專利名稱：飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層的沉井下沉施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沉井下沉施工方法，尤其涉及一種飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層的沉井下沉施工方法。
背景技術(shù)：
沉井是井筒狀的結(jié)構(gòu)物，它是以井內(nèi)挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到設(shè)計標高，再進行封底，構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)。沉井的主要構(gòu)造包括刃腳、井壁、內(nèi)隔墻、封底、頂板等，其中井壁是沉井的外壁，是沉井的主要部分，它應(yīng)有足夠的強度，以便承受沉井下沉過程中及使用時作用的荷載；同時還要求有足夠的重量，使沉井在自重作用下能順利下沉； 刃腳是井壁下端一般做成刀刃狀的“刃腳”，其功用是減少下沉阻力；封底是當沉井下沉到設(shè)計標高，經(jīng)過技術(shù)檢驗并對井底清理整平后，即可封底，以防止地下水滲入井內(nèi)。沉井下沉施工方法是修筑深基礎(chǔ)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(shè)計標高就位，然后進行封底，構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)。廣泛應(yīng)用于橋梁、煙囪、水塔的基礎(chǔ)、水泵房、地下油庫、水池豎井等深井構(gòu)筑物和盾構(gòu)或頂管的工作井。目前，在飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層中實施沉井，由于土層含水量高、承載能力差、摩擦系數(shù)小等特性，極易在沉井下沉過程中出現(xiàn)突沉、涌土、沉速過快和超沉、位移及傾斜過大等現(xiàn)象，造成下沉過程難以控制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的旨在解決現(xiàn)有沉井在下沉施工過程中存在的上述問題，而提供一種采用水泥粉噴樁解決飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層的沉井下沉施工方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層的沉井下沉施工方法，包括如下步驟I)于沉井下沉處，在沉井井壁外側(cè)四周I 2m處布置兩圈水泥粉噴樁隔水帷幕作為穩(wěn)定土體圍護結(jié)構(gòu)；所述水泥粉噴樁隔水帷幕的樁體相互搭接，樁底進入刃腳下方的土層內(nèi)一定深度，樁頂標高同始沉設(shè)計地面；2)于沉井下沉處，在沉井刃腳開始下沉處預(yù)先設(shè)置兩圈水泥粉噴樁形成非連續(xù)的下沉穩(wěn)定樁，水泥粉噴樁的樁外沿與所述沉井井壁外邊線相切，樁頂標高同始沉設(shè)計地面；3)于沉井下沉處，在沉井井壁內(nèi)布置水泥粉噴樁形成沉井的復(fù)合地基，樁頂標高同沉井下沉至設(shè)計標聞后的沉井封底混凝土底標聞;4)沉井下沉沉井下沉過程中對稱鑿除步驟3)中所述的兩圈水泥粉噴樁，保證沉井穩(wěn)定下沉；5)下沉至設(shè)計標高后，沉井封底處理，底板、內(nèi)隔墻及頂板施工，完成沉井施工。
較佳的，步驟I)中，所述水泥粉噴樁隔水帷幕的樁體之間相互搭接大于等于 1 SOmnin較佳的，步驟I)中，所述樁底位于沉井刃腳下土層內(nèi)的深度為5 6m。此處所述的刃腳是指沉井下沉至設(shè)計標高后刃腳所處的位置。較佳的，步驟I)中，所述水泥粉噴樁的樁徑為500 600mm。較佳的，步驟2)中，所述水泥粉噴樁的樁底位于沉井封底混凝土底下6 8米。較佳的，步驟2)和步驟3)中，所述水泥粉噴樁的樁徑為500 600mm，樁距為 1000 1200mm。較佳的，步驟2)中，所述兩圈水泥粉噴樁的樁體總體承載力略大于沉井自重且樁體抗壓強度不超過2. OMPa。較佳的，步驟3)中，所述復(fù)合地基的承載力特征值大于沉井正常使用過程重量。本發(fā)明的設(shè)計重點是確定合適粉噴樁樁體強度，既保證樁體總體承載力略大于沉井自重，同時粉噴樁的強度不宜太高，以免造成沉井下沉鑿樁施工困難。根據(jù)日常施工經(jīng)驗，樁體強度不超過2. OMPa鑿樁比較容易。樁體施工前，通過不同水泥摻入量配比實驗，確定樁體合適的抗壓強度。本發(fā)明的有益效果是在飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層的沉井下沉過程中，沉井外側(cè)的兩排水泥粉噴樁能有效擋水，保證帷幕內(nèi)土體穩(wěn)定；刃腳處設(shè)置的水泥粉噴樁在軟土層中形成一道強度適宜的承載墻壁體，在沉井下沉過程中就像形成了一道可靠導軌。通過分節(jié)，分部位鑿除粉噴樁樁頭來調(diào)節(jié)支撐力，準確控制沉井姿態(tài)和下沉速度、深度。沉井內(nèi)的水泥粉噴樁能作為沉井的穩(wěn)定地基，保證沉井正常使用。
圖I是沉井及水泥粉噴樁平面示意圖。圖2是沉井及水泥粉噴樁剖面示意圖。圖中沉井I ;刃腳2 ;凹槽3 ;內(nèi)隔墻4 ;取土井5 ;封底混凝土 6 ;隔水帷眷7 ;下沉穩(wěn)定粧8 ;復(fù)合地基9。
具體實施例方式本發(fā)明的目的是針對飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層時現(xiàn)有沉井下沉施工過程中存在的突沉、涌土、沉速過快和超沉、位移及傾斜過大等現(xiàn)象，而提供一種采用水泥粉噴樁的沉井下沉施工方法。為此，本發(fā)明同時采用了在沉井周圍設(shè)置隔水帷幕，在沉井刃腳處布置下沉穩(wěn)定樁和在沉井底部設(shè)置復(fù)合地基三種方式，保證了內(nèi)土體穩(wěn)定，準確控制了沉井姿態(tài)和下沉速度以及深度，使得沉井可以正常使用。本發(fā)明中所述沉井是一種井筒狀的結(jié)構(gòu)物，其主要構(gòu)造包括井壁、用于將井壁內(nèi)部豎直分隔成多個空間(取土井)的內(nèi)隔墻、井壁下端呈刀刃狀的刃腳、設(shè)于刃腳上方井壁內(nèi)側(cè)的凹槽以及封底和頂板等。沉井按平面形狀分有圓形沉井、方形沉井、矩形沉井等；按立面形狀分有柱形沉井和梯形沉井。各種沉井的具體構(gòu)造和適用范圍均為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。在閱讀了本發(fā)明所公開的原理及方法后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況及工程目的選擇適合的沉井結(jié)構(gòu)，在此不再贅述。
本發(fā)明中所述飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層是指淤泥層土中的孔隙全部由水填充 (土的性質(zhì)不同，飽和水條件下土中的含水量有所不同)。本發(fā)明中所述于沉井下沉處是指所述沉井開始下沉及下沉到設(shè)計標高后經(jīng)過的位置。本發(fā)明中所述始沉設(shè)計地面標高是指沉井開始下沉時所處地面的標高。以下結(jié)合具體的工程案例來說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，可以根據(jù)本發(fā)明所公開的原理和具體實施方式
輕易地了解本發(fā)明的優(yōu)點及功效。應(yīng)理解，本發(fā)明中提到的一個或多個方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后還可以存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟，除非另有說明；例如，在本發(fā)明所提供的步驟前還可以包括場地平整、鋪墊木、預(yù)制沉井等常規(guī)步驟，還可以在本發(fā)明所提及步驟之間或之后進行井內(nèi)設(shè)計、封頂?shù)瘸Ｒ?guī)步驟。而且，除非另有說明，各方法步驟的編號僅為鑒別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容的情況下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。請參見圖I和圖2 :圖中示出的沉井為圓形沉井，由井壁I、刃腳2、凹槽3、內(nèi)隔墻 4及封底混凝土 6組成；沉井內(nèi)部由內(nèi)隔墻4平均分割成兩個取土井5。從圖中可以看出， 所述兩圈水泥粉噴樁的中軸線均與所述沉井的中軸線相同，樁體大致呈圓柱形，各樁體直徑為500 600mm，且內(nèi)外兩圈水泥粉嗔粧緊鄰。構(gòu)成隔水帷.7的每圈水泥粉嗔粧中，各個樁體之間相互搭接，從而形成了連續(xù)緊密的隔水帷幕。構(gòu)成下沉穩(wěn)定樁8的兩圈水泥粉噴樁中，內(nèi)外兩圈水泥粉噴樁設(shè)置相同數(shù)目的樁體，且內(nèi)圈與外圈樁體的位置一一對應(yīng)；每圈水泥粉噴樁中，各樁體之間間隔1000 1200_，從而形成非連續(xù)的強度適宜的承載墻壁體。下沉穩(wěn)定樁8不得外露于井壁I外，以免沉井下沉時水泥土擠至井壁以外，失去支撐作用。構(gòu)成下沉穩(wěn)定樁8的外圈水泥粉噴樁中的每個樁體均與井壁外側(cè)內(nèi)切，構(gòu)成下沉穩(wěn)定樁8的內(nèi)圈水泥粉噴樁中的每個樁體均與井壁內(nèi)側(cè)外切。構(gòu)成所述復(fù)合地基9的水泥粉噴樁于沉井井壁內(nèi)部的下方均勻分布。工程實例某圓形進水泵房沉井，沉井直徑為20m，沉井壁厚為800mm，內(nèi)隔墻厚度為800mm將沉井分為二個區(qū)間，沉井高度為11.0m，自重約為14300kN。工程所在區(qū)域地質(zhì)為淤泥質(zhì)土層，淤泥層厚度較大，最大厚度達到15m，地下水較豐富，淤泥含水量大于65%，施工采用自重作用力下的排水下沉。隔水帷幕沉井下沉前，在井壁外側(cè)2. Om處布置二圈直徑為600mm的水泥粉噴樁， 樁體相互搭接150mm，樁長16m，樁頂同始沉設(shè)計地面，水泥摻入量為被加固土體的20% (重
量百分含量)。下沉穩(wěn)定樁刃腳處下沉穩(wěn)定樁的初步設(shè)計因沉井壁厚800mm，設(shè)置二排粉噴樁加固軟土層。原土層為淤泥質(zhì)土層，容許承載力特征值為50kPa，設(shè)計粉噴樁水泥摻入量為被加固土體的15%和20%，由室內(nèi)配比試驗，水泥土 7d抗壓強度分別達到O. 78MPa、 115MPa, 28d抗壓強度分別達到I. 30MPa、2. IOMPa, 60d抗壓強度分別達到I. 60MPa、 2. 90MPa，90d抗壓強度分別達到2. OMPa,3. 40MPa。而當水泥土強度不超過2. OMPa時，鑿樁比較容易，根據(jù)施工組織設(shè)計，本工程沉井下沉在下沉穩(wěn)定樁制作完成2個月，計算樁體單樁承載力時，水泥土采用60d抗壓強度，確定直徑600mm的水泥粉噴樁單樁承載力為120kN， 樁距取1000mm，此時下沉穩(wěn)定樁的總體承載力略大于沉井自重，可滿足下沉穩(wěn)定的要求。沉井刃腳處預(yù)先設(shè)置二圈直徑為600_的水泥粉噴樁作為下沉穩(wěn)定樁，樁間距為 1000mm,樁長18m,樁頂標高為始沉設(shè)計地面標高,水泥摻入量為被加固土體的15% (重量
百分含量)。復(fù)合地基沉井井壁內(nèi)布置水泥粉噴樁，樁直徑為500mm，樁間距為1000mm，樁長為6m,粧頂標聞同沉井下沉至設(shè)計標聞后的刃腳底端標聞，水泥慘入量為被加固土體的 20% (重量百分含量)，設(shè)計復(fù)合地基承載力特征值大于140kPa。沉井下沉下沉過程中，對稱鑿樁(即以沉井中軸線為中心對稱鑿樁)，保證沉井穩(wěn)定下沉。該過程中先挖出一定淤泥，再鑿除一定高度的樁，如此重復(fù)進行，直到沉井下沉至設(shè)計標高。下沉至設(shè)計標高后，沉井封底處理，底板、內(nèi)隔墻及頂板施工，完成沉井施工。實際上本發(fā)明中，可在沉井井壁外側(cè)四周I 2m處布置隔水帷幕，隔水帷幕樁底標高為沉井刃腳下5 6m。沉井刃腳處預(yù)先間距設(shè)置的下沉穩(wěn)定樁，要保證沉井穩(wěn)定下沉， 水泥摻入量要合適，以免樁體強度太高，造成沉井下沉施工困難。本發(fā)明中所使用水泥的標號為42. 5級普通硅酸鹽水泥。另外，本發(fā)明中的隔水帷幕、下沉穩(wěn)定樁和復(fù)合地基只要在沉井下沉前完成即可，其施工順序不受上述先后順序限制。上述實施例僅示例性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此， 凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層的沉井下沉施工方法，包括如下步驟1)于沉井下沉處，在沉井井壁外側(cè)四周I 2m處布置兩圈水泥粉噴樁隔水帷幕作為穩(wěn)定土體圍護結(jié)構(gòu)；所述水泥粉噴樁隔水帷幕的樁體相互搭接，樁底進入沉井刃腳下方的土層內(nèi)一定深度，樁頂標高同始沉設(shè)計地面；2)于沉井下沉處，在沉井刃腳開始下沉處預(yù)先設(shè)置兩圈水泥粉噴樁形成非連續(xù)的下沉穩(wěn)定樁，水泥粉噴樁的樁外沿與所述沉井井壁外邊線相切，樁頂標高同始沉設(shè)計地面；3)于沉井下沉處，在沉井井壁內(nèi)布置水泥粉噴樁形成沉井的復(fù)合地基，樁頂標高同沉井下沉至設(shè)計標聞后的沉井封底混凝土底標聞；4)沉井下沉沉井下沉過程中對稱鑿除步驟2)中所述的兩圈水泥粉噴樁，保證沉井穩(wěn)定下沉；5)下沉至設(shè)計標高后，沉井封底處理，底板、內(nèi)隔墻及頂板施工，完成沉井施工。
2 如權(quán)利要求I所述的飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層的沉井下沉施工方法，其特征在于，步驟I)中，所述水泥粉噴樁隔水帷幕的樁體之間相互搭接大于等于150mm。
3.如權(quán)利要求I所述的飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層的沉井下沉施工方法，其特征在于，步驟I)中，所述樁底位于沉井刃腳下土層內(nèi)的深度為5 6m。
4.如權(quán)利要求I所述的飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層的沉井下沉施工方法，其特征在于，步驟I)中，所述水泥粉噴樁的樁徑為500 600mm。
5.如權(quán)利要求I所述的飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層的沉井下沉施工方法，其特征在于，步驟2)中，所述水泥粉噴樁的樁底位于沉井封底混凝土底下6-8m。
6.如權(quán)利要求I所述的飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層的沉井下沉施工方法，其特征在于，步驟2)和步驟3)中，所述水泥粉噴樁的樁徑為500 600mm，樁距為1000 1200mm。
7.如權(quán)利要求I所述的飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層的沉井下沉施工方法，其特征在于，步驟2)中，所述兩圈水泥粉噴樁的樁體總體承載力略大于沉井自重且樁體抗壓強度不超過 2. OMPa。
8.如權(quán)利要求I所述的飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層的沉井下沉施工方法，其特征在于，步驟3)中，所述復(fù)合地基的承載力特征值大于沉井正常使用過程重量。
全文摘要
本發(fā)明針對飽和水條件下地質(zhì)為淤泥層時現(xiàn)有沉井下沉施工過程中存在的突沉、涌土、沉速過快和超沉、位移及傾斜過大等現(xiàn)象，提供了一種采用水泥粉噴樁的沉井下沉施工方法。該方法包括在沉井周圍設(shè)置隔水帷幕，在沉井刃腳處布置下沉穩(wěn)定樁和在沉井底部設(shè)置復(fù)合地基三種方式，保證了內(nèi)土體穩(wěn)定，準確控制了沉井姿態(tài)和下沉速度以及深度，使得沉井可以正常使用。
文檔編號E02D23/08GK102587401SQ201210083110
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者劉小勇, 張文彪, 潘春花 申請人:上海亞同環(huán)保實業(yè)股份有限公司