海邊沉井施工綜合技術(shù)方案一、工程概況與地質(zhì)條件分析1.1工程基本參數(shù)本工程為海邊某污水處理廠截流井沉井施工項目，沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計為圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑12米，壁厚1.2米，總高度18米，分三節(jié)制作下沉，第一節(jié)高度6米，第二節(jié)、第三節(jié)各6米。沉井刃腳采用鋼結(jié)構(gòu)外包C35P6抗?jié)B混凝土，刃腳斜面與水平面夾角60°，底面寬度0.8米。設(shè)計要求沉井最終下沉至-15.0米標高，持力層為中風化花崗巖層，地基承載力特征值需≥300kPa。1.2地質(zhì)條件分析根據(jù)地質(zhì)勘察報告，場地自上而下土層分布如下：①雜填土層：厚1.5-2.0米，松散狀態(tài)，主要由建筑垃圾、貝殼碎屑及黏性土組成，滲透性強，需全部清除。②淤泥質(zhì)黏土層：厚5.0-7.0米，流塑狀態(tài)，天然含水量45-55%，孔隙比1.2-1.5，內(nèi)摩擦角5-8°，粘聚力8-12kPa，為高壓縮性土，易產(chǎn)生側(cè)向流動。③粗砂層：厚3.0-4.5米，中密狀態(tài)，含礫石約10%，標準貫入擊數(shù)N=15-20擊，滲透系數(shù)2.5×10?3m/s，為強透水層。④強風化花崗巖：厚2.0-3.5米，裂隙發(fā)育，巖芯呈碎塊狀，天然單軸抗壓強度3-5MPa。⑤中風化花崗巖：設(shè)計持力層，巖質(zhì)堅硬，天然單軸抗壓強度25-30MPa，巖體完整性系數(shù)0.75。1.3水文條件施工區(qū)域受潮汐影響顯著，平均高潮位+2.5米，平均低潮位-0.5米，最大潮差3.0米。地下水位埋深0.5-1.0米，與海水存在直接水力聯(lián)系，滲透系數(shù)隨潮汐變化在1.2×10?3至3.5×10?3m/s之間波動。二、施工總體部署2.1施工分區(qū)規(guī)劃施工現(xiàn)場劃分為四個功能區(qū)：沉井制作區(qū)：位于場地中央，設(shè)置20米×20米硬化區(qū)域，采用200mm厚C20混凝土+Φ12@200雙向鋼筋網(wǎng)澆筑，周邊設(shè)300mm×300mm排水溝。材料堆放區(qū)：在沉井東側(cè)設(shè)置15米×10米區(qū)域，鋼筋、模板等材料采用型鋼支架架空堆放，高度不低于300mm，防雨棚采用鋼結(jié)構(gòu)搭設(shè)。泥漿處理區(qū)：西側(cè)設(shè)置10米×8米泥漿池，分三級沉淀，容積不小于50m3，配備泥漿脫水設(shè)備，處理后泥餅含水率控制在25%以下。辦公及生活區(qū)：北側(cè)設(shè)置集裝箱式臨建，距離沉井邊緣不小于20米，配備應(yīng)急發(fā)電機及消防設(shè)施。2.2施工流程規(guī)劃采用"分節(jié)制作、排水下沉與不排水下沉結(jié)合"的施工工藝，總體流程如下：場地平整→基坑開挖→砂墊層施工→第一節(jié)沉井制作→排水下沉→第二節(jié)沉井接高→不排水下沉→第三節(jié)沉井接高→觸變泥漿助沉→精確定位→水下封底→底板施工→內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工。三、關(guān)鍵施工技術(shù)3.1沉井制作工藝3.1.1基坑開挖與支護先開挖3米深基坑作為沉井制作空間，基坑直徑16米（比沉井外徑大2米），采用Φ800mm@1000mm鉆孔灌注樁+Φ609mm鋼支撐支護體系，樁長9米，嵌入粗砂層不小于2米?；又苓呍O(shè)置雙排Φ500mm高壓旋噴樁止水帷幕，樁長12米，搭接寬度200mm，滲透系數(shù)控制在1×10??m/s以下?？拥卒佋O(shè)500mm厚級配砂石墊層，分層夯實，壓實系數(shù)≥0.95，墊層上鋪設(shè)20mm厚鋼板作為底模。3.1.2鋼筋工程井壁鋼筋采用HRB400E級鋼筋，主筋規(guī)格Φ25@150，分布筋Φ12@200，雙層雙向布置，保護層厚度50mm。鋼筋連接采用直螺紋套筒連接，接頭等級I級，同一截面接頭率不大于25%，套筒外露絲扣不超過2扣。刃腳部位增設(shè)Φ16@100加強筋，形成封閉環(huán)形骨架，與鋼結(jié)構(gòu)刃腳采用M20螺栓連接，節(jié)點處設(shè)置3mm厚止水鋼板。3.1.3模板工程采用18mm厚酚醛覆膜多層板+50×100mm方木背楞+Φ48×3.5mm鋼管支撐體系，模板拼縫處粘貼20mm寬海綿條。豎向圍檁采用雙拼鋼管@600mm，橫向采用Φ16對拉螺栓，間距600×600mm，螺栓中部設(shè)置50×50×3mm止水環(huán)。模板安裝完成后，采用全站儀校核其垂直度，允許偏差≤1/2000，且不大于3mm，同時檢查接縫嚴密性，進行壓水試驗。3.1.4混凝土工程采用C35P6抗?jié)B混凝土，水泥選用42.5級普通硅酸鹽水泥，摻加8%UEA膨脹劑和1.2%聚羧酸系減水劑，砂率控制在38-42%。混凝土澆筑采用分層連續(xù)澆筑法，每層厚度不超過500mm，使用插入式振動器振搗，振搗時間15-30秒，直至混凝土表面泛漿且不再下沉。養(yǎng)護采用蓄水養(yǎng)護+薄膜覆蓋相結(jié)合的方式，養(yǎng)護期不少于14天，期間保證混凝土表面溫度與環(huán)境溫度差≤25℃。3.2沉井下沉施工3.2.1第一節(jié)下沉（排水下沉）當?shù)谝还?jié)混凝土強度達到設(shè)計強度的100%后開始下沉，采用小型反鏟挖掘機在井內(nèi)對稱開挖，每層開挖深度0.5米，保持刃腳處土堤寬度1.5米。配備4臺Φ150mm潛水泵（揚程≥25m）進行排水，井內(nèi)設(shè)4個集水井，深度1.5米，直徑0.8米，采用級配砂石過濾。下沉速度控制在0.5-1.0米/天，每下沉0.5米進行一次垂直度測量，采用全站儀+激光投點儀雙控系統(tǒng)，確保傾斜率≤0.5%。3.2.2第二節(jié)、第三節(jié)下沉（不排水下沉）進入粗砂層后轉(zhuǎn)為不排水下沉，采用空氣吸泥機配合抓斗挖掘機出土，保持井內(nèi)水位高于地下水位1.5-2.0米。配置2套空氣吸泥系統(tǒng)，吸管直徑Φ200mm，空壓機工作壓力0.6-0.8MPa，吸泥管下入深度控制在距土面0.5米。當沉井穿越粗砂層進入強風化花崗巖層時，采用高壓射水輔助下沉，射水管設(shè)置在刃腳處，水壓控制在20-25MPa，射水嘴采用旋轉(zhuǎn)式噴頭。3.2.3觸變泥漿助沉在井壁外側(cè)設(shè)置泥漿套，泥漿配合比為膨潤土20%、純堿3%、CMC0.5%、水76.5%，漏斗黏度控制在25-30s，密度1.1-1.2g/cm3。泥漿管采用Φ50mm鋼管，沿井壁圓周每2米設(shè)置一個注漿孔，注漿壓力0.2-0.3MPa，保持泥漿套厚度不小于30mm。下沉過程中持續(xù)補充泥漿，每下沉1米補漿一次，防止泥漿套破裂，泥漿損失量控制在5%以內(nèi)。3.2.4下沉控制與糾偏采用"5G+北斗"智能監(jiān)測系統(tǒng)，在沉井頂部布置4個監(jiān)測點，實時監(jiān)測傾斜度、平面位移和沉降量，數(shù)據(jù)采樣頻率10Hz。當傾斜度超過0.3%時啟動糾偏，采用"偏心挖土法"，在高側(cè)刃腳處多挖0.3-0.5米，低側(cè)保留0.5-0.8米土堤。平面位移超過150mm時，采用單側(cè)配重糾偏，配重塊采用C30混凝土預制，單塊重量2噸，配重總量不超過沉井自重的10%。3.3封底施工沉井下沉至設(shè)計標高后，經(jīng)24小時觀測，累計下沉量≤10mm時進行封底，采用"干封底"工藝，先抽水至井底0.5米。封底前清理刃腳處浮土，采用高壓水槍沖洗基底，然后鋪設(shè)300mm厚級配碎石墊層，振搗密實后澆筑100mm厚C20混凝土墊層。底板采用C40P8抗?jié)B混凝土，厚度1.5米，分兩次澆筑，第一次澆筑至刃腳斜面以上200mm，第二次澆筑至設(shè)計標高，兩次澆筑間隔不超過48小時。底板鋼筋采用Φ25@150雙層雙向布置，上下層鋼筋之間設(shè)置Φ16@600×600mm馬凳筋，鋼筋保護層厚度50mm。四、施工設(shè)備配置4.1主要施工機械設(shè)備類型規(guī)格型號數(shù)量主要參數(shù)履帶吊25t1臺主臂長30米，最大起重量25t反鏟挖掘機PC60-82臺斗容0.3m3，最大挖掘深度4.5米空氣吸泥機KQ-2002套吸管直徑200mm，吸氣量15m3/min潛水泵QY150-25-154臺流量150m3/h，揚程25m高壓旋噴樁機XP-301臺最大施工深度20米，注漿壓力30MPa混凝土輸送泵HBT601臺理論輸送量60m3/h，最大輸送距離300米泥漿脫水機XMZ10001臺處理能力50m3/d，泥餅含水率≤25%4.2測量與監(jiān)測設(shè)備全站儀：2秒級，測角精度2"，測距精度1mm+1ppm水準儀：DSZ2，每公里往返測高差中誤差≤0.5mm測斜儀：CX-03，測量范圍±30°，分辨率0.01°5G+北斗監(jiān)測終端：采樣頻率10Hz，定位精度1mm鋼筋掃描儀：DZ-80，檢測深度150mm，分辨率1mm五、質(zhì)量控制措施5.1原材料質(zhì)量控制鋼材：每批進場鋼材需提供出廠合格證和質(zhì)保書，按規(guī)定進行力學性能和重量偏差檢驗，取樣頻率為每60t一批?；炷粒簢栏窨刂婆浜媳龋?、砂石、外加劑等原材料每批次進場需檢驗，混凝土試塊留置數(shù)量為每100m3一組標養(yǎng)試塊，每500m3一組抗?jié)B試塊。防水材料：膨潤土防水毯需檢驗滲透系數(shù)、耐靜水壓等指標，每1000m2取樣一組，不合格材料嚴禁使用。5.2施工過程質(zhì)量控制模板工程：安裝偏差控制在軸線位置5mm、截面尺寸±5mm、垂直度3mm以內(nèi)，模板拆除時混凝土強度需達到設(shè)計強度的100%。鋼筋工程：保護層厚度偏差控制在±5mm以內(nèi)，鋼筋間距偏差±10mm，綁扎牢固，無松動現(xiàn)象?；炷凉こ蹋禾涠瓤刂圃?80±20mm，初凝時間≥6小時，終凝時間≤12小時，澆筑過程中嚴禁加水。下沉施工：終沉標高偏差控制在±50mm，平面位置偏差≤100mm，傾斜率≤1%，刃腳底面標高差≤30mm。5.3驗收標準沉井制作驗收：按《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》進行，允許偏差符合表1要求。下沉驗收：參照《給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗收規(guī)范》，終沉后進行結(jié)構(gòu)完整性檢測，采用超聲波探傷檢測井壁混凝土密實度。封底驗收：底板混凝土強度達到設(shè)計強度后進行注水試驗，水位高度10米，觀測24小時滲漏量≤0.01L/m2·d。六、安全與環(huán)境保護措施6.1安全防護措施高處作業(yè)防護：沉井周邊設(shè)置1.2米高防護欄桿，立桿間距2米，橫桿兩道，滿掛密目安全網(wǎng)，作業(yè)層鋪設(shè)5cm厚木腳手板，搭設(shè)爬梯寬度1.0米，踏步間距300mm。有限空間作業(yè)：配備四合一氣體檢測儀，氧氣含量19.5-23.5%為合格，作業(yè)前通風30分鐘，作業(yè)過程中保持持續(xù)通風，每個作業(yè)面配備2臺軸流風機（風量≥1500m3/h）。水上作業(yè)安全：配備救生衣、救生圈等救生設(shè)備，岸邊設(shè)置防護堤，高度1.5米，夜間設(shè)置警示燈，能見度低于100米時停止作業(yè)。6.2應(yīng)急管理編制專項應(yīng)急預案，包括坍塌、突沉、管涌、溺水等事故類型，配備應(yīng)急物資：柴油發(fā)電機1臺（功率50kW）、應(yīng)急水泵2臺、急救箱2套、擔架2副。成立應(yīng)急小組，每月組織一次應(yīng)急演練，演練內(nèi)容包括傷員救護、設(shè)備搶修、人員疏散等，演練記錄存檔備查。設(shè)置應(yīng)急通訊系統(tǒng)，確保施工區(qū)域內(nèi)通訊暢通，緊急情況下可通過5G網(wǎng)絡(luò)實時傳輸現(xiàn)場畫面至指揮中心。6.3環(huán)境保護措施噪聲控制：破碎機、空壓機等設(shè)備設(shè)置隔音罩，噪聲排放控制在晝間≤70dB，夜間≤55dB，夜間施工辦理夜間施工許可證，提前公告周邊居民。揚塵控制：施工現(xiàn)場主要道路硬化處理，配備2臺灑水車，每2小時灑水一次，裸土覆蓋率100%，出入口設(shè)置洗車平臺，車輛沖洗干凈后方可出場。廢水處理：施工廢水經(jīng)三級沉淀后回用，生活污水經(jīng)化糞池處理后排入市政管網(wǎng)，泥漿水經(jīng)脫水處理后，泥餅運至指定消納場，清水回用。七、施工進度計劃7.1關(guān)鍵節(jié)點控制工作內(nèi)容計劃工期開始時間完成時間備注場地平整及基坑開挖15天第1天第15天含支護施工第一節(jié)沉井制作28天第16天第43天含混凝土養(yǎng)護第一節(jié)下沉12天第44天第55天排水下沉第二節(jié)沉井制作25天第56天第80天含混凝土養(yǎng)護第二節(jié)下沉18天第81天第98天不排水下沉第三節(jié)沉井制作25天第99天第123天含混凝土養(yǎng)護第三節(jié)下沉22天第124天第145天觸變泥漿助沉封底及底板施工30天第146天第175天含混凝土養(yǎng)護內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工45天第176天第220天含設(shè)備安裝7.2進度保障措施采用BIM技術(shù)進行進度模擬，每周召開進度協(xié)調(diào)會，分析進度偏差原因，制定糾偏措施。配備備用設(shè)備，如備用潛水泵、發(fā)電機等，確保關(guān)鍵工序不受設(shè)備故障影響。與混凝土攪拌站簽訂供應(yīng)協(xié)議，保證混凝土連續(xù)供應(yīng)，高峰期備料量滿足3天需求。八、新技術(shù)應(yīng)用8.1智能監(jiān)測系統(tǒng)采用"5G+北斗"高精度定位技術(shù)，實時監(jiān)測沉井三維坐標、傾斜度和沉降量，數(shù)據(jù)通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸至云端平臺，當監(jiān)測值超過預警值時自動報警。在井壁內(nèi)埋設(shè)光纖傳感器，監(jiān)測混凝土應(yīng)變和溫度變化，采樣頻率1Hz，監(jiān)測數(shù)據(jù)用于評估結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。8.2新型防水材料底板防水層采用膨潤土防水毯（GCL），搭接寬度150mm，采用熱熔焊接，焊接溫度180-200℃，確保接縫強度≥90%母材強度。施工縫采用遇水膨脹止水膠，寬度20mm，厚度5mm，固化時間≥7天，膨