水工程构筑物施工54

第4章水水工工程程构构筑筑物物施施工工（续1）4.3沉井施工4.3.1概述什么叫沉井井施工？在开挖土方方的过程中中，将事先先制作好的的井筒或现现场制作的的井筒沉入入设计的地地下深度，，并服务于于设计的目目的。1)沉井施工的的作用沉井施工是是修筑地下下工程和深深埋基础工工程的重要要施工方法法之一。在给水排水水工程中,沉井施工常常用于:取水构筑物物、排水泵泵站、大型型集水井、、盾构和顶顶管工程的的工作井施施工等。2)沉井施工的的主要特点点(1)沉井壁可作作为深埋构构筑物的墙墙壁,并能起到挡挡土、挡水水的作用,节约支撑用用料。(2)占地面积少少,并能节约大大量的挖方方。(3)施工过程对附近的构构筑物影响响小。(4)适于地下水水位高,涌水量大的的情况进行行施工。3)沉井施工的的一般操作作程序井筒预制井井筒就位开开挖土方井筒下沉：：(1)井筒一般预预制(接地或现场场附近)。(2)井筒沉放好好以后,即可在筒内内挖土。(3)井筒依靠自自重下沉。。(4)达到设计深深度后,浇筑混凝土土垫层和底底板.沉井下沉的的深度,一般为7-20m。4.3.2沉井的一般般构造沉井的组成成部分包括括:井筒:一般为钢混混结构,也可用其他他材料,必须有较大大强度（抗抗拉、剪、、压）。刃脚:其作用是井井筒下沉时时减少切土土阻力,刃脚部分可可用角钢加加固。横梁、隔墙墙等：横梁是为为了增加井井筒的刚度度而设，也也可作为隔隔墙。底板：是沉井下下部与井壁壁连接的整整体部分，，底板与井井壁预留的的凹槽契合合连接。沉井的类型型有:单孔、多孔孔、圆形、、矩形、菱菱形、阶梯梯型等。4.3.3沉井的施工工计算1）摩阻力的的计算以圆形井筒筒为例计算算土体作用在在沉井外壁壁上单位面面积上的摩摩阻力f（KN/m2）可由现场测测定，或参参照有关资资料确定。。土壤的类别F（KN/m2）砂卵石砂砾石砂土硬塑粘性土可塑软塑粘性土流塑粘土、粘土18－3015－2012－2525－4912－2510－12表土体作用在在沉井外壁壁的单位面面积上的摩摩阻力当沉井穿过过多层不同同类别的土土层时，可可按下式取取其加权平平均值式中：－第I层的单位面面积摩阻力力（））－第I层土的厚度度（m）n－土的层数土体作用在在沉井上的的总摩阻力力为式中：－井筒下沉沉高度－沉井刃脚脚外壁直径径（m）f－刃脚壁单位位面积摩阻阻力（））h－刃脚高度2）沉井下沉计计算沉井按自重重下沉设计计，必须满满足式中：－沉井自重重（）－沉井承受受的水的浮浮力（）－沉井外壁壁承受的土土的总摩阻阻力（）－下沉系数数（取1.05－1.15）（过小难难下沉，过过大沉降快快！）3）沉井内涌水水量计算式中：－沉井内涌涌水量（））－土的渗透透系数（））－地下水面面至沉井底底的深度（（m）－沉井刃脚的的周长（m）q－单位长度渗渗透量土层类别渗透系数（m/d）砂卵石、砂砾石砂土砂质粘土粘质粘土粘土100－5005－1000.05－0.10.1－0.5<0.005渗透系数经经验值4.3.4沉井的施工工1）沉井施工的的顺序一般有两种种方法：一次制作一一次下沉（井筒一次次制作完毕毕）井筒制作与与下沉交替替进行一次下沉的的施工顺序序施工准备－－井筒制作作－挖土、、下沉－浇浇筑底板－－养护－井井内及上部部施工2）沉井下沉沉井下沉准准备（1）拆除井筒筒刃脚模板板及垫木；；（对称））（2）封堵井壁壁所有预留留空洞，并并在外壁用用水泥砂浆浆抹面（3）安装并检检查降、排排水系统（4）井筒放线线定位（四四个方向））（5）备好下沉沉时需要的的挖土，出出土、运土土机械、设设备（6）设置沉降降变形观测测点下沉施工方方法：（1）排水挖土土下沉法适用于涌水水量较小，，沉井所穿穿过的土层层相对稳定定，且排水水总量对附附近构筑物物或管线不不会有影响响。排水方法有有：明沟排水法,井点排水法法,挖土方法：：无论采用何何种方法，，其基本要要求是：从从中心往四四周挖，分分层均匀向向下，靠近近刃脚时，，必须对称称地均匀开开挖。每次次挖深控制制在30cm左右。中央央部分的土土面始终高高于四周土土方30cm以上。排水挖土下下沉法的主主要优点：：井内保持相相对直观的的感觉，施施工操作方方便；沉井井过程清楚楚，可尽早早发现可能能出现的问问题。（2）不排水挖挖土下沉当涌水量很很大，或采采用降水施施工会影响响附近构筑筑物安全时时，则带水水下沉施工工。ａ.抓斗挖土抓斗在井筒筒中央挖土土，使之形形成锅底状状，当挖深深超过刃脚脚1－1.5m时，刃脚会会将其下的的土挤向井井中央而下下沉。ｂ.高压水枪挖挖土用高压水枪枪冲刷井底底的土层，，使之形成成泥浆，井井筒下沉。。泥浆用泵泵或吸泥机机排出。水水泥冲挖时时，也应距距刃脚一定定距离。（3）配重下沉沉当井筒的自自重小于沉沉井外壁与与土体之间间的摩擦力力时，可在在沉井上配配重（g）加载，使之之下沉：（4）触变泥浆浆套沉井在井壁与土土体之间注注入触变泥泥浆，形成成环套状，，以减少井井筒与土体体之间的摩摩擦力。3）井筒下沉沉观测观测要点（1）在挖土时，，要随时观观测井筒垂垂线的垂直直度；（2）对沉井位置置、标高、、垂直度进进行综合观观测，每班班至少两次次，并详细细记录；（3）一旦发现倾倾斜、位移移，应及时时进行纠偏偏。井筒垂线倾倾斜度观测测在井筒内侧侧的四个方方向分别设设4个垂球，垂垂球锥尖对对准表盘中中心。据垂垂球偏离表表盘中心及及偏离方位位即可确定定井筒的倾倾斜情况。。沉井下沉量量观测利用沉井外外面地下与与轴线位置置先设置水水平指示标标尺，每次次下沉前后后分别测读读井筒高程程。也可以用水水准仪或激激光水平仪仪进行测量量。4）沉井的纠纠偏沉井倾斜（1）倾斜的原因因a．沉井四周土土质不均匀匀b．井内挖土不不均匀c．刃脚局部遇遇障碍物d．沉井四周的的荷载不均均匀（2）纠偏方法法a.挖土纠偏：：在下沉慢慢的一侧多多挖土。b.射水纠偏：：在下沉慢慢的一侧沉沉井筒外壁壁注射压水水，使之成成为泥浆，，减少压力力。c.局部增荷纠纠偏：用铁铁块或砂袋袋在下沉慢慢的一侧加加荷载。d.排障纠偏：：取出刃脚脚下的障碍碍物。e.调整井筒外外的荷载（（为弃土、、堆物等））5）防止下沉沉过快的措措施下沉过快的的原因（1）遇软弱土层层，有时不不挖土也下下沉（2）沉井外壁的的土体遭受受水浸泡（3）遇土洞等等处理方法（1）减少挖土量量、控制下下沉速度（2）事先对软土土层进行加加固（3）在井筒外壁壁四周加粗粗糙填料，，或夯实土土层（4）施工方法改为不排水水下沉，使使井筒增加加浮力。4.3.5沉井封底1）排水封底（（干封底））一般采用快快硬水泥封封底，但地地下水涌上上的时间要要有4h（排水措施施）。2）不排水封底底（带水封封底）用混凝土导导管法施工工（出水口口）。4.4管井施工管井是垂直直安装在地地下的取水水构筑物，，用于收集集（或连通通）地下水水，提供洁洁净水源。。管井的构造造包括：井井壁管、滤滤水器、沉沉淀管、填填砾层和井井口封闭层层。4.4.1管井的施工工方法机械钻井：：专用钻机，，深度可以以达到30米；适合岩石地地区施工。。人工凿井：：采用人工方方法挖掘，，深度在10米左右；适合在河床床阶地施工工。1、管井施工工顺序1）施工准备备井位选择：：含水层、、障碍物、、周围环境境条件准备：：水、电、、路、通讯讯、地基材料准备：：砾石、黏黏土、管材材、钻具、、油品等配套设施：：泥浆池、、沉淀池2）护壁与冲冲洗（1）泥浆护壁壁作业泥浆的作用用：在凿过程中中，泥浆循循环可以起起到护壁、、携砂、冷冷却和润滑滑的作用。。泥浆采用黏黏土调配而而成，一般般黏土矿物物成份越多多，含砂量量越少，起起使用效果果就越好。。泥浆的制备备：首先用洁净净淡水浸泡泡1小时；确定泥浆的的合理配方方；用泥浆搅拌拌机进行搅搅拌；调配需要的的多种泥浆浆备用；可投加适量量碱来调节节泥浆黏度度；可投加适量量重晶石来来调节泥浆浆密度。泥浆的使用用：遇易坍塌岩岩层时，使使用密度相相对大的泥泥浆；随时观察泥泥浆的指标标，调整泥泥浆配比；；保持钻井口口泥浆面不不低于地面面50cm；要防止泥浆浆堵塞含水水层，影响响取水。（2）套管作业业护壁套管下沉的的方法：自重下沉：：浅井、松松散岩石；；人力下沉：：旋转、锤锤击千斤顶助力力下沉：提提升——重力下沉套管适应条条件：泥浆护壁无无效的地层层施工；井深较浅的的条件；采用半机械械化施工时时；施工缺水的的地区施工工。套管护壁的的特点：护壁效果好好；无需用水操操作；可保证含水水层的透水水性；可实现分层层抽水。需要大量套套管；造价成本高高；施工技术要要求高。（3）清水水压压作业护壁壁工作原理：：向钻井孔中中注入水，，并形成一一定的压力力，使之平平衡井孔中中土的压力力和地下水水的压力，，并使井壁壁产生向外外的压力，，从而达到到护壁的目目的。主要特点：：适合用于结结构稳定的的粘性土和和松散地层层；施工地点水水源充足；；施工简单；；钻井和洗井井效率高；；成本相对较较高；护壁效果不不长久。3）凿井机械械与钻进（1）冲击钻进进*线索式冲冲击钻机*钻杆式冲冲击钻机（2）回转钻进进（3）锅锥钻进进4）井管的安安装工作步步骤（1）准备工作作（2）下管（3）填砾石与与井管外封封闭5）洗井、抽抽水实验与与验收（1）洗井清除井筒内内的岩屑和和泥浆，排排除滤水管管周围含水水层中的细细颗粒的工工作称之为为洗井。洗井的作用用是：疏通通地下含水水层，增大大滤水管周周围的渗透透性能，减减少进水的的阻力，延延长管井的的使用寿命命。（2）抽水试验验评价已竣工工管井的产产水能力和和出水水质质，为取水水施工及运运行提供依依据。抽水试验需需要获取的的信息包括括：单位时时间出水量量、连续出出水时间、、最大产水水能力、水水位变化等等参数。（3）管井验收收*验