复合止水帷幕沉井施工工法

1、 复合止水帷幕沉井施工工法（编号：SZJXGF30-2008）完成单位：深圳市市政工程总公司主要完成人：高俊合、洪鼎、李春雷、邓彬、郭伟1前言工作井及接收井是顶管施工必须的设施。工作（接收）井的施工方法通常以带水作业沉井工法为主。但对于富水深厚砂层等特殊地质条件，带水作业往往无法实现。这就要求，在沉井前，在其周边施工止水帷幕，而一般的单一止水帷幕很难保证效果。为此，我司根据工程实践中，开发了“复合止水帷幕沉井施工工法”。2工法特点2.0.1适用于地下水位高、土质软弱、深厚流砂层，及有硬夹层的地质条件。2.0.2造价低。2.0.3对道路、建（构）筑物、地下管线等周边环境影响小。3适用范围适用于对

2、井周边地面下沉要求严格的地区（如城区），且地下水位高、土质软弱、深厚流砂层，及有硬夹层的地质条件时，顶管工作（接收）井或其他市政工程的竖井施工。4工艺原理先在待施工的井周边施工复合止水帷幕（如搅拌桩+旋喷桩+搅拌桩），再采用施工沉井，即开挖土方、绑扎钢筋、支模、浇筑混凝土，直至到底，再浇筑底板。5工艺流程及操作要点5.1工艺流程5.2操作要点5.2.1深层水泥搅拌桩施工1成桩工艺a）搅拌桩机：PH-5系列深层搅拌桩机及相应的辅助设备（灰浆泵、灰浆搅拌机等）。b）制备水泥浆：按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗。c）预搅下沉：待搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起

3、重机钢丝绳，使搅拌机沿导架搅拌切土下沉，下沉的速度可由电机的电流监测表控制，工作电流不应大于40A。搅拌机下沉时开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转。d）提升喷浆搅拌，搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转,同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。e）重复上、下搅拌，搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空,为使软土和水泥浆搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面，搅拌过程同时喷水泥浆。f）清洗，向集料斗注入适量热水，开启灰浆泵、清洗全部管线中的残存水泥浆，直到基本干净,并将粘附在搅拌头上的杂物清洗干

4、净。g）移位，重复上述a）-f）步骤，再进行下一根桩的施工。2施工质量保证措施为保证施工质量，在施工中严格按设计要求和有关施工规范、规程进行。从原材料进场开始至搅拌桩施工结束的每一道工序都严把质量关。搅拌桩施工中尤其要抓好以下方面：a）施工前现场地面应予平整，必须清除地上地下一切障碍物。b）开机前必须调试，检查桩机运转和输料管畅通情况。c）施工时，设计停浆（灰）面应高出操作面标高0.5米，在开挖时应将该施工质量较差段挖去。d）保证垂直度：设备就位后，必须平整，确保施工过程中不发生倾斜、移动。要注意保证机架和钻杆的垂直度，其垂直度偏差不得大于1%。施工中采用吊锤观测钻杆的两个方向垂直度和用平水尺

5、测量机架的调平情况，如发现偏差过大，及时调整；e）桩机桩位必须对中，对中偏差不得大于2厘米；桩径偏差不得大于4%。f）水泥浆不得离析。制备好的水泥浆不得有离析现象，停置时间不得超过2个小时。若停置时间过长，不得使用；g）施工前确定搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间。用流量泵控制输浆速度，使注浆泵出口压力保持在0.4-0.6MPa，并使搅拌提升速度与输浆速度同步进行。h）严格按设计确定的参数控制喷浆量和搅拌提升速度。为保证施工质量、提高工作效率和减少水泥浪费，应尽量连续工作。输浆阶段必须保证足够的输浆压力，连续供浆。一旦因故停浆，为防止断桩和缺浆，应将搅拌头下沉到停浆点0

6、.5米以下，待恢复供浆后再喷浆搅拌；如停工40分钟以上，必须立即进行全面清洗，防止水泥在设备和管道中结块，影响施工；i）严格控制搅拌时的下沉和提升速度，以保证加固范围内每一深度得以充分搅拌；确保桩身强度和均匀性：j）深层搅拌施工中采用少量多次喷浆的方法，保证四次搅拌，搅拌过程中均喷水泥浆；k）施工中，如因地下障碍物等原因使钻杆无法钻进时，应及时通知监理、设计人员，以便及时采取补桩措施，以保证施工质量；l）严格按照设计的水灰比配制浆液，配制好的浆液必须过滤；m）水灰比控制：根据水泥用量计算每槽用水量，在储水罐上做好标志，在施工中严格做好计量工作。n）制备好的浆液不得离析，泵送必须连续，拌制浆液的

7、罐数固化剂和外加剂的用量以及泵送浆液时间等应有专人记录。o）施工记录必须详尽完善：施工记录必须有专人负责，深度记录误差不得大于10cm，时间记录误差不得大于10秒钟。施工中发生的问题和处理情况，均须如实记录，以便汇总分析；p）施工中应经常检查施工用电及机械情况，发现问题及时修理。5.2.2高压旋喷桩根据工程地质资料，如有回填建筑垃圾及块石的地层，采用施工单排三重管高压旋喷桩作为止水帷幕较合理。施工中为了保证成桩质量及满足止水效果，采取跳桩施工。施工参数如下：成桩直径三800mm,钻孔深度超过结构物底标高并进入黏土不透水层，要求水压三25Mpa、气压三0.6Mpa、浆压三0.5Mpa；成桩搭接2

8、20cm。1旋喷桩施工基本原理三重管高压旋喷桩成桩的基本原理是：使用输送水气浆三种介质的三重注浆管在以高压泵等高压产生装置，以大于25兆帕的高压水喷射流对桩孔周围土体进行切割，并以环绕0.6MPa左右的圆筒状气流共同喷射冲切土体，使土体形成较大的空隙，然后以0.55Mpa左右的水泥浆液进行填充。喷嘴做摆动旋转的提升运动，最后便在土中凝固形成与设计相符合的固结体。2三重管旋喷桩施工顺序如下：孔位放点f地质钻机就位钻孔f钻至设计深度f台车移位至成孔位置f放入三管至设计深度同时送水、气、浆f旋喷提升或摆喷提升f成桩、移机拔管f回灌浆f下一孔操作1）钻机就位：将钻机移至设计的孔位上，使其钻杆轴线垂直对

9、准钻孔中心位置。2）钻孔：利用XY1型地质钻机以泥浆循环护壁钻进，孔径130mm。孔位偏差不大于5cm,对实际孔深、孔位和每个钻孔内的地下障碍物如与工程地质报告不符等情况均应详细记录。3）成孔后、移开钻机，台车就位，将三重管插入钻孔至设计深度，在插入喷管前先检查高压水与空气喷射情况以及各部位密封是否可靠，然后插入孔内，如因塌孔可清水下管。4）制浆旋喷成桩：a、插入三重管的同时在浆池内制浆，浆液为425号普通硅酸盐水泥，水灰比按1：1并掺入12%的水玻璃同水泥一起搅拌成浆。b、试喷射，下三管前，先做高压水射水试验，等水压力符合要求即可进行下一道工序施工。c、旋喷过程中，冒浆量应小于25%。d、若

10、冒浆量过大，可采取加快提升速度及减少送浆量解决。e、相邻两桩施工时间间隔不小于48小时，间距不小于2米，因此本工程采用跳孔施工，即三序孔施工。5.2.3沉井施工1基坑开挖经监理工程师认可的基坑开挖边线确定后，即可进行挖土工序的施工。挖土采用1米3的单斗挖掘机，并与人工配合操作。基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整和干燥，在底部四周设置排水沟与集水井相通，集水井内汇集的雨水及地下水及时用水泵抽除，防止积水而影响刃脚垫层的施工2刃脚垫层施工。刃脚垫层采用砂垫层和混凝土垫层共同受力。砂垫层厚度H可采用如下计算公式计算：N/B+y砂HWo根据计算结果，无论是工作井还是接收井，砂垫层厚度H均为30（厘米）

11、。砂垫层采用加水分层夯实的办法施工，夯实工具为平板式振捣器。混凝土垫层厚度可按下式计算公式计算：h=（G0/Rb）/2根据计算结果，混凝土垫层厚度h为1015厘米（工作井为15厘米，接收井为10厘米）。混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。3立井筒内模和支架。由于顶管沉井高度达8米左右，因此，井身混凝土分三节浇捣，内模同样分三节安装。井筒模板采用组合钢模与局部木模互相搭配，以保证内模的密封性。刃脚踏脚部分的内模采用砖砌结构，宽度与刃脚同宽。井身内模支架采用空心钢管支撑。钢管支架必须架设稳固，如有必要，可采用对顶支架，增加内模的稳定性。4钢筋绑扎。钢筋绑扎完成后，应上报监

12、理工程师进行隐蔽验收。隐蔽验收合格后，方可进行立外模。5立外模和支架钢筋绑扎验收后，应进行架立外模和支架。井壁内外模用穿心螺栓固定，穿心螺栓采用16的圆钢，中间设置止水片，两端设置铁片控制井壁厚度尺寸，圆钢两端头上铰成螺纹，用定制钢螺帽固定，拆模时拆去钢螺帽，割去外露部分，再用同标号防水砂浆二度抹平，确保不会渗水。外模支架必须稳、牢、强，保证在浇捣混凝土时，模板不变形，不跑模。6浇筑混凝土井身浇捣混凝土可分若干段浇捣，一次下沉。也可分段浇筑，分段下沉。先浇捣刃脚部分，再浇筑井体的二分之一部分，最后浇筑剩余部分。采用分段浇捣混凝土时，严格按规范要求做好施工缝。施工缝做成凸缝，并在后浇时将连接处的

13、混凝土凿毛，并用水清洗干净，浇捣时先用1:2的水泥砂浆座浆，然后轻倒第一层混凝土并振捣密实，以免形成蜂窝，影响沉井的质量。在混凝土浇捣过程中，还应做好混凝土的试块工作，保证质保资料的完善。在井身较短及条件许可的情况下，也可根据情况作一次浇筑。7养护及拆模混凝土浇捣完成后应及时养护，一般采用覆盖浇水法养护。在养护过程中，对混凝土表面需浇水湿润，严禁用水泵喷射而破坏混凝土。养护时应确保混凝土表面不会发白，至少养护七天以上。养护期内，不得在混凝土表面加压、冲击及污染。在拆模时，应注意时间和顺序。拆模时间控制在混凝土浇捣后的12天内进行，过早或过晚的拆模对混凝土的养护都是不利的；拆模顺序一般是先上后下

14、，小心谨慎，以免对混凝土表面造成破坏。对于分段浇捣混凝土部位，应保留最后一排模板，利于向上接模。混凝土浇捣完成后应及时养护，养护方法可采用自然养护和塑料膜覆8凿除垫层、挖土下沉沉井下沉需待混凝土强度达到设计要求后，方可开始挖土下沉。下沉时，应先凿除刃脚下的混凝土垫层及砖砌内模。挖土工具采用反斗式挖机挖土吊出井外。沉井挖土顺序应中间稍低于四周，沉井内的挖土高差控制在1米以内，禁止深锅底挖土，防止沉井突沉造成沉井倾斜的危险。另外，井壁外的灌砂必须均匀充实，使沉井下沉时四周摩阻力相近，均匀下沉。沉井下沉时，应防止倾斜，发现问题及时纠偏，若沉井下沉有困难时应另外想办法，不准大量挖深，造成突沉。沉井挖土

15、采用三班制进行连续作业，中途不停顿，确保沉井连续、安全地下沉就位。当刃脚距离设计标高在1.5米时，沉井下沉速度应逐渐放缓，挖土高差控制在50cm内，当沉井接近标高时，应预先做好止沉措施。止沉措施可采用在刃脚四周间隔挖出设计标高的槽，填入方木，并应注意抛高系数，禁止超沉和超挖。9沉降观察沉井在下沉过程中，必须随时测定沉井标高，确保均匀下沉，并做好沉井下沉记录。沉井下沉至设计标高（包括抛高）后，应先清除表面浮泥等杂物，超挖的土方必须用碎石夹砂填实，不得用土填，井内不得有积水，并确保井点的正常工作，不允许发生停泵，同时加强对水位的观测，保证降水要求，地下水位必须距离垫层50cm以下。底板与刃脚的接触

16、面，必须将表面混凝土全部凿毛并露出石子，便于新老混凝土的结合。当沉井在8小时内的累计下沉量不大于10mm时，方可铺设碎石层及浇捣C20素混凝土底板垫层在铺筑碎石层时，应确保井底内无积水、无流砂、无翻浆等现象。碎石层应做到平整，无坑塘，必要时应用水平仪抄平，保证碎石层的水平。碎石层铺筑完成后，即可在其上浇捣素混凝土垫层。在铺筑素混凝土垫层后，应保证表面平整，无地下水上冒现象。10、绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土在素混凝土垫层完成后，就可在其上绑扎底板钢筋。钢筋在绑扎时，应保证刃脚钢筋与底板钢筋的连接、上下两层钢筋的间距，并将刃脚混凝土的表面凿毛露出石子，便于刃脚混凝土与底板混凝土的结合。底板混凝土

17、浇捣完成后应及时养护，确保其表面不会露白，并应防止阳光及温差的剧烈变化，以免底板出现收缩裂缝，影响沉井的施工质量和使用功能。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机具设备序号设备名称设备型号单位数量用途1深层搅拌桩机PH-5单位1施工内外排搅拌桩高喷台车SGP-3A型台1高压水泵SD3-3型台12钻机XXY-100型台1施工旋喷桩3卧式搅拌机WJG-80型台14注浆泵BW-150型台15卷扬机台1挖土6钢筋弯曲机台1钢筋加工7钢筋切割机台1钢筋加工8电焊机台1钢筋加工9混凝土搅拌机台16

18、.3劳动力组织序号单项工程所需人数备注1搅拌桩82旋喷桩83挖土124钢筋加工帮扎65模板支设66混凝土浇筑87质量控制7.0.1搅拌桩、旋喷桩施工质量应满足建筑基坑支护技术规程（JGJ120）要求。0.2现浇混凝土，应符合混凝土结构工程施工质量验收规范（GB-50204）。8安全措施8.0.1高空作业应当满足建筑施工高处作业安全技术规程（JGJ80）。0.2特种作业人员应当持证上岗。8.0.3现场临时用电，应符合施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-2005）。9环保措施9.0.1现场设置泥浆池，存储搅拌桩和旋喷桩产生的废浆和泥浆。9.0.2避免安排在夜间进行，减少噪音扰民。10效益分析复合止水帷幕沉井解决了对井周边地面下沉要求严格的地区（如城区），且地下水位高、土质软弱、深厚流砂层条件下，普通沉井无法下沉的困难。对周边道路等影响很小，尽管比普通的沉井工法增加了止水帷幕，但该止水帷幕不仅起到止水作用，还可起到挡土作用，可降低沉井的配筋，总体造价与普通沉井相当。但解决了普通沉井无法解决的问题，具有显著的经济效益和社会效益。11应用实例实例一：该工法已应用于湛江市霞山污水管网工程A标和B