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1、泥浆排土沉井施工工法工法编号：完成单位：福建省泷澄建设集团有限公司主要完成人：陈明伟、陈渊顺、颜顺成、黄阿娟、陈飞1 前 言1.0.1 泥浆排土沉井(排水)下沉施工技术是在软土地层中较成熟的沉井施工工艺。通过简便的水力机械设施，就可完成将沉井内土体由高压水破碎混和成泥浆后吸排出沉井的各道工序。从而使沉井逐步下沉到位。该工艺无振动、无污染，对环境影响较小。具有技术先进、经济合理、操作简便，劳动强度低、施工安全可靠、下沉质量容易控制等优点。随着城市基础设施的发展，各类沉井工程相继实施，泥浆排土沉井是经常被采用的一种施工技术。经过多年来大量工程的施工实践证明该技术具有明显的经济效益和社会效益。2 工
2、法特点2.0.1 在软土地层沉井施工中泥浆排土是既可靠又高效的出土方式，适用于任何平面尺寸的大中小型沉井工程。2.0.2 泥浆机械破土排泥的主要设施为水枪和水力吸泥机(也可用泥浆泵)。构造简单，不易损坏，容易修复。2.0.3 泥浆破土可适用于不同土层条件(粘性或砂性的软、硬土层)，并可有效控制破土程序和位置。能使沉井平稳下沉，便于控制沉井终沉标高。2.0.4 泥浆破土可避免挖深基底，减少沉井突沉现象，易于保证沉井施工质量。2.0.5 泥浆排土沉井可省去大型挖土和起吊设施，节省设备使用费，降低工程成本。3 适用范围3.0.1 本工艺广泛适用于有合适的水、电源和泥浆沉淀出土或直接排放条件的各类软土
3、地层(淤泥、淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、粘质粉土、砂质粉土、粉砂、细砂等)中排水下沉的各类沉井工程。在地下水位较高的砂性土层中需配合井内外人工降水设施以防止流砂现象。在埋深大(17m左右以上)的粘性土层中，有时需配合井内外下部土层地基加固措施以防止大量涌土。4 工艺原理4.0.1 泥浆排土沉井下沉工艺是使用高压水(水泵出口压力宜大于1.2MPa)通过水枪将土体破碎并与水枪的出水混和成一定浓度的泥浆，然后由水力吸泥机或泥浆泵经由输泥管路吸排出沉井并送至泥浆沉淀池或直接排放至河道、湖、海等水体中。 5 工艺流程及操作要点5.1 泥浆沉井施工工艺流程1、沉井制作施工准备测量放线沉井制作混凝土质量检查
4、拆模清理2、沉井下沉设置泥浆沉淀池输水输泥管路安装井内水力机械安装高压水泵安装水力机械调节沉井井位监测水力冲泥、排泥沉井到位3、沉井封底排除井底泥浆封底准备工作沉井封底图5.1 泥浆排土沉井下沉施工流程图5.2 操作要点5.2.1 沉井制作1、制作顺序场地整平放线挖土34米深夯实基底抄平放线铺砂垫层挖刃脚土模砌砖座绑扎钢筋支刃脚、井身模板浇筑混凝土养护、拆模。2、地基处理沉井制作时一般先挖土34米深以减少下沉工程量，沉井制作前先对下挖土坑进行处理，以防地基不均匀下沉引起井身裂缝。处理方法采用砂、砂砾、碎石垫层。3、刃脚支设沉井制作下部刃脚的支设采用砖垫座。砖垫座砌筑为保证刃脚踏面的宽度和刃脚斜
5、面的推力作用而做成宽高比为1：2台阶，砖座砌筑完毕后内壁用1：3水泥砂浆抹平。砖座顶部支出刃脚100mm以供支模作为平台。4、井壁制作（1）制作方式沉井制作基坑比沉井宽23米，四周设排水沟、集水井，使地下水位降至比基坑低约0.5米。由于沉井通常较深，一般采用分节制作，高度控制在36米。（2）模板支设沉井模板采用钢定型模或木定型模组装而成，每节模板的长度视井的总长而定成3m或4m或5m。采用木模时，外模靠混凝土一侧刨光，涂脱模剂两度，沿模板长度方向间隔1m设一道肋模。模板支设时先支井内模，一次支到比施工缝高约100mm处，竖缝处用方木支撑在内部脚手架上，外模亦一次支到施工缝略高100mm处，竖缝
6、亦用木方或脚手管杆与外脚手架紧固。模板支设时内设钢筋撑子以保证井壁的厚度，设钢筋对拉片以使外模稳固，如为圆形沉井则在外模上增设间距为2m的钢丝绳环箍，以增强模板整体的稳定性。外模中央每隔1.5m水平方向设300mm600mm浇筑口。模板支设过程中应进行垂直度、平整度校正。（3）钢筋绑扎沉井钢筋可用吊车垂直吊装就位，绑扎顺序为：先内后外，先由下至上。竖筋可一次绑好，水平筋分段绑扎，与前一节井壁连接处伸出的插筋采用焊接连接，接头错开1/4，以保证钢筋位置和保护层正确，内侧钢筋之间要设14mm钢筋铁码，每1.5m不少于一个。钢筋用挂线法控制垂直度，用水平仪控制水平度，用木恰卡尺控制间距，用水泥砂浆垫
7、块控制保护层厚度。（4）混凝土浇筑混凝土浇筑采用沿沉井周围搭设脚手架平台，用手推车运送混凝土至浇筑口均匀浇筑。（5）混凝土浇筑的注意事项为：a、应将沉井分为若干段同时对称的浇筑，每层厚度300mm，以避免造成地基不均匀下沉或倾斜；b、混凝土应一次连续浇筑，第一节混凝土强度达到70%后方可浇筑下一节；c、为使井壁达到抗渗要求，上下水平的接缝应凸形水平缝，水平缝处应冲洗凿毛处理后，再继续下一节浇筑，并在下一节浇筑前先浇一层半石子混凝土。5.2.2 沉井下沉1、沉井下沉应具有一定强度，第一节混凝土达到设计强度的100%，其上一节达到70%后，方可开始下沉。2、按照施工组织设计规定安装好泥浆机械设施：
8、高压水泵、低压取水泵、调节水箱、 水力吸泥机或泥浆泵、水枪、井下及井上的高压进水管和低压排泥浆管路、水枪操作平台等。图5.2.2-2 施工布置示意图3、泥浆机械设施安装好后应进行负荷试运转，要保证设备能按施工组织设计要求正常运转，水力吸泥机及水枪均应经过水压检验，检验压力为工作压力的1.5倍。4、为保证水力破土效果和吸泥机的正常工作，必须将井底各类杂物垃圾清除干净。5、水力排土沉井下沉施工应按“先中后边、分层对称破土、先高后低、及时纠偏”的原则进行操作。6、沉井外刃脚边一般应保留lm宽左右的土堤，使沉井在外刃脚处挤土下沉，以减少对井周土体的扰动程度。只有当沉井中部土体全部冲除而还不下沉时或纠偏
9、时才可适当冲除外刃脚处土体，但仍严禁用水枪掏刷外刃脚踏面外侧土体。7、当沉井倾斜很小时，各井格内土面高差应控制在1m以内为宜，使沉井保持均匀垂直下沉。8、沉井井格中部钻底探度，一般应控制在l2m以内为宜。锅底过深则易产生突沉，使沉井下沉量和惯斜度无法控制，同时井外土体也易塑流入井，引起井周地面过多沉降。9、当沉井底土质较硬时，在沉井下沉到位前，为减少井内回填砂石料数量，在井格内土面标高已到达封底要求时，可将内外刃脚处土体适当冲空使井下沉到位(形成反锅底)。10、用水力机械冲泥时，应在吸泥机吸水头处(一般位于井格中部)先冲出集泥坑，泥坑深0.5m左右，然后用水枪在各个方向冲土连步形成漏斗形土坑。
10、使泥浆水不断汇集到集泥坑吸排出井外。11、吸泥机的吸水头应用绳子吊空，不应让吸水头埋在集泥坑的浮泥内导致土块堵塞吸水头的网罩。为防止集泥坑中泥砂淤泥，要经常用水枪在吸水头处冲刷搅动，使排土畅通。12、在水枪冲泥时应注意控制好井格内泥水数量，水枪应直接冲刷土体。当泥水过度时则可调整水枪出水量或暂停冲土。要经常检查吸泥机工作是否正常。13、高压水泵停车时，水枪上的操纵阀门和吸泥机上的逆止阀均应关闭，防止调节水箱内水倒灌入井内。14、当采用泥浆泵排泥时，应做好泥浆泵接力串联技术措施。15、在施工过程中应及时做好各项施工监控工作，特别要注意在沉井下沉影响范围内的地面构筑物和地下管线的沉降观测和现场监护
11、工作。5.2.3 沉井封底当沉井下沉至距设计标高0.1m时，即停止井内排泥浆，使沉井依靠自重下沉至设计或接近设计标高，再经过23d下沉稳定，或经观测在8h内累计下沉量不大于10mm时，即可进行封底。1、封底方法采用内排水封底（干封底），将新老混凝土接触面冲刷干净或打毛，对井底进行修整使成锅底形，由刃脚向井中心呈放射形挖排水沟，再在排水沟上填以卵石作成滤水暗沟，根据沉井内径的大小和涌水量设置多个或一个集水坑。在集水坑内设置一个抽水滤鼓（滤鼓顶面比底板顶面低约200mm），将潜水泵置于滤鼓内排水以便铺一层150500mm厚碎石层，碎石层上浇一层厚约100mm的混凝土垫层，侍垫层达到约50%强度后即
12、可进行钢筋绑扎和混凝土浇筑，混凝土浇筑时由四周向中间推进。侍混凝土达到70%强度后，对集水坑逐个停止抽水，逐个封堵。2、集水坑封堵方法将集水井中水抽干后潜水泵停止抽水，迅速倒入干硬性的混凝土进行封堵并捣实，然后上法兰盘用螺栓拧紧(两法兰盘对接面涂防水油膏)，法兰盘上部再浇筑混凝土与底板顶面平齐。3、抗浮计算受力分析方法计算公式为：K= Q+D（H-2.5）f/0.25ghD2公式中：K为下沉系数，抗浮计算时一般应小于1.15Q为沉井下沉时的自重及外部荷载（KN）D为沉井的外径（m）H为沉井下沉高度（m）为1g为重力加速度h为地下水位与底板底的标高差；f为井壁与土壤间的摩擦系数（KN/m2）（由
13、下表查得）。当下沉范围内土层由不同土层构成时，其平均值按下式计算：f=(f1d1+f2d2+fndn)/(d1+d2+dn)f1、f2fn-各土层与井壁的摩擦系数（KN/m2）（由表5.2.3-3查得）；d1、d2dn-各土层的厚度表5.2.3-3 各土层与井壁的摩擦系数土的种类土和井壁间的摩擦力（KN/m2）土的种类土和井壁间的摩擦力（KN/m2）粘性土24549.0砂卵石17.7294软土9811.8砂砾石147196砂土118245泥浆29495.2.4 控制与观测施工过程中应分别在地面和沉井上设正交的四个观测控制点，发现沉井偏斜时，立即进行纠正。沉井下沉接近设计标高时，应加强观测，防止
14、超沉。1、监测方法监测方法监测项目说明垂球法井筒倾斜在井筒内四个对称点悬挂垂球，观察垂球的垂直度纠偏标尺测定法水平位移井筒倾斜在井筒外壁设四条直线绘出高程标记，对准高程标记设置水平标尺，观测时移动水平标尺并使一端与井壁接触，读出水平位移和高程数，由相临两次读数之差即可求出水平位移和井筒倾斜值水准测量法井筒倾斜在井筒四周设置高程标志，通过水准仪观测各点的下沉高度值2、监测要点在挖土时，随时观测垂直度，发现倾时，立即进行纠正；沉井下沉时应加强位置、垂度和标高的观测，每天至少观测两次，并做好记录；如发现倾斜、位移和扭转应及时纠正，使偏差控制在允许的范围内。3、软弱土层中沉井施工终沉到位标高的控制及后
15、期沉降的控制终沉到位标高的控制就是沉井“抛高值”的控制，应考虑由于某些土质呈流塑状态，沉井不易稳定。当基本上停止出土，在封底过程中以及封底后一个较长时期内，沉井还会继续下沉闷后期沉降入另外当井底关闭后，井壁摩阻力必然会减少，沉井又可能会沉降；沉井内部结构、上部建筑及机电设备通水使用增加的荷载（包括不均布荷载）都会产生沉降值的增加（包括不均匀沉降）。 所以在下沉过程中，要有详细的施工记录，进行分析，特别是初沉阶段以后的下沉情况，要有出土量、出土位置、沉降量、沉降速率、沉降区域（入土深度范围）的报表，画下沉曲线图，在终沉阶段可缓出土及有意停止出土几小时，看沉井自沉的情况，摸索挖土量与下沉量的关系保
16、证终沉速度和精度。过大的后期沉降对设施的正常使用会带来麻烦，采取的措施有加固底板下的土体，提高承载力；甚至有在底板上做钻孔桩，桩与底板连成一体。6 材料及设备6.1 材料6.1.1 水泥、砂、石、外加剂、掺和料、钢筋等应符合国家现行标准。 6.1.2 混凝土的塌落度、强度应符合设计和施工要求。 6.2 主要施工机具设备目前一般使用的泥浆排土沉井下沉施工设备有两种类型：6.2.1 一类为以往惯用的用大型高压水泵供水、水枪破土、水力吸泥机排土系统。主要设备为：高压水泵(扬程120m以上，单机流量130m3h以上为宜)、水枪(喷嘴口径1215mm为宜)，水力吸泥机(喷嘴口径2230mm为宜)、高压输
17、水管路和低压输泥浆管路及调节水箱。需要时还要配置低压取水泵。一般l台高压泵可带动1台水力吸泥机和12台水枪。高压泵和吸泥机的数量视沉井平面尺寸和井格数量而定，一般l个井格配置l套水力吸泥机，1套水力吸泥机配置2台水枪(不移动水枪位置可冲刷井格内各处土体)。高压泵每台功率为90kW150kW，此系统用电量较大。6.2.2 另外，最近几年发展起来的小型水力机械设备系统。高压水泵扬程在l00m左右，单机流量为7l0m3h；小型水枪(有时利用消防用喷头)；可移动立式泥浆泵、输水和泥浆管路有时使用软管。当泥浆泵扬程达不到要求时则采用串联办法来解决。此类系统最大特点是设备功率小，适用于现场供电量较小的情况
18、。同时由于水压较小，在砂性土层较适用，在粘性土层中冲土效果就较差。6.2.3 其他机械1、搅拌机一台 工作容量（L）：2502、振动器一套 国标3、切割机一台 2.2KW4、电焊机一台 BX35005、刨木机一台 1.5KW6、潜污泵二台 50QW37153.07、圈扬机一台 3T8、水准仪一台 9、经纬仪一台6.3 劳动力组织水力排土沉井下沉施工必须采用三班制连续作业。每个班次各工种配备情况如下表6.3电工机修泵房值班测量井上阀门管理井下冲泥其他2人2人1人2人12人每台吸泥机2人2人7 质量控制7.1 质量控制标准7.1.1 施工时，工程质量控制与验收应严格按照国家及有关部门、行业颁发的与
19、本项目有光的各种法律、法规、标准与规范及设计要求：1、建筑工程质量验收统一标准GB 50300-2001；2、建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002；3、混凝土结构工程质量验收规范GB50204-2002；4、地下防水工程施工质量验收规范GB50208-2002；7.1.2 质量控制标准见表7.1.2表7.1.2 沉井的质量检验标准项目序号检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1混凝土强度满足设计要求(下沉前必须达到70%设计强度)查试件记录或抽样送检2封底前，沉井(箱)的下沉稳定mm/8h10水准仪3封底结束后的位置刃脚平均标高(与设计标高比)mm100水准仪刃脚
20、平面中心线位移1%H经纬仪，H为下沉总深度，H10m时，控制100mm之内四角中任何两角的底面高差1%B水准仪，B为两角的距离但不超过300mm，B10m时，控制在100mm之内一般项目1钢材、对接钢筋、水泥、骨料等原材料检查符合设计要求查出厂质保书或抽送检2结构体外观无裂缝，无蜂窝、空洞，不露筋直观3平面尺寸长与宽%0.5用钢尺量，最大控制在100mm之内曲线部分半径%0.5用钢尺量，最大控制在50mm之内两对角线差%1.0用钢尺量预埋件mm20用钢尺量井壁厚度mm15用钢尺量4下沉过程中的偏差高差%1.52.0水准仪，但最大不超过1m平面轴线mm1.5%H经纬仪，H为下沉深度最大应控制在3
21、00mm之内，此数值不包括高差引走的中线位移5封底混凝土坍落度cm1822坍落度测定器注：主控项目3的三项偏差可同时存在，下沉总深度，系指下沉前后刃脚之高差。7.2 质量保证措施7.2.1 沉井(箱)的施工应由具有专业施工经验的单位承担；7.2.2 沉井制作时，承垫木或砂垫层的采用，与沉井的结构情况、地质条件、制作高度等有关。无论采用何种型式，均应有沉井制作时的稳定计算及措施。7.2.3 多次制作和下沉的沉井(箱)，在每次制作接高时，应对下卧层作稳定复核计算，并确定确保沉井接高的稳定措施。7.2.4 沉井采用排水封底，应确保终沉时，井内不发生管涌、涌土及沉井止沉稳定。如不能保证时，应采用水下封
22、底。7.2.5 混凝土浇注前，应对模板尺寸、预埋件位置、模板的密封性进行检验。拆模后应检查浇注质量(外观及强度)，符合要求后方可下沉。浮运沉井尚需做起浮可能性检查。下沉过程中应对下沉偏差做过程控制检查。下沉后的接高应对地基强度、沉井的稳定做检查。封底结束后，应对底板的结构(有无裂缝)及渗漏做检查。有关渗漏验收标准应符合现行国家标准地下防水工程施工质量验收规范GB50208-2002的规定。7.2.6 沉井(箱)竣工后的验收应包括沉井(箱)的平面位置、终端标高、结构完整性、渗水等进行综合检查。8 安全措施8.0.1 施工中应严格执行国家颁发的建筑安装工程安全技术规程的各项规定。8.0.2 在下沉
23、施工开始前应对各项机电设施进行全面安全检查。8.0.3 沉井内应设置工人操作平台，其构造应考虑当沉井突沉时操作平台不被涌土盖没。8.0.4 沉井内各种设施均应架设牢固，井顶四周及大型孔洞均应设有防护栏杆，人员上下用爬梯应装设防护圈。8.0.5 在进行水枪冲土操作时严禁用水枪冲击井壁，栏杆、操作平台等，以防高压水反射伤人。8.0.6 在沉井下沉时，沉井外的一切设备都要拆离井体1m外，防止沉井下沉时侵入界限使平台倒塌和压坏。在井内壁处挂三至四根绳索为安全救护绳。在井内施工必须戴安全帽。在起重和放料斗时起重钩下方不能站人。开挖沉井刃脚，出土要对称，使井体平稳下降。施工人员身体不要贴在井体上，在刃脚施
24、工时不能站在刃脚下施工。刃脚被卡住时用撬杆去撬动，严禁用手伸入刃脚搬移石块。8.0.7 沉井下降时发现大量流砂应进行处理后再施工。偶见流砂和严重涌水，危及人身安全时抓住井内壁绳索自救和呼唤急救。8.0.8 潜水泵应上挂绳索，对潜水泵移位时拖动绳索移位，严禁拉电缆移动潜水泵，以防电缆破裂漏电。8.0.9 沉井口要有防护，防止他人误落井内引起安全事故。9 环保措施9.0.1 在施工现场平面布置和组织施工过程中严格执行国家、地区、行业和企业有关环保的法律法规和规章制度。9.0.2 项目部及施工现场设置连续、密闭的围墙，高度不低于2.3米，围墙外部做简易装饰，色彩与周围环境协调。场地出入口庄重美观，门
25、扇做成密闭不透式。9.0.3 施工现场的设备、构件、材料等必须按施工总平面布置规定的位置设置、堆放，符合施工管理的要求。9.0.4 严格控制人为噪声，进入施工现场不得高声喊叫、乱吹口哨、限制高音喇叭的使用，最大限度的减少扰民，9.0.5 沉井挖土阶段，挖出的土要运到指定的地点；运输车辆驶出施工现场要保持车身清洁；雨季施工期间，在施工现场出口处设冲洗车辆的设备，防止车轮将泥土带出现场。9.0.6 施工排水应排到指定的排放地点，含有泥砂和杂物的废水应进行沉淀和过虑，符合要求后方可进行排放。9.0.7 对进出场道路，旱季注重道路洒水养护，降低粉尘对环境的污染；雨季做好沟渠疏通，防止因雨水剥离道路造成
26、污染。9.0.8 施工现场要做到工完场清，保持整洁卫生、文明施工。10 效益分析泥浆排土沉井(排水)下沉施工法的社会和经济效益是明显的。10.0.1 泥浆排土沉井下沉施工出土效率高，施工速度快(一般1台吸泥机平均每昼夜排土150300m3)。10.0.2 泥浆排土沉井下沉可避免采用大型挖土设备(即使采用，其出土效率也低，台班费用大)。尤其在大面积沉井施工中一般的挖土机械作业半径也达不到。10.0.3 当出土泥浆直接排放入水体后可避免采用大量出土运输车辆，节省大量运输费用和土方排放场地。10.0.4 由于泥浆排土沉井(排水)下沉施工井位偏差容易控制，工程质量也容易保证。11 应用实例本工法成功地
27、应用于泉州市东海城市污水处理厂进水泵房沉井、厦门锦文彩印公司水泵房大型沉井、佳鑫顺环保科技（漳州）有限公司循环水泵房沉井等工程，工程质量满足规范和合同要求。现以泉州市东海城市污水处理厂进水泵房沉井工程为实例。11.0.1 工程概况 由福建泷澄建设集团有限公司承建的泉州市东海城市污水处理厂是由泉州市宏恩环保发展有限公司投资兴建，嘉园环保股份有限公司设计，厦门中建东北监理咨询有限公司监理的一座综合性污水处理厂,该工程位于泉州市丰泽区东海街道办事处冬梅小学的西南侧,占地面积62092,总共12个结构单体，均为框架，剪力墙结构，含6个地下水池，其中粗格栅及进水泵房直径大，埋设深度低。11.0.2 施工
28、情况 该泵房沉井平面尺寸为圆形，直径13.4米，下沉前沉井分三节制作后高度达12m，刃脚底埋深为10.5m。井底地质为淤泥质粘土。安装4套水力吸泥机及8支大水枪，高压泵采用150TSW5型离心水泵(H=150m、Q=155m3h、功率ll0kW)，共3台，其中1台备用。下沉时一般同时使用2台高压水泵。于2010年初下沉施工，扣除停泵时间后在34天内下沉10.5m到位，平均下沉量为30.8cmd，相应的排土量为43.4m3d。沉井封底完成后标高比设计值高4cm，沉井对角最大高差仅1.7cm。11.0.3 工程评价 泉州市东海城市污水处理厂进水泵房沉井工程采用泥浆排土沉井(排水)下沉施工技术，工程完工后，达到了设计要求并加快了施工进度，节约工程费用，经分析计算，缩短工期25%，节约工程造价30%。
