型超深沉井均存在著上述種種不便和問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提出一種適于在地下水豐富、地質(zhì)條件差的環(huán)境下的大型超深沉井的施工方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種大型超深沉井的施工方法，先用排水法施工，排水采取止水帷幕結(jié)合深井井點(diǎn)降水，沉井制作、下沉，當(dāng)沉井下沉到預(yù)定深度后，再用不排水法施工，下沉到位后進(jìn)行砼水下封底，其特征在于包括以下施工步驟
a、旋噴樁止水帷幕施工
沿沉井外壁3 5m處設(shè)雙排止水帷幕，止水帷幕用三重管高壓旋噴，孔徑為1000mm，搭接300mm，止水帷幕深度超過(guò)沉井刃腳5米；
b、深井井點(diǎn)降水施工
沿著止水帷幕與沉井之間布置一定數(shù)量的深井井點(diǎn)，深井孔徑為600mm，管徑300mm， 深井井點(diǎn)深度淺于止水帷幕2米；成孔用正循環(huán)自然泥漿造漿，泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔； C、沉井分節(jié)預(yù)制
沉井采取分節(jié)預(yù)制，分節(jié)數(shù)量需根據(jù)地質(zhì)各土層的承載力計(jì)算而定，同時(shí)需根據(jù)地下水位情況初步確定排水施工的臨界點(diǎn)；d、沉井排水法施工
通過(guò)排水降低地下水位，使沉井底部在無(wú)水或少量水的情況下挖土下沉；每段沉井制作完成后，待沉井井壁混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后進(jìn)行挖土下沉施工；
e、沉井不排水法下沉施工
向沉井內(nèi)補(bǔ)水，保持沉井內(nèi)水位高于地下水位1米，通過(guò)吸泥裝置將泥漿排至沉井外的泥漿沉淀池，包括如下步驟清除井底障礙物，安裝吸泥設(shè)備，挖筑泥漿沉淀池，調(diào)水，吸泥下沉，清底，鋪石塊；
f、水下砼封底施工
當(dāng)沉井下沉到預(yù)定位置后，由潛水員清除刃腳斜面和底面部位余土及井底浮泥，保證新老砼接觸良好，并加強(qiáng)測(cè)量，計(jì)算保證素砼厚度，水下澆筑封底砼達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，完成工序。本發(fā)明的大型超深沉井的施工方法還可以采用以下的技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的方法，其中所述的步驟b中，鉆進(jìn)成孔的鉆孔機(jī)鉆頭選用帶保徑圈的三翼合金鋼鉆頭，且鉆孔機(jī)轉(zhuǎn)速為15-20轉(zhuǎn)/min。前述的方法，其中所述的步驟b中，水壓力為35_40MPa ；水泥漿壓力為 0. 5-1. OMpa ；氣壓為 0. 7Mpa。前述的方法，其中所述的步驟d中，所述待沉井的第一節(jié)井壁混凝土強(qiáng)度達(dá)到 100%后進(jìn)行挖土下沉施工。前述的方法，其中所述的步驟d中，包括如下步驟①在沉井外側(cè)作好測(cè)量觀察的中心、高程的基準(zhǔn)點(diǎn)，并且每天按規(guī)定觀察沉井下沉的情況，并做記錄；②提供1臺(tái)0. 45m3 反鏟在沉井內(nèi)挖土，挖出的土方由塔吊吊出，當(dāng)沉井到達(dá)確定的預(yù)定深度時(shí)，停止排水法施工，吊出機(jī)械，轉(zhuǎn)入不排水法施工。前述的方法，其中所述的步驟e中，包括采用“吸泥一抽水——補(bǔ)水”工藝吸泥下沉和沉井頂部加荷載。采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的大型超深沉井的施工方法具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、施工步驟設(shè)計(jì)科學(xué)、合理，縮短了施工周期；
2、避免管涌和流砂的發(fā)生，確保周?chē)ㄖ锇踩?br> 3、節(jié)約工程施工成本。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的墊層結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例的旋噴樁和深井井點(diǎn)布置示意圖； 圖3a為本發(fā)明實(shí)施例的單排旋噴樁套接示意圖； 圖3b為本發(fā)明實(shí)施例的雙排旋噴樁套接示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的旋噴樁、深井、沉井?dāng)嗝媸疽鈭D； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的沉井配重布置示意圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管布置位置示意圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例的水下封底砼澆筑示意圖。圖中1沉井，2砼墊層，3砂夾石墊層，4深井井點(diǎn)，5雙排旋噴樁，6單排旋噴樁，7旋流沉淀池，8混凝土，9水下混凝土，10池底鋼護(hù)板，11平臺(tái)，12吸泥控制室，13鋼板坯，14 導(dǎo)管位置，15水位，16導(dǎo)管，17導(dǎo)管漏斗。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1
本發(fā)明的大型超深沉井的施工方法包括以下施工步驟 a、旋噴樁止水帷幕施工
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖1 圖4，圖1為本發(fā)明實(shí)施例的墊層結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明實(shí)施例的旋噴樁和深井井點(diǎn)布置示意圖，圖3a為本發(fā)明實(shí)施例的單排旋噴樁套接示意圖，圖北為本發(fā)明實(shí)施例的雙排旋噴樁套接示意圖，圖4為本發(fā)明實(shí)施例的旋噴樁、深井、沉井?dāng)嗝媸疽鈭D。所述旋噴樁止水帷幕施工中，沿沉井外壁5m處設(shè)雙排止水帷幕，止水帷幕插入到粉質(zhì)粘土層，粉質(zhì)粘土層滲透系數(shù)為1. 5 X ΙΟ"5,止水帷幕采用三重管高壓旋噴方式，孔徑為 1000mm，搭接300mm，止水帷幕深度宜超過(guò)沉井刃腳5米左右。確定施工參數(shù)
①鉆孔孔徑Φ130mm，鉆桿和鉆具垂直度偏差<0. 5%
②樁徑Φ800-1000πιπι，樁長(zhǎng)單排樁36米，雙排樁28米
③水壓35-40Mpa
④漿壓0.5-1. OMpa
⑤氣壓彡0.7Mpa
⑥噴嘴兩個(gè)噴嘴直徑1.9mm
⑦提速:8-10cm/mim
⑧轉(zhuǎn)速:15-20轉(zhuǎn)/min
⑨水泥用量450-550kg/m
⑩水灰比0.8-1. 0 ； 工藝參數(shù)控制
①提速采用電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)噴桿提升的速度，8-lOcm/min。②壓力水壓力采用35_40MPa，通過(guò)高壓清水泵泵上自帶的壓力表來(lái)動(dòng)態(tài)檢測(cè)水的壓力；漿壓力采用0. 5-1. OMpa，通過(guò)漿泵上自帶的壓力表來(lái)動(dòng)態(tài)檢測(cè)水泥漿的壓力；氣壓采用0. 7Mpa，通過(guò)空壓機(jī)自帶的壓力表來(lái)動(dòng)態(tài)檢測(cè)氣壓。③轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速采用15-20轉(zhuǎn)/min，通過(guò)鉆孔機(jī)檔位值(1檔，2檔，3檔)來(lái)進(jìn)行嚴(yán)格控制。④水泥用量主要采用通過(guò)密度計(jì)來(lái)進(jìn)行控制，水泥漿的密度為1. 5g/cm3,水泥用量控制在小于550kg/m。b、深井井點(diǎn)降水施工
所述深井井點(diǎn)4沿著沉井周?chē)贾?，離沉井1外壁2. 5m,共做9根。深井孔徑600mm，管徑300mm，深井井點(diǎn)深度_3細(xì)，深井井點(diǎn)深度淺于止水帷幕2米處。分別在中砂層(一 22m) 及底部開(kāi)設(shè)兩道濾頭。成孔采用正循環(huán)自然泥漿造漿，泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔，鉆頭選用帶保徑圈的三翼合金鋼鉆頭。
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降水運(yùn)行步驟如下
①試運(yùn)行之前，準(zhǔn)確測(cè)定各井口和地面標(biāo)高、靜止水位，然后開(kāi)始試運(yùn)行，以檢查抽水設(shè)備、抽水與排水系統(tǒng)能否滿足降水要求。②在深井的成井施工階段邊施工邊抽水，即完成一口投入降水運(yùn)行一口，以盡快將基坑內(nèi)地下水降到基坑底開(kāi)挖面以下設(shè)計(jì)深度，并及時(shí)觀測(cè)井內(nèi)的水位。③水位降到井底后，關(guān)泵，待井內(nèi)水位上升后開(kāi)泵抽水；抽水間隙由短至長(zhǎng)，每只井抽干后停泵，以免電機(jī)燒壞。C、沉井分節(jié)預(yù)制
沉井1采取分節(jié)預(yù)制，分節(jié)數(shù)量需根據(jù)地質(zhì)各土層的承載力計(jì)算而定，同時(shí)需根據(jù)地下水位情況初步確定排水施工的臨界點(diǎn)； d、沉井排水法下沉施工沉井排水法(干法)施工步驟如下
(1)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙測(cè)量放樣，定出沉井中心樁縱橫軸線控制樁及基坑邊線。沉井內(nèi)的土方采用1臺(tái)0. 45m3反鏟開(kāi)挖，基坑底部的平面尺寸為刃腳外側(cè)加2m。在沉井旁安裝一臺(tái)塔吊作為垂直運(yùn)輸機(jī)具。挖土深度為4 5m。(2)在夯實(shí)平整地基上沿著周長(zhǎng)方向鋪一層500厚的砂夾石墊層3，在其上部澆砼墊層2，厚度為2150mm，墊層寬度2000mm，在其上支設(shè)刃腳及井壁模板，澆筑沉井砼。(3)為便于施工，沉井分次制作，分次下沉。每段沉井制作完成后，待沉井井壁混凝土強(qiáng)度達(dá)到70% (第一節(jié)必須達(dá)到100%強(qiáng)度)后進(jìn)行挖土下沉施工。(4)在沉井外側(cè)作好測(cè)量觀察的中心、高程的基準(zhǔn)點(diǎn)，并且每天按規(guī)定觀察沉井下沉的情況，并且認(rèn)真記錄。(5)當(dāng)下沉到確定的排水法挖土臨界點(diǎn)時(shí)，注意觀察地下水位的變化情況。當(dāng)?shù)叵滤饾u變大時(shí)，吊出小挖機(jī)，停止排水法施工。e、沉井不排水法下沉施工
向沉井內(nèi)補(bǔ)水，保持沉井內(nèi)水位高于地下水位1米，通過(guò)吸泥裝置將泥漿排至沉井外的泥漿沉淀池，包括如下步驟清除井底障礙物，安裝吸泥設(shè)備，挖筑泥漿沉淀池，調(diào)水，吸泥下沉，清底，鋪石塊。不排水法(濕法)施工包括以下步驟
①挖泥漿沉淀池根據(jù)施工場(chǎng)地的實(shí)際情況，用挖機(jī)挖三個(gè)泥漿沉淀池，總?cè)萘考s 3400m3。②安裝操作平臺(tái)和抽水(泥)中轉(zhuǎn)平臺(tái)在旋流池頂部，用H型鋼和鋼板焊接三個(gè)施工平臺(tái)11，三個(gè)平臺(tái)11呈三角形布置。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的沉井配重布置示意圖。在距旋流池頂部IOm處的內(nèi)壁上，用角鋼焊一個(gè)水泵中轉(zhuǎn)平臺(tái)，平臺(tái)固定在池壁上，并用鋼絲繩拉接到頂部鋼筋處。③安裝設(shè)備按要求將浮體、高壓泵、泥漿泵、排水管等安放就位，組裝連接好。吸泥設(shè)備安裝好后應(yīng)進(jìn)行負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)，保證設(shè)備能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。④沉井加荷載在沉井頂部加荷載，荷載采用九鋼生產(chǎn)的6000X1600X210 (mm) 鋼板坯13，每塊板坯重15. 8噸。因前期施工的需要，已在沉井頂部安裝有三個(gè)鋼施工平臺(tái)11和一個(gè)控制室12，所以只能擺放四墩鋼坯，考慮到安全因素，每墩擺放六層，共計(jì)加載380 噸。⑤吸泥下沉在吸泥機(jī)及管路安裝布置完畢且各機(jī)械設(shè)備調(diào)試正常后，開(kāi)始由水泵從循環(huán)泵房水池取水向沉井內(nèi)灌水，以保持沉井內(nèi)的水頭壓力。啟動(dòng)高壓水泵從儲(chǔ)水池送水至沉井底部的高壓射水管內(nèi)沖泥，同時(shí)啟動(dòng)泥漿泵將泥漿吸出后排入1#泥漿池，經(jīng)沉淀后，池中泥土外運(yùn)至棄土場(chǎng)堆放，而沉淀后的水排入路邊水溝。為防止因吸泥下沉往外排泥漿造成的沉井內(nèi)水頭低于地下水而引起沉井翻砂，在吸泥下沉的過(guò)程中，須不斷的往沉井內(nèi)補(bǔ)水，保持沉井內(nèi)水頭高于地下水位1 ail。吸泥采用“吸泥一抽水一補(bǔ)水”工藝。⑥終沉控制當(dāng)沉井距標(biāo)高1. Om時(shí)，進(jìn)入終沉。此時(shí)應(yīng)減慢下沉速度，加強(qiáng)沉井的觀測(cè)，以糾偏為主，嚴(yán)格控制取土深度和速度。當(dāng)8小時(shí)累計(jì)下沉不超過(guò)1cm，方可進(jìn)行下道工序水下封底，澆筑素混凝土。f、水下砼封底施工
水下砼9封底施工由潛水員清除刃腳斜面和底面部位余土及井底浮泥，保證新老砼接觸良好，并應(yīng)加強(qiáng)測(cè)量，計(jì)算保證素砼厚度。圖6為本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)管布置位置示意圖，圖7為本發(fā)明實(shí)施例的水下封底砼澆筑示意圖。由潛水員按要求填塊石，先中間后四周，再填碎石，水下整平，填滿縫隙后，即可澆筑水下混凝土 9。導(dǎo)管16采用直徑300X3鋼管制成，管底距井底土面20 cm，提升用汽吊控制。導(dǎo)管不允許在水中有起浮和搖擺現(xiàn)象，接頭處更不能漏水。根據(jù)導(dǎo)管作用半徑為3 細(xì)的特性及沉井平面尺寸，布置6個(gè)澆筑點(diǎn)， 如圖8所示。導(dǎo)管和料斗應(yīng)儲(chǔ)備足夠的砼，不少于2. 5m3，以保證初澆時(shí)能使導(dǎo)管下口被砼裹住。水下砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足抗浮，方可將井內(nèi)水抽干，進(jìn)行下一道工序。本發(fā)明的大型超深沉井的施工方法在江西九江鋼廠中厚板旋流池工程中得到了成功應(yīng)用。以上實(shí)施例僅供說(shuō)明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變化。因此，所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種大型超深沉井的施工方法，先用排水法施工，排水采取止水帷幕結(jié)合深井井點(diǎn)降水，沉井制作、下沉，當(dāng)沉井下沉到預(yù)定深度后，再用不排水法施工，下沉到位后進(jìn)行砼水下封底，其特征在于包括以下施工步驟a、旋噴樁止水帷幕施工沿沉井外壁3 5m處設(shè)雙排止水帷幕，止水帷幕用三重管高壓旋噴，孔徑為1000mm，搭接300mm，止水帷幕深度超過(guò)沉井刃腳5米；b、深井井點(diǎn)降水施工沿著止水帷幕與沉井之間布置一定數(shù)量的深井井點(diǎn)，深井孔徑為600mm，管徑300mm， 深井井點(diǎn)深度淺于止水帷幕2米；成孔用正循環(huán)自然泥漿造漿，泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔；C、沉井分節(jié)預(yù)制沉井采取分節(jié)預(yù)制，分節(jié)數(shù)量需根據(jù)地質(zhì)各土層的承載力計(jì)算而定，同時(shí)需根據(jù)地下水位情況初步確定排水施工的臨界點(diǎn)；d、沉井排水法下沉施工通過(guò)排水降低地下水位，使沉井底部在無(wú)水或少量水的情況下挖土下沉；每段沉井制作完成后，待沉井井壁混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后進(jìn)行挖土下沉施工；e、沉井不排水法下沉施工向沉井內(nèi)補(bǔ)水，保持沉井內(nèi)水位高于地下水位1米，通過(guò)吸泥裝置將泥漿排至沉井外的泥漿沉淀池，包括如下步驟清除井底障礙物，安裝吸泥設(shè)備，挖筑泥漿沉淀池，調(diào)水，吸泥下沉，清底，鋪石塊；f、水下砼封底施工當(dāng)沉井下沉到預(yù)定位置后，由潛水員清除刃腳斜面和底面部位余土及井底浮泥，保證新老砼接觸良好，并加強(qiáng)測(cè)量，計(jì)算保證素砼厚度，水下澆筑封底砼達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。
2.如權(quán)利要求1所述的大型、超深沉井的施工方法，其特征在于，所述的步驟b中，鉆進(jìn)成孔的鉆孔機(jī)鉆頭選用帶保徑圈的三翼合金鋼鉆頭，且鉆孔機(jī)轉(zhuǎn)速為15-20轉(zhuǎn)/min。
3.如權(quán)利要求1所述的大型、超深沉井的施工方法，其特征在于，所述的步驟b中，水壓力為35-40MPa ；水泥漿壓力為0. 5-1. OMpa ；氣壓為0. 7Mpa。
4.如權(quán)利要求1所述的大型超深沉井的施工方法，其特征在于，所述的步驟d中，所述待沉井的第一節(jié)井壁混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后進(jìn)行挖土下沉施工。
5.如權(quán)利要求1所述的大型超深沉井的施工方法，其特征在于，所述的步驟d中，包括如下步驟①在沉井外側(cè)作好測(cè)量觀察的中心、高程的基準(zhǔn)點(diǎn)，并且每天按規(guī)定觀察沉井下沉的情況，并做記錄；②提供1臺(tái)0. 45m3反鏟在沉井內(nèi)挖土，挖出的土方由塔吊吊出，當(dāng)沉井到達(dá)確定的預(yù)定深度時(shí)，停止排水法施工，吊出機(jī)械，轉(zhuǎn)入不排水法施工。
6.如權(quán)利要求1所述的大型超深沉井的施工方法，其特征在于，所述的步驟e中，包括如下步驟①采用“吸泥一抽水一補(bǔ)水”工藝吸泥下沉，②沉井頂部加荷載。
全文摘要
一種大型超深沉井的施工方法，先用排水法施工，排水采取止水帷幕結(jié)合深井井點(diǎn)降水，沉井制作、下沉，當(dāng)沉井下沉到預(yù)定深度后，再用不排水法施工，下沉到位后進(jìn)行砼水下封底，其特征包括以下施工步驟a、旋噴樁止水帷幕施工，b、深井井點(diǎn)降水施工，c、沉井分節(jié)預(yù)制，d、沉井排水法下沉施工，e、沉井不排水法下沉施工，f、水下砼封底施工。本發(fā)明的大型超深沉井的施工方法具有施工步驟設(shè)計(jì)科學(xué)、合理，縮短了施工周期，避免管涌和流砂的發(fā)生，確保周?chē)ㄖ锇踩凸?jié)約工程施工成本的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02D19/10GK102454167SQ201010514340
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者劉大洪, 梁保國(guó) 申請(qǐng)人:五冶集團(tuán)上海有限公司