沉井施工在翻車機工程中的應用與研究摘要根據(jù)沉井下沉受力計算介紹沉井施工技術針對沉井在下沉過程中研究沉井施工對周邊環(huán)境的影響根據(jù)沉井在下沉過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)研究沉井穿越不同土層的下沉規(guī)律關鍵詞沉井施工技術監(jiān)測環(huán)境影響下沉規(guī)律概述沉井是修筑深基礎和地下構(gòu)筑物的一種施工工藝。施工時先在地面或基坑內(nèi)制作開口的鋼筋混凝土井身，待其達到規(guī)定強度后，在井身內(nèi)部分層挖土運出，隨著挖土和土面的降低，沉井井身借其自重或在其他措施協(xié)助下克服與土壁間的摩阻力和刃腳反力，不斷下沉，直至設計標高就位，然后進行封底。沉井施工工藝的優(yōu)點是：可在場地狹窄情況下施工較深（可達50余米）的地下工程；可在地質(zhì)、水文條件復雜地區(qū)施工；施工不需復雜的機具設備；與大開挖相比，可減少挖、運和回填的土方量。缺點是:對周邊環(huán)境產(chǎn)生一定影響，如臨近建(構(gòu))筑物的開裂、傾斜、道路下沉、開裂。一、根據(jù)沉井下沉受力計算介紹沉井施工技術1、工程概況本工程為360m2燒結(jié)機配套項目粗破料場擴建原料系統(tǒng)工程，其中翻車機室作為主廠房緊鄰粗破上山線鐵路，池壁南側(cè)與鐵路相距4.2m,北側(cè)與鐵路相距3.2m。采用沉井施工工藝，沉井軸線尺寸為30m×15m，沉井深度為-21.2m。從2008年3月9日到2008年3月28日、從2008年5月11日到2008年6月21日分兩次下沉，共計60天。沉井總重量6225t,下沉總深度13.5m,無論從重量還是下沉深度均在礦山建筑史上前所未有。2、水文地質(zhì)情況、氣候條件翻車機室地面高程94.6m，沉井底部高程為74.1m,土層自上而下分別為雜填土①、碎石填土②、粉質(zhì)粘土③、細砂④、粉質(zhì)粘土⑤、粉質(zhì)粘土⑥、碎石⑦。場地地下水主要為貯存于填土層①的上層滯水和貯存于粉質(zhì)粘土③、細砂④、粉質(zhì)粘土⑤的空隙承壓水。承壓水的水位為87.76～82.26。

河北省遷安市氣候為溫帶季風氣候，四季氣溫變化較大，年平均降雨量為683.5mm，降雨多集中在7～9月間。

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、沉井施工方案

沉井根據(jù)設計井壁形式，采取分2次制作、2次下沉，施工順序為：挖基坑——澆注砼墊層第一節(jié)沉井制作——拆除模板、挖土下沉——第二節(jié)沉井制作——拆除模板、挖土下沉至設計標高——沉井封底、澆筑鋼筋砼底板。

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、沉井結(jié)構(gòu)

本沉井高達17.5m，采取分節(jié)制作，分節(jié)高度應保證其穩(wěn)定性，使沉井能在自重下順利下沉，沉井下沉系數(shù)計算如下：K=Q/H×L×ｆ其中：K—沉井下沉系數(shù)Q—井壁自重H—井壁高度L—井壁外周長f—土壤的摩擦系數(shù)5

、沉井施工過程

5.1

施工坑開挖沉井采取在基坑中制作，以減少下沉深度，降低施工作業(yè)面。開挖深度為7米，考慮到支模操作的需要，基坑比沉井寬南、北、西2米，挖土采用2臺0.3m3反鏟挖掘機進行。配合人工修坡和平整坑底，挖出的土方用自卸車運至棄土場堆放。

5.2

沉井制作

混凝土澆筑混凝土采用商品砼，并用砼輸送泵，送至沉井澆筑部位，沿井壁均勻?qū)ΨQ澆筑。澆筑采用分層平鋪法，每層厚

50cm

，將沉井沿周長分成若干段同時澆筑，保持對稱均勻下料，以避免一側(cè)澆筑，使沉井傾斜。

兩節(jié)混凝土的接縫處設鋼板止水帶，接縫處經(jīng)鑿毛及沖洗處理，并澆5cm

厚減石子混凝土。

5.3

沉井下沉控制

下沉速度的控制根據(jù)土質(zhì)情況，采用臺階形挖土自重破土方式。采用從中間開始向四周逐漸開挖，并始終均衡對稱地進行，每層挖土厚度為

0.4～0.6m.刃腳處留1.2～1.5m寬土垅，逐層全面、對稱、均勻地削薄土層，方法是順序分層逐漸往刃腳方向削薄土層，每次削50cm，當土垅擋不住刃腳的擠壓而破裂時，沉井便在自重作用下破土下沉，削土時應沿刃腳方向全面、均勻、對稱地進行，使均勻平衡下沉。

沉井挖土下沉采用兩臺挖掘機挖土，兩臺塔吊吊運出土，由于吊土施工困難，綜合考慮挖土、吊運的施工能力，研究沉井下沉的安全控制。沉井從2008年3月9日到2008年3月28日、從2008年5月11日到2008年6月21日分兩次下沉，共計60天。在沉井開始下沉時，周邊開挖深度小于10cm，避免發(fā)生傾斜，尤其在開始下沉

5m以內(nèi)時，其平面位置與垂直度要特別注意保持正確，否則繼續(xù)下沉不易調(diào)整，在離設計深度20cm

左右停止取土，依靠自重下沉至設計標高。

下沉觀測沉井位置的控制是在井外地面設置縱橫十字控制樁、水準基點。下沉時，在井壁上設十字控制線，并在四側(cè)設水平點。于壁外側(cè)用紅鉛油畫出標尺，以測沉降，井內(nèi)中心線與垂直度的觀測系在井內(nèi)壁四邊標出垂直軸線，各吊垂球一個，對準下部標志板來控制，并定時用兩臺經(jīng)緯儀進行垂直偏差觀測。挖土時隨時觀測垂直度，當垂球離墨線邊達50mm

或四面標高不一致時，立即糾正，沉井下沉過程中，每班至少觀測兩次，并在每次下沉后進行檢查，做好記錄，當發(fā)現(xiàn)傾斜、位移、扭轉(zhuǎn)時，及時通知值班隊長，指揮操作工人糾正，使允許偏差范圍控制在允許范圍以內(nèi)。沉井在下沉過程中，最大沉降差均控制在250mm以內(nèi)。當沉至離設計標高2m時，對下沉與挖土情況應加強觀測，以防超沉。施工技術人員在觀測沉井下沉過程中,標高、垂直度、位移是必須觀測的基本數(shù)據(jù)。標高、垂直度通過水準及線墜可以直接得出數(shù)據(jù)，如何發(fā)現(xiàn)刃腳偏差很多資料都沒有涉及到,下面我介紹一種通過觀測垂直度數(shù)據(jù)來確定刃腳偏差的方法:通過在地面建立控制軸線網(wǎng)可以在沉井池壁上得到上圖所示的經(jīng)緯垂直線，通過讀取在-2m墨線、-6m墨線處懸掛的標尺讀取偏差數(shù)據(jù)如上圖分別為290、241，刃腳標高為-21.2m,根據(jù)三角形得出沉井東偏55.有興趣的讀者可以自己動手算一算.下沉糾偏沉井下沉過程中，有時會出現(xiàn)傾斜、位移及扭轉(zhuǎn)等情況，應加強觀測，及時發(fā)現(xiàn)并采取措施糾正。

產(chǎn)生傾斜的可能原因有：⑴

刃腳下土質(zhì)軟硬不均；⑵挖土不均，使井內(nèi)土面高低懸殊；⑶刃腳下掏空過多，使沉井不均勻突然下沉；⑷排水下沉，井內(nèi)一側(cè)出現(xiàn)流砂現(xiàn)象；⑸刃腳局部被大石塊或埋設物擱住。

操作中可針對原因予以預防，如沉井已經(jīng)傾斜，可采取在刃腳較高一側(cè)加強挖土，都可使偏斜得到糾正。待其正位后，再均勻分層取土下沉。

位移產(chǎn)生的原因多由于傾斜導致，如沉井在傾斜情況下下沉，則沉井向傾斜相反方向位移，或在傾斜糾正時，如傾斜一側(cè)土質(zhì)較松軟時，由于重力作用，有時也沿傾斜方向產(chǎn)生一定位移，因此預防位移應避免在傾斜情況下下沉，加強觀測，及時糾正傾斜。位移糾正措施一般是有意使沉井向位移相反方向傾斜，再沿傾斜方向下沉，至刃腳中心與設計中心位置吻合時，

再糾正傾斜，因糾正傾斜重力作用產(chǎn)生的位移，可有意向位移的一方傾斜后，使其向位移相反方向產(chǎn)生位移糾正。

沉井下沉產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的原因是多次不同方向傾斜和位移的復合作用引起的，可按上述糾正位移、傾斜方法糾正位移，然后糾正傾斜，使偏差在允許范圍以內(nèi)。

5.4

下沉到位、封底技術當沉井沉到設計標高，經(jīng)2～3天

，下沉已穩(wěn)定，在8h內(nèi)累計10mm時，即可進行沉井封底。

二、沉井對周邊環(huán)境的影響范圍當?shù)叵滤惠^高時沉井采用排水下沉,井身內(nèi)部分層挖土運出，隨著挖土和土面的降低，沉井井身借其自重或在其他措施協(xié)助下克服與土壁間的摩阻力和刃腳反力，不斷下沉時，土的含水層被切斷,地下水位會不斷補給,為保證正常的施工環(huán)境,就需要將地下水位降低,在抽水影響半徑范圍內(nèi)土體會產(chǎn)生固結(jié),從而引起周邊地表沉降。同時,在井內(nèi)挖土時,井內(nèi)外會存在一定的水頭差,在動水壓力下,井內(nèi)會發(fā)生流土、砂涌現(xiàn)象,導致井體周圍土體松土破壞,引起塌陷,這種塌陷范圍與井下沉的深度成正比。根據(jù)有關資料表明,地表沉陷范圍內(nèi)：沉陷范圍的長度為沉井外邊的2倍，沉陷寬度w?。簑=h×tg(45°-￠/2)式中h—沉井的下沉高度；￠—土的內(nèi)摩擦角（最好取三軸快剪試驗測定的內(nèi)摩擦角）。根據(jù)本工程的巖土勘察報告,沉井部位的地質(zhì)情況如下:層為雜填土,層厚2.5m①1層為雜填碎石土,層厚3.8m層為粉質(zhì)粘土,層厚1.2m,內(nèi)摩擦角￠=4°內(nèi)聚力c=23KPa②1層為細砂,層厚2.1m,內(nèi)摩擦角￠=30°內(nèi)聚力c=0KPa層為粉質(zhì)粘土,層厚3.4m,內(nèi)摩擦角￠=4.8°內(nèi)聚力c=23KPa層為粉質(zhì)粘土,層厚2.3m,內(nèi)摩擦角￠=5.2°內(nèi)聚力c=26KPa④1層為碎石,層厚4.5m,內(nèi)摩擦角￠=35°內(nèi)聚力c=0KPa相關數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論:1、地表沉降影響寬度:W=W1+W2+W3+W4+W5=1.1+1.2+3.1+2.1+2.3=9.8mW1=1.2m×tg(45°-4°/2)=1.1mW2=2.1m×tg(45°-30°/2)=1.2mW3=3.4m×tg(45°-4.8°/2)=3.1W4=2.3m×tg(45°-5.2°/2)=2.1mW5=4.5m×tg(45°-35°/2)=2.3m2、地表沉降影響長度:L=2×30m=60m。沉井下沉深度與影響環(huán)境的深度與寬度如下圖所示:三、根據(jù)沉井在下沉過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)研究沉井穿越不同土層的下沉規(guī)律1、下沉阻力現(xiàn)場監(jiān)測成果沉井下沉數(shù)據(jù)采用在沉井井壁上的等分標高線每天于上午8時，下午18時每天兩次觀測得到，下沉60d,總共下沉13.5m。以時間為橫坐標、下沉深度為縱坐標繪制沉井穿越不同土層時的速率圖:由下沉曲線可見,沉井穿越粉質(zhì)粘土層、細砂層、粉質(zhì)粘土層上部等，速率為396mm/d；沉井穿越碎石層速率分別為111mm/d。2、原因分析根據(jù)沉井下沉系數(shù)計算公式:K=Q/H×L×ｆ第一階段:Q1=62250KN;H=13.5m;L=98m;ｆ1=19.32K1=2.44>1