小型沉井机械下沉施工工法G

1、小型沉井机械下沉施工工法1 前言1.0.1在房建化粪池与市政污水接收井、顶管工作井施工过程中，往往采用沉井施工方法，对于较大尺寸的沉井的制作和下沉，均能使用机械化施工，比如有大开挖施工、井内采用小型反铲挖土机挖掘下沉；但由于该类小型沉井，由于本身平面尺寸不大，常规挖土机械无法进入，多采用人工或风动工具挖土下沉，由于其沉井本身深度较深而平面尺寸较小，人工挖土下沉施工存在着工作面狭窄，工作效率低，具有较多的安全隐患，安全风险较大且费用成本较高，施工工期较长。1.0.2经多个工程的实践，利用创新改进的小型沉井机械挖土下沉方法对小型沉井进行施工下沉，能在最短的工期内安全高效地完成合同内容，有效提高工作

2、效率，保障质量安全与合同承诺，施工效果明显；具有技术先进、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，其工法运用已基本成熟，并有明显的社会效益与经济效益。2 工法特点2.0.1利用日立EX200型挖土机，创新改进其工作臂杆，将4.5米的工作臂杆提升至18米长臂，能使其工作臂杆的有效作业深度由原来的2米多增加至9米多，施工灵活便捷，能使其在较小较深的沉井内工作并游刃有余。2.0.2改变传统沉井施工工艺做法，沉井制作与下沉过程更直接更简单、化繁为易、测量监控手段更直观有效。2.0.3以高效安全的机械作业替代普通的人工作业，并减少了沉井下沉挖土中安全平台的搭设、挖土中易产生的涌泥流砂

3、淹井事故及突沉高处坠落物体打击等对人身的伤害，降低了安全风险与安全措施费用的投入，大大缩短施工工期，节约工程成本，提高了作业安全系数。2.0.4将以往地下阴暗的湿作业转变为地上阳光作业，用工少，下沉过程中井下基本不下人、下沉过程中井下无需临时用电设施；施工季节适应性强，可在雨雪天气照常施工。2.0.5机械设备组合灵活，无需另行购置特殊的长臂挖机，几套液压臂杆可随时替换发挥不同的作用，一机多用，节约成本。3 适用范围3.0.1适用于土质为软土、粘土、砂土等（不含孤石、片石）的地质条件。3.0.2适用于房建化粪池与市政污水接收井、顶管工作井、小型消防水池等工程普通机械无法下沉施工、气候条件恶劣、土

4、质较差的小型沉井。4 工艺原理4.0.1利用日立EX200型挖土机械本身液压系统工程与结构条件，改进机械设备，卸除原 4.5米长的臂杆，另行将总长可达18米的加长臂替换改装原有装置，使其工作臂杆的有效作业深度由原来的2米多增加至9米多，组合加长其作业臂杆；但由于工作臂的加长，其臂杆所受弯矩相对增加，因此要相对减小挖斗容量，以保证臂杆所受力矩在其范围内。经实践与计算用0.5立方米以下小挖斗替代原0.8立方米挖斗，如此可维护原有液压系统的可操作性与稳定性，使其挖掘能力与工作功率相匹配。机械创新改进后提升了原机械工作效力与范围，无需进入井内即可对较深的小型沉井进行井内挖土，当土层经不住刃脚的挤压而破

5、裂，沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，并使不产生过大倾斜。4.0.2改变传统沉井施工工艺做法，首节沉井直接浇筑在砼垫层上，省去沉井垫木支设与抽除，首节井筒拆模后即可直接挖土下沉。沉井接高采用凸缝设计，解决了水平接缝处的防水要求，有效避免渗漏水现象。模板采用定型大模板，装拆方便，大大提高其工作效率。沉井外壁四角挂设四个线坠，便于司机观察沉井下沉过程中的倾斜情况，直观简单有效；同时结合经纬仪在沉井角线处进行实时监控，适时纠偏，可保证沉井在下沉过程中不产生过大倾斜或超沉等。5 施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程（见图5.1-1）5.2操作要点5.2.1日立EX200型挖土机械作业臂杆创新改进

6、：维持其原有的液压系统不变，卸下原工作臂与挖斗，重置安装18米长的工作臂杆，因臂杆加长后其挖掘能相对削弱，用0.5立方米的自制小挖斗代替原0.8立方米的挖斗。改进中一定要注意其一次挖掘能力与工作功率的相匹配。5.2.2沉井制作 1、铺设素混凝土垫层：垫层要有足够的厚度，以保证首节沉井制作时垫层不破裂。制作过程中省去传统工艺中采用的垫木，井壁直接制在垫层上，故制作沉井的场地应预先清理、平整和夯实，使沉井在制作过程中不致发生不均匀沉降、倾折或井壁开裂。施工准备（场地平整、放线）挖土12米深、基地夯实 浇筑刃脚下砼垫层安设刃脚铁件、绑扎钢筋支刃脚、井身模板浇筑混凝土、养护挖土机就位图5.1-1拆模、

7、下沉准备工作 机械挖土下沉 沉至设计标高、铺设底板垫层底板防水、绑扎底板钢筋浇筑底板砼（封底）经纬仪旁边监测、纠偏排水 2、钢筋与模板施工1）沉井钢筋一般均为网片，可现场绑扎或在地面预先绑扎成钢筋网后再在节点予以点焊，以保证其整体性，再用吊机就位。2）模板选用定型大模板，其装拆方便，周转速度快；具有足够的强度、刚度与整体稳定性，并确保缝隙严密不漏浆。模板的固定采用对拉螺栓，当井壁有抗渗要求时，对拉螺栓中间设置止水片（见图5.2.2- 1）。图5.2.2-1沉井井壁模板架设图1 -下一节沉井（如有）； 2 - 定型钢模中嵌木条； 3 - 14螺栓； 4 - 2 8围檩； 5 - 顶木； 6 -

8、上水片； 7-模板用搭设脚手架3、沉井混凝土施工1）当土质较好,沉井宜一次性制作完成，然后下沉，对于较高的应先挖除34M，在基坑中一次制作下沉或分节制作分节下沉。2）沉井井壁混凝土应分段对称均匀、连续进行，防止倾斜、裂缝产生；分节浇筑时，第一节砼强度达到70%后，方可进行第二节的浇筑。3）浇筑的井壁混凝土应振捣密实，表面平整、光滑，水平缝处设凸缝，形式如上图所示。5.2.3沉井下沉见图（5.2.3-1）沉井下沉与挖土示意图图5.2.3-1沉井下沉与挖土示意图1 凹槽； 2 刃脚； 3 管孔； 4 井壁； 5 防水企口；6 改造创新后的加长臂杆； 7 -第一节沉井； 8 -挖掘机； 9-改进后的

9、小挖斗1、沉井前应进行井壁外观检查，检查混凝土强度等级的抗渗等级、检查机械设备与测量仪器是否正常。2、沉井下沉施工应按"先中后边、分层对称取土、先高后低、均匀缓慢下沉、及时纠偏"的原则进行操作。3、挖土前要先调整好挖掘机的位置，并在沉井外壁周围弹水平线在沉井外壁四角挂设线坠；挖土时应分层对称均匀进行，一般先在沉井中间开始挖、掘取土，每层约4050CM，形成锅底,然后沿井壁向刃脚方向逐层全面、对称、均匀取土下沉，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，并使不产生过大倾斜。4、弃土应离沉井较远处，避免造成沉井受到偏压，使沉井倾斜。5、在施工过程中及时做

10、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工作。6、沉井下沉接近基底标高约50CM时，应暂停挖土，待下沉较为稳定时，再继续挖至设计标高，防止超挖超沉；沉井下沉到位稳定后应马上进行封底。7、暴雨季节施工，应加强井四周的排水措施，防止雨水浸泡沉井降低井外壁摩阻力，从而导致沉井下沉过程中发生突沉或大幅倾斜。5.2.4沉井下沉中的纠偏措施沉井下沉过程中，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。1、可能产生倾斜的原因主要有: 1）刃脚下土质软硬不均;2）挖土不均，使井内土面高低悬殊; 3）刃脚局部被大石块或其他障碍物搁住;4

11、）井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。5）遇地下涌泥流砂等。6）在饱和软粘土中下沉，常发生“突沉”，一次下沉中幅度过大，极易造成偏斜。2、纠偏措施有:1）加强沉井过程观测和资料分析,发现倾斜及时纠正。 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，使偏斜得到纠正。待其正位后，再均匀分层取土下沉。2）从倾斜高起的一端,或从土质硬的一端挖土,同时向土质软的一端递减挖土深度逐渐开挖,使沉井两端基本保持在同一水平面上,这样沉井就由倾斜逐渐摆平。3）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

12、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。4）遇地下涌泥流砂时，应暂停施工，同时在井四周加强井点排水等措施，待稳定后再行施工。5）如遇刃脚局部被大石块或其他障碍物搁住，则应分析具体情况后，适当配合人工取出障碍物施工。6）增加偏土压或偏心压载进行纠偏：在沉井低的一侧回填砂土，进行夯实，使低的一侧产生较大的偏土压，而在高的一侧挖除部分土体，使两边的土压力差值加大，可以达到沉井纠偏目的。6 材料与设备6.1本工法无需特别说明的材料，沉井下沉主要采用的机具设备见表6.1-16.2劳动力安排或劳动组织(以一个沉井为例):表6.2-1表6.2-1名称EX200挖掘机司机测量

13、人员指挥普工人数(人)1111表6.1-1 机具设备表序号设备名称单位数量备注1经纬仪台2下沉观测2水泵台4备用抽水3泥浆泵台1备用抽泥浆4日立EX200挖掘机台1视工作班组数而定518米以上加长杆台1与改进挖掘机设备配套60.5方小挖斗只1与改进挖掘机设备配套7 质量控制7.1工程质量控制标准7.1.1本工法施工可按照国标建筑工程质量检验标准CBJ301-88(一般沉井工程)或行业标准给水排水构筑物施工及验收规范GBJ141-90（给排水泵房沉井工程）、市政排水渠工程质量检验评定标准GJJ3-90(排水泵站沉井)等有关规定执行。7.1.2沉井允许偏差表（市政排水渠工程质量检验评定标准GJJ3

14、-90）序号项目允许允许偏差检验频率检验方法小型大型范围点数1轴线位移1%H每座4用经纬仪测量2底板高程+40-60+40-60+10·(H-10)4用水准仪测量3垂直度0.7%H1%H2有垂线或经纬度仪检验,纵、横各取1点注:1、表中H为沉井下沉深度（单位：m） 2、沉井的外壁平面面积大于或等于250，且下沉深度H10M，按大型检验；不具备以上的两个条件，按小型检验。7.2质量保证措施7.2.1沉井必须在混凝土强度达到设计强度后才能开始下沉，下沉前作好以下准备工作：     1)井壁外画观测标志，在沉井四角设水准观测点、挂线锤，观测下沉量及平

15、衡情况；在中轴线处设垂直线，观测沉井位移及平衡。     2)拆除模板。     3)挖除表层灰土。  4)下沉前应进行井壁外观检查，检查混凝土强度及抗渗等级，并根据勘测报告计算极限承载力，计算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数（115125），作为判断每个阶段可否下沉，是否会出现突沉以及确定下沉方法及采取措施的依据。下沉系数计算     下沉系数公式：     KQ/(f·h·L)1 (7.2.1-1) 

16、0;   式中Q沉井自重重力     f摩擦系数，软土取9.811.76kN/m2     h最大下沉深度     L沉井外壁周长 摩擦系数取软土的最大值，一般结构沉井自重力下沉系数尚可达到3.0，何况淤泥之中，绝无滞沉问题。存在的问题是下沉深度达到要求时仍会下沉不止，故必须采取控制措施。5)挖掘机司机的选择是沉井下沉质量控制的关键之一，司机的操作技能与熟练程度直接关系到沉井下沉质量的好坏，一定要选择经验相对丰富的司机进行操作。7.2.2 沉井下沉主要质量

17、控制1）沉井下沉中要加强观测，观测方法为在沉井外壁周围弹水平线，井壁外四角各吊线坠一个，对准下部标板来控制。观测时间，每班至少二次，做好记录，接近设计标高时半小时一次。随时掌握分析观测数值，当线坠偏离垂线达50mm或标高差在100mm，应立即纠正。挖土过程中可通过调整挖土标高进行纠偏。2）井壁中的预留孔洞，为防止下沉时泥土和地下水大量涌入井内，影响施工操作，或因每边重量不等重心偏移，使沉井产生倾斜，在下沉前应用砌块进行填塞封闭处理，使之下沉均匀。 3）封底控制：当沉井下沉到设计标高，经23天 ，下沉已稳定，在8h内累计不超过10mm时，即应立即进行沉井封底。8 安全措施8.1施工中应严格执行国

18、家颁发的建筑安装工程安全技术规程、JGJ59-99建筑施工安全检查标准和当地市政工程管理局有关安全的各项规定（除执行国家及本企业规定的常规安全规定外，尚应注意下列诸点要求）。8.2沉井施工前，应查清沉井区域的地质水文气候环境及地下管线地下障碍物情况，摸清对邻近建筑物及管线的影响，并预先采取有效措施，防止在施工过程中出现问题，影响正常施工。8.3沉井下沉施工开始前应对各项机电设施进行全面安全检查，对现场工人进行班前安全交底，挖掘机司机持证上岗，选择经验相对丰富性格相对平和的司机。8.4严格遵循沉井土方开挖程序，控制均匀挖土速度，防止发生突然性下沉。严重倾斜现象，导致人身伤害事故。8.5施工现场操

19、作工人要戴安全帽，穿雨胶鞋。8.6因沉井施工往往在道路工程中居多，故行人车辆影响较为直接，施工现场应设置必要的路障指示与封闭隔断。8.7沉井施工后应在沉井四周设置临边防护与醒目的警示标志，夜间应设红色警示灯。9 环保措施9.1施工前，要先规划好沉井挖泥的的弃土堆放，尽量减少对周围的影响。9.2全部施工过程中,严格控制建筑垃圾、污水、挖土对周围环境的污染。9.3在认真搞好安全文明施工的同时，注意对周围建筑物、道路、树木、人行便道的清洁卫生，土方开挖中，注意泥土落物及时清理。9.4为保护水源，严格控制泥浆水（如有）的排放，泥浆水应经二次沉淀后再排入管网。9.5挖土机械进出施工场地，对出场道路，及时

20、清理污染泥土，保持清洁。9.6施工现场做到工完场清，保持整洁卫生、文明施工。10 效益分析10.1本小型沉井机械下沉施工工法，在不改变施工机械主体液压系统的前提下，无需单独另外购置昂贵的长臂挖掘机，利用工作臂改进创新技术改进施工设备，一机多用。突破以往小型沉井只能采用人工或水力排土的施工方法，以高效安全的机械作业替代普通的人工作业，并减少了沉井下沉挖土中安全平台的搭设、挖土中易产生的涌泥流砂淹井事故及突沉高处坠落物体打击等对人身的伤害，大大降低了安全风险与措施费用。10.2该工法将以往地下作业转变为地上作业，用工及机具材料大大减少，施工速度快，下沉过程中井下基本不下人，具有技术先进、操作简便，

21、劳动强度低、施工安全可靠、下沉质量容易控制等优点。10.3本工法与常规施工方法相比,其不但提高了工作效率, 而且由于工作臂较长弃土较远大大减少了泥土的二次搬运，节省了运输费用。根据以往施工经验，以3米×3米×9米的沉井为例，利用该工法下沉一天平均可以下沉2至3座，而采用普通人工（劳动力安排810人/座）或水力下沉，一座沉井至少需要二至三天。本工法大大缩短了施工工期，安全可靠，节约工程成本，具有明显的社会效益与经济效益。11 应用实例11.1台电住宅小区（南区）室外配套工程11.1.1工程概况：小区室外配套工程,总造价869.5万元，合同工期110天，道路2.5KM，地下排水

22、排污管线5KM，其中化粪池19座，分布较散，长×宽×深=3米×12米×9米，临近建筑物最大距离仅3米，且建筑物外墙均已涂料装饰，业主对该成品保护要求较高不允许一丝污染，地质条件：地表1.6米为粉质粘土，1.6米以下为淤泥质粉质粘土，大开挖施工放坡大易塌方，并严重影响周边建筑物基础的稳定与安全，松木桩或钢板桩围护成本较高又影响总工期，只能采用沉井施工，但沉井施工按常规采用人工挖土施工速度缓慢、安全隐患大，采用水力排土泥水无处可排，采用普通挖掘机无法满足施工要求。面对如此紧张的施工工期与比较窘迫的施工环境，如何环保卫生安全及时高效地完成该项工程成了项目部的一大难题。11.1.2施工情况：项目部经探讨决定采用该工法进行施工，施工过程中沉井下沉顺利且较为稳定，无发生沉井倾斜与突沉现象，用仅一个半月左右的时间就完成了该化粪池的制作与下沉，对周围建筑物无一处污染，无基