【摘 要】 沉井下沉施工过程受工艺及地质与外部条件影响较多,容易产生一些突发问题,本文就不排水下沉法可能产生的突发问题进行了罗列梳理,并对问题产生的原因进行了分析,针对分析的原因提出了相应的处治对策。
【关键词】 不排水下沉;常见问题;原因;对策
【中图分类号】 TU721.2 【文献标识码】 B 【文章编号】 1727-5123(2013)06-048-02
1 工艺概况
沉井基础是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种型式。是先在地表制作成一个井筒状的结构物(沉井),然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土,使沉井在自重作用下逐渐下沉,达到预定设计标高后,再进行封底,构筑内部结构。广泛应用于桥梁、烟囱、水塔的基础;水泵房、地下油库、水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的工作井。技术上比较稳妥可靠,挖土量少,对邻近建筑物的影响比较小,沉井基础埋置较深,稳定性好,能支承较大的荷载。
沉井下沉方法主要包括排水下沉、不排水下沉、不排水钻吸法下沉及连续沉井等四种。其中比较常见的为排水下沉、不排水下沉两种,下沉过程中受工艺及地质影响均会出现较多突发问题,本文仅对不排水下沉工艺可能出现的问题进行分析并处治。
2 常见问题
不排水下沉法即在沉井下沉时不排除下沉井工作面的地下水的方法,受施工条件及地质情况影响,常见问题主要包括以下方面:
2.1 下沉困难:沉井被搁置或悬挂,下沉极慢或不下沉。
2.2 下沉过快:沉井下沉速度超过挖土速度,出现异常情况。
2.3 突沉:沉井下沉失去控制,出现突然下沉的现象。
2.4 倾斜:沉井垂直度出现歪斜,超过允许限度。
2.5 偏移:沉井轴线与设计轴线不重合,产生一定的位移。
2.6 遇障碍物:沉井被地下障碍物搁置或卡住,出现不能下沉的现象。
2.7 遇流砂:井外土粉砂涌入井内的现象,造成沉井突沉、偏斜或下沉过慢或不下沉等现象。
2.8 超沉:沉井下沉超过设计要求的深度。
3 原因分析
3.1 下沉困难原因分析。
3.1.1 井壁与土壁间的摩阻力过大。
3.1.2 沉井自重不够,下沉系数过小。
3.1.3 遇有地下管道、树根等障碍物。
3.1.4 遇流砂、管涌。
3.2 下沉过快原因分析。
3.2.1 遇软弱土层,土的耐压强度小,使下沉速度超过挖土速度。
3.2.2 长期抽水或因砂的流动,使井壁与土间摩阻力减小。
3.2.3 沉井外部土体液化。
3.3 突沉原因分析。
3.3.1 锅底挖得太深,沉井暂时被外壁摩阻力和刃脚托住.使处于相对稳定状态,当继续挖土时,土壁摩阻力达极限值,井壁阻力因土的触变性而突然下降,发生突沉。
3.3.2 流砂大量涌入井内。
3.4 倾斜原因分析。
3.4.1 沉井刃脚下的土软、硬不均。
3.4.2 没有对称地凿除混凝土垫层或没有及时回填夯实;井外四周的回填土夯实不均。
3.4.3 没有均匀挖土,使井内土面高差悬殊。
3.4.4 刃脚下掏空过多,沉井突然下沉,易于产生倾斜。
3.4.5 刃脚一侧被障碍物搁住,未及时发现和处理。
3.4.6 排水开挖时,井内一侧涌砂。
3.4.7 井外弃土或堆物,井上附加荷重分布不均,造成对井壁的偏压。
3.5 偏移原因分析。
3.5.1 大多由于倾斜引起的,当发生倾斜和纠正倾斜时,井身常向倾斜一侧下部产生一个较大的压力,因而伴随产生一定位移,位移大小,随土质情况及向一边倾斜的次数而定。
3.5.2 测量定位差错。
3.6 遇障碍物原因分析。
3.6.1 沉井下沉局部遇孤石、大块卵石、地下沟道、圬工、管线、钢筋、树根等,造成沉井搁置、悬挂,难以下沉。
3.7 遇流砂原因分析。
3.7.1 井内锅底开挖过深,井外松散土涌入井内。
3.7.2 井内表面排水后,井外地下水动水压力把土压入井内。
3.7.3 爆破处理障碍物,井外土受振进入井内。
3.7.4 挖土深超过地下水位0.5m以上。
3.8 超沉原因分析。
3.8.1 沉井下沉至最后阶段,未进行标高观测。
3.8.2 下沉接近设计深度,未放慢挖土下沉的速度。
3.8.3 遇软土层或流砂,使下沉失去控制。
4 处治对策
4.1 下沉困难处治。
4.1.1 在井顶均匀加铁块或其他荷重。
4.1.2 挖除刃脚下的土。
4.1.3 不排水下沉改为排水下沉,以减少浮力。
4.1.4 在井外壁装置射水管冲刷井周围土,减少摩阻力。
4.1.5 在井壁与土间灌入触变泥浆或黄土,降低摩阻力。
4.1.6 清除障碍物;控制流砂、管涌。
4.2 下沉过快处治。
4.2.1 可用木垛在定位垫架处给以支承,并重新调整挖土,在刃脚下不挖或部分不挖土。
4.2.1 在沉井外壁间填粗糙材料,或将井筒外的土夯实,加大摩阻力,如沉井外部的土液化发生虚坑时,可填碎石处理。
4.3 突沉处治。
4.3.1 适当加大下沉系数,可沿并壁注一定的水,减少与井壁的摩阻力。 4.3.2 控制挖土,锅底不要挖太深;刃脚下避免掏空过多。
4.3.3 在沉井梁中设置一定数量的支撑,以承受一部分土反力。
4.3.4 控制流砂现象发生。
4.4 倾斜处治。
4.4.1 加强沉井过程中的观测和资料分析,发现倾斜要及时纠正。
4.4.2 分区、依次、对称、同步地凿除混凝土垫层,及时用砂或砂砾填夯实。
4.4.3 在刃脚高的一侧加强取土,低的一侧少挖土或不挖土,待正位后再均匀分层取土。
4.4.4 在刃脚较低的一侧适当回填砂石或石块,延缓下沉速度。
4.4.5 在井外深挖倾斜反面的土方,回填到倾斜一面,增加倾斜面的摩阻力。
4.4.6 不排水下沉,在靠近刃脚低的一侧适当回填砂石;在井外射水或开挖,增加偏心压载,以及施加水平外力等措施。
4.5 偏移处治。
4.5.1 控制沉井不再向偏移方向倾斜。
4.5.2 有意使沉井向偏位的相反方向倾斜,当几次倾斜纠正后,即可恢复到正确位置或有意使沉井向偏位的一方倾斜,然后沿倾斜方向下沉.直至刃脚处中心线与设计中线位置相吻合或接近时,再将倾斜纠正。
4.5.3 加强测量的检查复核工作。
4.6 遇障碍物处治。
4.6.1 遇较小孤石,可将四周土掏空后取出;较大孤石或大块石、地下沟道、圬工等,可用风动工具或用松动爆破方法破碎成小块取出,炮孔距刃脚不少于50cm,其方向须与刃脚斜面平行,药量不得超过200g,并设钢板防护,不得用裸露爆破;钢管、钢筋、树根等可用氧气烧断后取出。
4.6.2 不排水下沉,爆破孤石,除打眼爆破外,亦可用-管在孤石下面掏洞,装药破碎吊出。
4.7 遇流砂处治。
4.7.1 挖土避免在刃脚下掏挖,以防流砂大量涌入,中间挖土也不宜挖成锅底形。
4.7.2 穿过流砂层应快速,最好加荷,如抛大块石增加土的压重,使沉井刃脚切入土层。
4.7.3 采用深井或井点降低地下水位,防止井内流淤;深井宜安置在井外,井点则可设置在井外或井内。
4.7.4 采用不排水法下沉沉井,保持井内水位高于井外水位,以避免流砂涌入。
4.8 超沉处治。
4.8.1 沉井至设计标高,应加强观测。
4.8.2 在井壁底梁交接处设置承台(砌砖),在其上面铺方木,使梁底压在方木上,以防过大下沉。
4.8.3 沉井下沉至距设计标高0.1m时,停止挖土和井内抽水,使其完全靠自重下沉至设计标高或接近设计标高。
4.8.4 避免涌砂发生。
【摘 要】 沉井下沉施工过程受工艺及地质与外部条件影响较多,容易产生一些突发问题,本文就不排水下沉法可能产生的突发问题进行了罗列梳理,并对问题产生的原因进行了分析,针对分析的原因提出了相应的处治对策。
【关键词】 不排水下沉;常见问题;原因;对策
【中图分类号】 TU721.2 【文献标识码】 B 【文章编号】 1727-5123(2013)06-048-02
1 工艺概况
沉井基础是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种型式。是先在地表制作成一个井筒状的结构物(沉井),然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土,使沉井在自重作用下逐渐下沉,达到预定设计标高后,再进行封底,构筑内部结构。广泛应用于桥梁、烟囱、水塔的基础;水泵房、地下油库、水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的工作井。技术上比较稳妥可靠,挖土量少,对邻近建筑物的影响比较小,沉井基础埋置较深,稳定性好,能支承较大的荷载。
沉井下沉方法主要包括排水下沉、不排水下沉、不排水钻吸法下沉及连续沉井等四种。其中比较常见的为排水下沉、不排水下沉两种,下沉过程中受工艺及地质影响均会出现较多突发问题,本文仅对不排水下沉工艺可能出现的问题进行分析并处治。
2 常见问题
不排水下沉法即在沉井下沉时不排除下沉井工作面的地下水的方法,受施工条件及地质情况影响,常见问题主要包括以下方面:
2.1 下沉困难:沉井被搁置或悬挂,下沉极慢或不下沉。
2.2 下沉过快:沉井下沉速度超过挖土速度,出现异常情况。
2.3 突沉:沉井下沉失去控制,出现突然下沉的现象。
2.4 倾斜:沉井垂直度出现歪斜,超过允许限度。
2.5 偏移:沉井轴线与设计轴线不重合,产生一定的位移。
2.6 遇障碍物:沉井被地下障碍物搁置或卡住,出现不能下沉的现象。
2.7 遇流砂:井外土粉砂涌入井内的现象,造成沉井突沉、偏斜或下沉过慢或不下沉等现象。
2.8 超沉:沉井下沉超过设计要求的深度。
3 原因分析
3.1 下沉困难原因分析。
3.1.1 井壁与土壁间的摩阻力过大。
3.1.2 沉井自重不够,下沉系数过小。
3.1.3 遇有地下管道、树根等障碍物。
3.1.4 遇流砂、管涌。
3.2 下沉过快原因分析。
3.2.1 遇软弱土层,土的耐压强度小,使下沉速度超过挖土速度。
3.2.2 长期抽水或因砂的流动,使井壁与土间摩阻力减小。
3.2.3 沉井外部土体液化。
3.3 突沉原因分析。
3.3.1 锅底挖得太深,沉井暂时被外壁摩阻力和刃脚托住.使处于相对稳定状态,当继续挖土时,土壁摩阻力达极限值,井壁阻力因土的触变性而突然下降,发生突沉。
3.3.2 流砂大量涌入井内。
3.4 倾斜原因分析。
3.4.1 沉井刃脚下的土软、硬不均。
3.4.2 没有对称地凿除混凝土垫层或没有及时回填夯实;井外四周的回填土夯实不均。
3.4.3 没有均匀挖土,使井内土面高差悬殊。
3.4.4 刃脚下掏空过多,沉井突然下沉,易于产生倾斜。
3.4.5 刃脚一侧被障碍物搁住,未及时发现和处理。
3.4.6 排水开挖时,井内一侧涌砂。
3.4.7 井外弃土或堆物,井上附加荷重分布不均,造成对井壁的偏压。
3.5 偏移原因分析。
3.5.1 大多由于倾斜引起的,当发生倾斜和纠正倾斜时,井身常向倾斜一侧下部产生一个较大的压力,因而伴随产生一定位移,位移大小,随土质情况及向一边倾斜的次数而定。
3.5.2 测量定位差错。
3.6 遇障碍物原因分析。
3.6.1 沉井下沉局部遇孤石、大块卵石、地下沟道、圬工、管线、钢筋、树根等,造成沉井搁置、悬挂,难以下沉。
3.7 遇流砂原因分析。
3.7.1 井内锅底开挖过深,井外松散土涌入井内。
3.7.2 井内表面排水后,井外地下水动水压力把土压入井内。
3.7.3 爆破处理障碍物,井外土受振进入井内。
3.7.4 挖土深超过地下水位0.5m以上。
3.8 超沉原因分析。
3.8.1 沉井下沉至最后阶段,未进行标高观测。
3.8.2 下沉接近设计深度,未放慢挖土下沉的速度。
3.8.3 遇软土层或流砂,使下沉失去控制。
4 处治对策
4.1 下沉困难处治。
4.1.1 在井顶均匀加铁块或其他荷重。
4.1.2 挖除刃脚下的土。
4.1.3 不排水下沉改为排水下沉,以减少浮力。
4.1.4 在井外壁装置射水管冲刷井周围土,减少摩阻力。
4.1.5 在井壁与土间灌入触变泥浆或黄土,降低摩阻力。
4.1.6 清除障碍物;控制流砂、管涌。
4.2 下沉过快处治。
4.2.1 可用木垛在定位垫架处给以支承,并重新调整挖土,在刃脚下不挖或部分不挖土。
4.2.1 在沉井外壁间填粗糙材料,或将井筒外的土夯实,加大摩阻力,如沉井外部的土液化发生虚坑时,可填碎石处理。
4.3 突沉处治。
4.3.1 适当加大下沉系数,可沿并壁注一定的水,减少与井壁的摩阻力。 4.3.2 控制挖土,锅底不要挖太深;刃脚下避免掏空过多。
4.3.3 在沉井梁中设置一定数量的支撑,以承受一部分土反力。
4.3.4 控制流砂现象发生。
4.4 倾斜处治。
4.4.1 加强沉井过程中的观测和资料分析,发现倾斜要及时纠正。
4.4.2 分区、依次、对称、同步地凿除混凝土垫层,及时用砂或砂砾填夯实。
4.4.3 在刃脚高的一侧加强取土,低的一侧少挖土或不挖土,待正位后再均匀分层取土。
4.4.4 在刃脚较低的一侧适当回填砂石或石块,延缓下沉速度。
4.4.5 在井外深挖倾斜反面的土方,回填到倾斜一面,增加倾斜面的摩阻力。
4.4.6 不排水下沉,在靠近刃脚低的一侧适当回填砂石;在井外射水或开挖,增加偏心压载,以及施加水平外力等措施。
4.5 偏移处治。
4.5.1 控制沉井不再向偏移方向倾斜。
4.5.2 有意使沉井向偏位的相反方向倾斜,当几次倾斜纠正后,即可恢复到正确位置或有意使沉井向偏位的一方倾斜,然后沿倾斜方向下沉.直至刃脚处中心线与设计中线位置相吻合或接近时,再将倾斜纠正。
4.5.3 加强测量的检查复核工作。
4.6 遇障碍物处治。
4.6.1 遇较小孤石,可将四周土掏空后取出;较大孤石或大块石、地下沟道、圬工等,可用风动工具或用松动爆破方法破碎成小块取出,炮孔距刃脚不少于50cm,其方向须与刃脚斜面平行,药量不得超过200g,并设钢板防护,不得用裸露爆破;钢管、钢筋、树根等可用氧气烧断后取出。
4.6.2 不排水下沉,爆破孤石,除打眼爆破外,亦可用-管在孤石下面掏洞,装药破碎吊出。
4.7 遇流砂处治。
4.7.1 挖土避免在刃脚下掏挖,以防流砂大量涌入,中间挖土也不宜挖成锅底形。
4.7.2 穿过流砂层应快速,最好加荷,如抛大块石增加土的压重,使沉井刃脚切入土层。
4.7.3 采用深井或井点降低地下水位,防止井内流淤;深井宜安置在井外,井点则可设置在井外或井内。
4.7.4 采用不排水法下沉沉井,保持井内水位高于井外水位,以避免流砂涌入。
4.8 超沉处治。
4.8.1 沉井至设计标高,应加强观测。
4.8.2 在井壁底梁交接处设置承台(砌砖),在其上面铺方木,使梁底压在方木上,以防过大下沉。
4.8.3 沉井下沉至距设计标高0.1m时,停止挖土和井内抽水,使其完全靠自重下沉至设计标高或接近设计标高。
4.8.4 避免涌砂发生。