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原文传递一种沉井法成型高水位下局部深基坑的施工方法

专利名称：	一种沉井法成型高水位下局部深基坑的施工方法
摘要：	本发明公开了一种沉井法成型高水位下局部深基坑的施工方法：沉井设计、编制施工方案；基槽定位放线、基坑底板整平；沉井制作成型；沉井下沉；沉井封底；沉井外侧周边回填素混凝土；沉井内电梯井坡角回填。本发明在地下水位以下施工电梯井坑、集水井坑时，通过钢筋混凝土沉井来替代局部深基坑周边的支撑，充分利用钢筋混凝土抵抗土层侧压力和其具有一定自防水的能力，起到挡土及止水的作用。沉井封底时采用水下浇筑混凝土的方法，通过水压平稳，浇筑完成沉井底板使其封闭，然后对沉井外侧上口土方扰动部位进行换填，待沉井底板混凝土强度达到设计要求，抽出沉井内积水，修正沉井底板标高，从而达到采用沉井替代局部深基坑开挖及胎模施工的效果。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏南通二建集团有限公司
发明人：	杜兴;袁明;卢立新;张曹平;蔡坤恒
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910628887.1
公开号：	CN110344423A
代理机构：	南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	许洁
分类号：	E02D23/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D23
申请人地址：	226000 江苏省南通市启东市人民中路683号
主权项：	1.一种沉井法成型高水位下局部深基坑的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：沉井设计、编制施工方案——基槽定位放线、基坑底板整平——沉井制作成型——沉井下沉——沉井封底——沉井外侧周边回填素混凝土——沉井内电梯井坡角回填；其中：所述的沉井制作成型包括：刃脚支设形式--刃脚垫木铺设数量和砂垫层铺设厚度测算--沉井钢筋施工--沉井制作的模板施工方法--沉井制作的混凝土施工方法；具体操作如下： 1、刃脚支设形式沉井的下部为刃脚，采用垫架法，先在刃脚处铺设砂垫层，再在其上铺设垫木和垫架，垫木用150×150mm断面的方木，垫架的数量应根据第一节沉井的重量和砂垫层的容许承载力计算确定，间距为0.5～1.0m；垫架应沿刃脚圆弧对准圆心铺设； 2、刃脚垫木铺设数量和砂垫层铺设厚度测算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：G——第一节沉井单位长度的重力(kN/m)； A——每根垫木与砂垫层接触的底面积(㎡)； f——地基或砂垫层的承载力设计值(kN/㎡)；垫木间距根据计算得出，取整数，沉井刃脚需铺设垫木数量根据垫木间距计算得出；沉井的刃脚下采用砂垫层；砂垫层的厚度一般根据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)/2tgθ；式中：G——沉井第一节单位长度的重力(kN/m)； f——砂垫层底部土层承载力设计值(kN/㎡)； L——垫木长度(m)； θ——砂垫层的压力扩散角，一般取22.5°； 3、沉井钢筋施工 1)钢筋应有出厂质量证明和检验报告单，并按有关规定分批抽取试样作机械性能试验，合格后方可使用； 2)根据施工设计图，预先编制钢筋翻样单，所有钢筋均须按翻样单进行下料加工成型； 3)钢筋绑扎按图施工，钢筋的规格、尺寸、数量及间距核对准确； 4)井壁内的竖向钢筋应上下垂直，绑扎牢固，其位置应按轴线尺寸校核，底部的钢筋应采用与混凝土保护层同厚度的水泥垫块垫起，并保证其位置准确； 5)井壁钢筋绑扎的顺序为：先立2～4根竖筋与插筋绑扎牢固，并在竖筋上划出水平筋分档标志，然后在下部和齐胸处绑扎两根横筋定位，并在横筋上划出竖筋的分档标志，接着绑扎其它竖筋，最后再绑扎其它横筋； 6)井壁钢筋应逐点绑扎，双排钢筋之间应绑扎拉筋或支撑筋，其纵横间距不大于600mm，钢筋纵横向每隔1000mm设带铁丝垫块或塑料垫块控制竖向钢筋的保护层； 7)井壁水平筋在联梁、转角等部位的锚固长度，均符合设计和规范要求； 8)井壁合模后对伸出的竖向钢筋应进行修整，在搭接处绑扎一道横筋定位，浇灌混凝土后，应对竖向伸出钢筋进行校正，保证其位置准确； 4、沉井制作的模板施工方法 1)模板的设计选型：井壁的内外模板全部采用覆膜胶合板模板，散装散拆，方便施工，但刃脚部位应采用非定型模板单独拼装、支设；竖向龙骨采用50×100方木，水平主龙骨采用φ48×3.5钢管；模板之间的连接件采用配套的“3”形卡、对拉螺栓； 2)模板安装的工艺流程：复核位置、尺寸、标高等→弹线→刃脚支模→井壁内模支设，配合钢筋安装→井壁外模支设，配合完成钢筋隐蔽检查验收→模板支撑加固→模板检查与验收； 3)定型模板的制作尺寸要准确，表面平整无凹凸，边口整齐，连接件紧固，拼缝严密；模板安装按自下而上的顺序进行，模板安装应做到位置准确，表面平整，支模要横平竖直，几何尺寸要符合图纸要求； 4)井壁侧模安装前，应先根据弹线位置，用φ14短钢筋距离底面50mm处焊牢在两侧的主筋上，电焊时不伤主筋，作为控制截面尺寸的限位基准；一侧模板安装后，应先采用临时支撑固定，然后再安装另一侧模板，两侧模板用限位钢筋控制截面尺寸，并采用上下连杆及剪刀撑的措施来控制模板的垂直度； 5)混凝土浇筑时，井壁内外模板必须采用φ16对拉螺栓紧固，对拉螺栓的纵横向间距均为450mm，对拉螺栓中间满焊75×75×3mm钢板止水片，底部第一道对拉螺栓离地面200mm； 6)沉井制作时，井壁的内外模板均采用上、中、下三道抛撑进行加固，水平钢管支撑呈辐射状，一端与中心排架连接，另一端与内模的竖向龙骨连接； 7)封模前，各种预埋件或插筋应按要求位置用电焊固定在主筋或箍筋上，并保证位置准确； 8)模板安装前须涂刷脱模剂； 5、沉井制作的混凝土施工方法 1)混凝土浇筑采用汽车泵直接布料入模的方法，每节沉井浇混凝土必须连续进行，一次完成，不得留置施工缝； 2)混凝土浇筑应分层进行，每层浇筑厚度控制在300～500mm，振动棒作用长度的1.25倍； 3)混凝土振捣应采用插入式振动棒，操作要做到“快插慢拔”，混凝土必须分层振捣密实，在振捣上一层混凝土时，振动器应插入下层混凝土中50mm，以消除两层之间的接缝，上层混凝土的振捣应在下层混凝土初凝之前进行； 4)振动器插点要均匀排列，防止漏振，每点振捣时间为15～30s，如需采取特殊措施，可在20～30min后对其进行二次复振；插点移动位置的距离应不大于振动棒作用半径的1.5倍，一般为300～400mm，振动器距离模板不应大于振动器作用半径的0.5倍，但不宜紧靠模板振动，且应尽量避免碰撞钢筋、预埋管件； 5)为了防止模板变形或地基不均匀下沉，沉井的混凝土浇筑应对称、均衡下料； 6)混凝土浇筑完毕后12小时内应采取养护措施，可对混凝土表面覆盖和浇水养护，井壁侧模拆除后应悬挂草帘并浇水养护，每天浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态的要求；浇水养护时间的规定为：采用普通硅酸盐水泥时不得少于7天，当混凝土中掺有缓凝型外加剂或有抗渗要求时不得少于14天。 2.根据权利要求1所述的沉井法成型高水位下局部深基坑的施工方法，其特征在于：所述的沉井设计、编制施工方案中，根据井坑的尺寸、深度和地基土层的地质资料，对沉井进行设计计算，首先计算其抵抗土方和地下水的侧压力，然后复核计算沉井封底后，进行防水和钢筋施工阶段沉井的抗浮能力，做好相应的控制措施。 3.根据权利要求1所述的沉井法成型高水位下局部深基坑的施工方法，其特征在于：所述的基槽定位放线、基坑底板整平：(1)布置测量控制网：事先在现场设置沉井中心线和标高的测量控制点，作为沉井定位放线和下沉观测的依据；(2)根据施工方案确定的沉井位置进行底板平整，放出沉井位置控制线，对沉井位置槽底分别铺垫砂、枕木、100厚C10混凝土垫层，并用打夯机夯实、平板振动器振实；垫木铺设间距为320mm，根据圆心方向垂直布置，垫木之间回填粗砂至垫木上表面并夯实；铺垫完后，在垫木上精确测设沉井刃脚轮廓线，以便安装底模及刃脚踏面，并在轮廓线外1.0m处放出检查点，便于控制、检查沉井位置。 4.根据权利要求1所述的沉井法成型高水位下局部深基坑的施工方法，其特征在于：所述的沉井下沉： 1、下沉量观测在沉井模板拆除后，抽除垫木之前，由测量员进行刃脚高程测量和沉井中线测量，在沉井四脚井壁上做出标尺，绘出沉井中心线标记；在抽出垫木时，每抽出一组对沉井四角高程变化观测一次，发现沉井向一侧倾斜过大时，采取相应措施：对角侧增加荷载、对角侧井内挖土、倾斜侧临时支垫的方式进行纠偏； 2、抽除垫木抽除垫木是沉井下沉的开始，抽除垫木此道工序需在2h～4h内全部抽除，施工时必须严格按施工组织设计，精心安排，谨慎进行； 1)垫木编号：预先对垫木进行编号，并用红漆写在垫木上； 2)清理现场及材料准备：抽除垫木前，将沉井内外的碎木块、碎混凝土块清除干净，并准备回填时用的砂石材料以及开挖回填工具； 3)沉井混凝土达到设计强度100％时方可抽除垫木，刃脚垫木抽除时应分区、分组、依次、对称、同步地进行；抽除垫木顺序如下：先根据边长间隔对称抽取垫木，抽除方法是将垫木底部的砂挖去，利用机械将垫木抽出，抽除垫木过程中要加强观测，注意下沉是否均匀； 3、沉井下沉沉井下沉前应进行结构外观检查，检查混凝土强度，根据地勘报告计算极限承载力，计算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数，作为判断每个阶段可否下沉，是否会出现突沉，以及确定下沉方法及采取措施的依据；沉井下沉应具有一定的强度，在第一节混凝土强度达到设计强度的100％，其上部节达到70％以后，方可开始下沉；如沉井位于砾石层或卵石层上，其土层承载力较高，且井坑与大面积筏板基础间高度差较大，因此可采取一次浇筑沉井节施工； 4、下沉挖土方法采用小型挖掘机挖掘开挖，挖土方时，必须先挖锅底，后掏刃脚，对称、均匀地取土，均匀下沉；在下沉过程中要及时测量观察，利用经纬仪和水准仪，同步观测好箱体的平面位置和标高，以便实时调整每侧的开挖速度；若发现偏移应及时采取措施，进行纠偏，井内取土不得堆放在基坑周围，挖土方法随土质情况而定； 1)沉井内土层挖土挖成锅底状从沉井中间开始，逐渐挖向四周，每层挖土厚度控制0.4m～0.5m，沿刃脚周围保留0.5～1.2m土堤，然后再沿井壁，每2～3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的削薄土层，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，不产生过大倾斜； 2)如沉井下沉过程中发现下沉过度过快或突沉，应及时向井内注水抛砂石袋及粗砂直至达到下沉要求，施工时，对于较大沉井宜采用两台小型挖掘机同时水下对称挖土，两台挖掘机对称布置于沉井长向两侧；对于小型沉井可以采用一台挖掘机对称控制，采取少量、均匀、对称挖掘； 3)沉井下沉到较深位置时，由于基坑土层摩擦阻力的增大，需在沉井外侧挖掘出一道沟槽，以减少侧壁的摩擦阻力，增大下沉速度； 5、下沉量观测沉井下沉过程中，由测量人员对沉井四壁上弹测出的高程控制线和沉井中线进行测量，对沉井下沉过程中四角高程变化进行随时观测，发现沉井向一侧倾斜较大时，应立即采取相应纠偏措施； 6、下沉标高控制在沉井接近下沉标高300mm时，应注意控制沉井下沉速度，调整好挖掘速度，控制每层土的挖掘厚度，调整好沉井的轴线位置；沉井下沉控制标高应按施工方案要求执行，如果存在偏差，应按宜低不宜高的原则，稍低可以在基础施工阶段增补井壁；沉井下沉到标高控制线后，应对沉井底进行标高测量，采用硬质标尺进行探底测量；先对沉井四周井壁侧进行量测，以判定沉井封底厚度是否满足方案设计要求，同时通过沉井壁架设跳板，分段量测沉井中部的底标高，以判定沉井底标高是否满足要求；由于沉井施工采取水下挖掘方式施工，因此，对于在沉井挖掘最后阶段，应通过挖掘机抓斗对沉井底进行初略撸平，修整后通过8小时以上的观察，查看沉井标高是否存在变化，对沉井存在偏差时，应采取相应的纠偏措施。 5.根据权利要求1所述的沉井法成型高水位下局部深基坑的施工方法，其特征在于：所述的沉井封底： 1、沉井下沉至设计标高后，应立即进行素混凝土水下封底； 2、封底混凝土浇筑时，应顺序均匀浇筑； 3、在封底混凝土达到设计强度值前，应保持井内外水位相等，封底混凝土达到设计强度后，方可进行井内抽水，抽水时应保证地下水位在底板以下500mm，直至基础底板施工完毕； 4、封底混凝土按水下混凝土要求进行施工，所有浮浆和突出设计标高部分应予以凿除； 5、沉井封底采用C30P6水下混凝土，布料采用塔吊提升布料斗与导管，再由汽车泵将混凝土送至布料斗内； 6、由于封底混凝土厚度只有600mm，所以导管埋深量较小，为防止导管拔空造成埋深缺失而引起水下混凝土离析，因此必须在导管理论埋深量的部位做好标记； 7、为了确保井底混凝土基本平整，在浇筑过程中利用带平面板端头的木标尺进行实时测量； 8、沉井封底后的抗浮稳定性验算。 6.根据权利要求1所述的沉井法成型高水位下局部深基坑的施工方法，其特征在于：所述沉井外侧周边回填素混凝土：在沉井下沉过程中沉井周边挖掘出的沟槽内回填C15混凝土，回填沟槽的作用是增加沉井的抗浮能力； 1、在沉井封底完成后，应立即采取基坑降水措施，使井坑部位沉井外侧的地下水位略低于沉井外沟槽底约200mm； 2、将沉井上口预留的钢筋调直理顺，用钢筋扳手将预留钢筋向沟槽中弯折，弯折角度为45°，使钢筋端部接近开挖沟槽外侧土层，如预留钢筋长度不足，可以采取搭接绑扎的方式加长；预留钢筋弯折后，绑扎水平钢筋，水平钢筋按照φ6@200绑扎即可； 3、钢筋绑扎完成后进行C15混凝土浇筑，C15混凝土采用泵车直接浇筑，用插入式振捣棒进行振捣密实，上表面收抹平整，并覆盖塑料薄膜养护；沟槽回填混凝土的标高应不高于整体筏板基础垫层上平面，可通过标高定位桩采用拉线找平的方式来控制浇筑标高； 4、回填混凝土浇筑完成后，可以停止电梯基坑周边的井点降水。 7.根据权利要求1所述的沉井法成型高水位下局部深基坑的施工方法，其特征在于：所述的沉井内电梯井坡角回填： 1、沉井内支撑的布置内支撑采用φ325×8钢管，增加内支撑是抵抗沉井外侧基础土方的侧压力，避免沉井壁中部形成过大弯曲变形；支撑位置设置于沉井壁的中部，支撑与沉井壁间采用两根10号槽钢竖向布置，槽钢上下两端采用连接钢板拼接，槽钢间距80mm，槽钢背紧贴沉井壁，槽钢肋向沉井内侧，与支撑钢管接触面间加焊8mm厚350×350钢板； 2、沉井内抽水、内支撑支设 1)在进行沉井内电梯井坑斜坡面回填前，对沉井内抽水处理，抽水分阶段进行；由于沉井深度为2.0m，根据计算需在沉井深度中间位置设一道支撑；当沉井内抽水至1/3沉井深度时，在沉井上口先增设一道临时支撑； 2)在临时支撑支设完成后继续抽水，在抽水深度超过沉井深度一半以下400mm左右时，暂时停止抽水，进行沉井内支撑的支设，支设时，先放置临时支架，以利于支撑的临时搁置；将预先焊接好连接板的竖向支撑槽钢放置于沉井两侧壁支撑中线位置，用杆件作临时固定，然后将支撑钢管就位，将支撑钢管十字线对准沉井壁的支撑槽钢面钢板上的十字线，再将支撑钢管与连接钢板间作临时点焊，点焊固定后进行对称交错焊接； 3)沉井内支撑焊接完成后，继续开始沉井内降水，在降水到沉井底后，进行人工清理积水，并拆除沉井上部的临时支撑；支撑做法为长向支撑在上侧，短向支撑在下侧； 3、电梯井基础底侧回填斜坡状部位与沉井壁间宜采用低标号素混凝土回填，如果建筑物基坑有天然砂砾石或卵石，可以就地取材，掺加适量的砂拌合后进行底部回填，上部采用低标号混凝土回填；也可以全部采用低标号(C10)素混凝土回填，低标号素混凝土可以利用现场的砾石或卵石、砂砾石加入适量砂和水泥搅拌，配合比可以预先试配或根据经验确定； 4、斜坡部位回填时应考虑预留基础底板垫层厚度，在回填完成后，采取设立样墩的方式进行斜坡面及基坑底板上垫层混凝土的施工，如果沉井底部斜三角部位采用砂砾石回填的，应该在回填到临时支撑位置时暂停回填，先对底部回填层外侧斜坡面及顶面采用C15混凝土进行找平，作为基础底混凝土垫层，待该部分垫层混凝土强度达到5MPa以上时，拆除沉井内部的支撑，再继续进行上部斜坡的回填及混凝土垫层的施工。
所属类别：	发明专利