复杂地质陆上大直径沉井全过程施工工法的制作方法

本发明属于沉井施工工法领域，特别是涉及一种复杂地质陆上大直径沉井全过程施工工法，适用于复杂地质富水地层大直径、超深沉井的施工。

背景技术：

1、随着我国基建事业的蓬勃发展，我国沉井建设逐渐走向世界的前列。大型沉井形式因其整体结构刚度大、稳定性好，承载力大能支撑较大荷载、耐久性能好等特点得到更广泛的应用。同时，沉井形式具有其施工干扰小、安全可靠、占地面积小，对周边建筑影响小等特点。由于承载荷载的增加，使沉井尺寸逐步增大，大直径沉井建设逐步成为趋势。但目前对于直径沉井施工技术还处于发展的阶段，下沉过程中沉井的受力特性还未有较多研究成果。沉井工程如采用传统工艺进行施工存在较高局限性，施工不当很容易引发道路和建筑物不均匀下沉、地下水丰富地区降水困难等问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了解决上述背景技术中提到的技术问题，本发明旨在提出一种复杂地质陆上大直径沉井全过程施工工法，为保证内径17m，深33.5m大沉井顺利下沉到位，考虑到沉井周边较空旷，且地下水极其丰富，采用不排水下沉技术进行沉井施工。该工法确保了在复杂地质、地下水丰富的状态下大直径、超深沉井的正常施工，解决了施工带来的道路不均匀沉降的问题。该工法施工方法新颖、安全快速，在城市沉井建设中有着广阔的推广应用前景。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种复杂地质陆上大直径沉井全过程施工工法，具体包括以下步骤：

3、步骤一：基坑排水：在基坑周边设置截水沟，与市政排水井相连，并在基坑边四周砌筑挡水墙，防止雨水流入基坑，在基坑内设置一个集水坑；

4、步骤二：场地基坑施工：施工中按照设计提供的沉井布设方位，进行测量、放样，确定沉井垫层基坑开挖的范围，然后开挖，第一节沉井制作前，需将沉井基坑进行人工整平，并在基坑底铺设粗砂垫层；

5、步骤三：模板支架施工：制备井壁模板，制备并安装沉井外侧支架和沉井内侧支架，井内外壁采用双排扣件式脚手架，井内工字钢托架由18a工字钢预埋入沉井井壁；

6、步骤四：刃脚施工：制备刃脚钢筋，然后将刃脚钢筋加工成刃脚，待钢筋模板固定绑扎完成后进行刃脚混凝土浇筑；

7、步骤五：井壁施工：井壁施工顺序：刃脚处钢筋向上绑扎→模板安装→混凝土浇筑→沉井下沉→下节沉井钢筋绑扎→模板安装→混凝土浇筑→沉井下沉至最后一节混凝土浇筑；

8、步骤六：沉井预留洞口处理：顶管进出洞口处需预埋一圈洞门止水钢环板与井壁结构砼一起浇筑，制作并安装沉井洞门钢环，然后在顶管进出位置预留洞口；

9、步骤七：沉井下沉：混凝土垫层凿除，沉井采用分节制作、分次下沉原则，实时观测地下水水位，及时采取不排水下沉，刃脚完全入土后，开启泥浆泵，沉井边下沉边注入触变泥浆，沉井下沉稳定后进行沉井封底；

10、步骤八：底板施工：底板钢筋绑扎，底板混凝土浇筑。

11、更进一步地，步骤三中，沉井井壁模板面板采用18mm厚竹胶板，主楞25号双拼钢筋环向布置，间距450mm，次楞为40×80mm方木，沿沉井竖向布置，间距为150mm，对拉螺栓为m16，螺栓间距450mm。

12、更进一步地，步骤三中，沉井外侧支架坐落在硬化后的施工平台上，沉井内侧支架坐落在工字钢施工平台上，均满足地基对支架的要求，沉井接高时上节内侧井壁需抽入深度为0.4m的延伸18a工字钢，工字钢间距1.5m，工字钢间铺设5cm厚模板，形成施工平台，内侧双排扣件式脚手架坐落于工字钢托架平台上。

13、更进一步地，步骤三中，沉井外侧双排脚手架采用抛撑进行辅助加固，内侧双排脚手架采用菱形对撑进行加固，内外侧脚手架使用φ25钢筋进行拉结，间距按照两步两跨进行布置，待拆除架体时，割断拉结钢筋，修复后涂抹防水涂料，内外侧脚手架顶部采用钢管进行整体连接。

14、更进一步地，井内工字钢托架埋入深度0.4m，间距1.5m，工字钢托架边缘设置1.2m高护栏；制作第二节沉井时，距离顶部1m处埋设工字钢托架，当混凝土达到设计强度后，拆除内部架体至工字钢托架平面位置时，铺设施工作业平台及护栏，沉井第一次下沉到位后，人员通过垂直爬梯至托架作业平台上进行内部架体搭设作业。

15、更进一步地，步骤四中，刃脚混凝土浇筑顺序为：浇筑采用两台天泵入仓浇筑，对称浇筑，浇筑完一层后在从前一层的起点继续浇筑，沉井刃脚、井壁及底板砼下落度均大于6m；浇筑方式：刃脚浇筑砼时应分层连续进行，每层厚度30cm-50cm，砼初凝时间，结构特点、钢筋疏密综合考虑决定，每层振捣厚度控制在30-50cm，砼采用插入式zn50振捣器振捣，每次插入振捣的时间为20-30秒，振捣上一层时应插入下一层5-10cm，以使两层砼结合牢固；砼在浇筑完毕后的12h以内对其进行覆盖和浇水养护，刃脚采用覆盖土工布浇水养护，养护时间为14d。

16、更进一步地，步骤七中，沉井下沉施工划分为初沉、正常下沉、终沉三个阶段，分别采取纠偏控制措施，0-3m为初沉阶段，首先将素砼垫层先内后外对称凿除。测量要在此期间加强观察，当沉井发生倾斜时，应调整凿除位置，尽量使沉井平稳的切入土中；当沉井的下沉到最后2m时进入终沉阶段，放慢取土速度和数量，严格按照均匀对称的原则布置取土范围，当沉井四周控制点高差大于20mm时，及时纠偏。

17、更进一步地，步骤七中，纠偏控制措施包括偏除土纠偏、井外射水-井内偏除土纠偏、压重纠偏和沉井位置扭转时的纠正，其中偏除土纠偏为在沉井下沉的过程中，减少沉井高的一侧的刃脚下的阻力，而在沉井低的一侧则去提高刃脚下的阻力，在纠偏位移时，会提前将沉井向偏位方向倾斜，随后沉井下沉时要沿着倾斜方向，纠正时要确保沉井底面中轴线与设计中轴线的位置相重合。

18、更进一步地，步骤七中，沉井封底采用不排水垂直导管法灌注水下封底混凝土，制定沉井封底时间地标准为，经过观测在8h内累计下沉量不大于10mm或沉降率在允许范围内时，沉井下沉已经稳定，即可进行沉井封底。

19、更进一步地，步骤八中，底板处钢筋迎土侧钢筋保护层厚度为50mm，其余位置钢筋保护层厚度为40mm，采用混凝土垫块，布置间距为1m梅花型布置，厚度与保护层相同；底板垫块采用砼垫块井壁边200mm开始垫垫块，然后垫块按照500×500布置；首先在底板圆心处布置面筋，然后再布置环向钢筋，环向钢筋绑扎好后布置中层双向钢筋网，然后布置上面筋，最后布置拉筋。

20、与现有技术相比，本发明所述的一种复杂地质陆上大直径沉井全过程施工工法的有益效果是：

21、（1）本发明沉井制作时预埋工字钢托架，沉井内壁支架搭设在工字钢托架平台上，解决了不排水沉井制作时，沉井内部支架搭设问题。

22、（2）本发明与传统工法相比本工法沉井井壁预埋注浆管，对沉井外壁注入触变泥浆，填充管道周围的空隙，减少井壁侧模阻力，起到辅助沉井的作用。

23、（3）本发明通过对各地层特性及沉井结构进行沉井下沉分析，确保沉井下沉系数及沉井接高稳定性满足要求。

24、（4）本发明采用midas/civil程序建立模板支架结构分析模型，进行了施工方案的有限元模拟，精确分析了模板支架的受力结果，确保了施工安全。

25、（5）经济效益。本发明在沉井制作时井内壁预埋工字钢托架平台，沉井内壁支架搭设在工字钢托架平台上，支架无需落在井底，大幅减少了支架使用量。沉井制作时井壁预埋了注浆管，待沉井下沉时，进行触变泥浆注入减少沉井侧摩阻力，辅助沉井顺利下沉，大幅缩短了工期。本发明采用沉井不排水下沉工艺及沉井在黏土层出土各种方法减少了人工成本，大幅节约工期，大幅节约成本。

26、（6）社会效益。本发明可确保大型沉井在复杂地质条件下顺利施工。与传统工艺沉井制作下沉相比，本发明对附近周边环境影响较小，沉井制作预留洞口封堵更加安全、沉井外壁注触变泥浆减阻措施、沉井黏土层开挖下沉等关键技术措施，解决了大直径、超深沉井复杂地层下沉困难的问题。本发明在复杂地层沉井不排水下沉施工具有良好的应用价值，值得推广和应用，社会效益显著。