流塑状淤泥地质沉井施工技术

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1、流塑状淤泥地质沉井施工技术建材与装饰2010年05月施工技术流塑状淤泥地质沉井施工技术董理摘要:流塑状淤泥地质条件下进行沉井施工,极易发生突沉,偏沉,底涌,难以止沉等现象,施工难度较大,技术要求较高.通过详细的论证和工程实践,经过对沉井加止水帷幕,基底加固地基,沉井刃脚周围改善土壤的方法,成功解决了这一难题.关键词:流塑状淤泥;沉井;地基加固;土体改良1引言某污水处理厂进水泵房,地下深度9.82m,其中地表以下2m左右为人工填土及植物层,再下均为流塑状态的淤泥.进水泵房设计为正方形结构,采用沉井法施工.而流塑状淤泥地质中沉井下沉,极易产

2、生突沉,偏沉,滑移,井内涌水,涌泥和超沉不止,沉井下沉的速度和方向较难控制,这是至今尚未很好解决的施工难题.下面我们在实践的基础上,对此问题作一探讨.2地质水文条件此处地下水较丰富,地下水位较高.地表以下2m左右为人工填土及植物层,植物层下为流塑状态的淤泥层,层厚1O.4～16.5m,平均层厚12.96m.再往下为粗砂层及粘土层.3沉井施工方案本工程沉井井筒为正方形结构,正方形框架内有四条内隔墙将井体分成五个部分.每条内隔墙下设刃脚.本工程计划采用排水法下沉,为防止地下水流入基坑,在沉井四周施工两排水泥搅拌桩止水帷幕;为加强基底承载力,

3、在基坑底部打高压旋喷桩及水泥搅拌桩;同时为改善土质,增加淤泥土的承载力,防止下沉时出现突沉,偏沉,超沉等问题,在沉井各刃脚周围施工三排石灰粉喷桩.沉井计划分三次制作,一次下沉.第一次将刃脚制作完毕,约2.3m.第二次在刃脚上面再制作5.4m,达到7.7m的井筒高度,然后一次下沉到底,沉井下沉到底并稳定后,一次性施工剩余的井体.4沉井施工方案可行性论证[1](1)地基处理承载力论证刃脚垫木的铺设数量,由第一节沉井的重量及地基(砂垫层)的承载力而定.沿刃脚每米铺设垫木的根数n可按下式计算:n=G/A?f式中:卜第一节沉井沿刃脚单位长度的重力

4、(kN);A——每根垫木与砂垫层接触的底面积(m2);f一地基或砂垫层的承载力设计值(kN/m2).根据上式测算:已知沉井外壁尺寸为14.2x14.2m,壁厚0.80m,隔墙厚0.6m,第一节井身高度2.3m,混凝土量约160m3;地基土为淤泥质土,地基承载力设计值为45kPa(见地质报告),砂垫层的承载力设计值暂估为130kPa.因此:G=(160m~2.5t/m3x10N/kg)/(13.4x4+12.6x2+3.8)m=48.5kN/m又:A=0.15x1.5=0.225m2垫木受力长度按1.5m计算.砂垫层上每米需铺设垫木数量:

5、,n=G/A?f_-48.5/(0.225~130)=1.66根/m<4根,m沉井刃脚需铺设垫木数量计算:(13.4~4+12.6x2+3.8)x4=330.4根,取331根.沉井的刃脚下采用砂垫层是一种常规的施工方法,其优点是既能有效提高地基土的承载能力,又可方便刃脚垫架和模板的拆除.砂垫层的厚度一般根据第一节沉井重量和垫层底部地基土的承载力计算而定.计算公式为:h=(G,f-L)/2tan0式中:G——沉井第一节单位长度的重力(kN/m);一砂垫层底部土层承载力设计值(kN/m2);I_一垫木长度(m);0——砂垫层的压力扩散

6、角,一般取22.5o.算出的h值为负值,也就是说不需要铺设沙垫层都可以满足地基承载力的要求.为了下～步施工,铺设砂垫层厚度以0.6～0.8m,铺设宽度为2.5m.(2)井筒制作承载力论证沉井刃脚总长度为82.6m,7.7m沉井混凝土量约为497m,,沉井单位长度重力为G=497x25/82.6=150.5kN/m,则基础承载力(按淤泥质土层计算)与壁板摩阻力合计为:×Al+qxA2=45x2.42+20x2x2=188.9kN/m>G=150.6kN/m式中:毛_一淤泥承载力标准值;A,——下卧层的荷载扩散面积;q一回填砂与混凝土

7、壁板摩阻力;A广回填砂与壁板的接触面积.以上计算中,我们不考虑生石灰桩加固地基的因素,只将此作为安全储备系数,同时,回填中砂冲水振实,内掺6%水泥,回填砂冲水振实密实度可以达到95%,内掺6%水泥,达到一定强度后可以增大沙层的摩擦角,增大摩擦角,密实砂层的摩阻力标准值可达到20～30kPa之间,在此我们取最低值20kPa.地基承载力取淤泥层的承载力标准值为45kPa.其中下卧层荷载扩散角为22.5..由以上计算可知,地基承载力能够满足井筒制作高度7.7m的要求.(3)沉井下沉安全性论证施工完成沉井刃脚后,施工井筒到5.9m的高度,这期问

8、,石灰粉喷桩的强度得到很大提高,根据图纸石灰桩桩径为?193?施工技术建材与装饰2010年05月500mm,桩长8.7m,采用生石灰喷粉施工工艺.则石灰粉喷桩的单桩承载力特征值计算如下:dRl:'1CA=0