浅谈浆砌石沉井基础在小型工程中的应用

[12-11 16:59:29] 来源：http://www.tmgc8.com 水利水电 阅读：3255次

摘  要：浆砌石沉井在河道护岸工程建设中，是一种地基处理的有效方法和手段，根据工程实践，扼要阐述了浆砌石沉井基础的施工方法以及应用中需注意的关键问题。
    关键词：浆砌石沉井基础；应用与施工；小型水利工程

　

1浆砌石沉井基础的应用
    沉井的特点是利用井壁代替普通基坑开挖所需的护壁材料，又可减少挖土工作量，该基础稳定牢固，适应性广。从投资角度看，目前面广量大的小型农桥、小型水闸和吊机码头等建筑物，由于其本身的造价不高，如采用混凝土桩基础，在经济上就不很合理；因桩基一般为预制桩，其截面尺寸较小，抗弯能力较弱，在土层软弱、水流较急、易于淘空的地段应用，效果也不太理想，且预制桩的施工受周边建筑物的制约和影响，此时如改用沉井基础，就会取得较好的效果。
    对于某些排灌泵站，其进水口侧的沉井既可以作为河侧软弱土层的基础处理结构，又可以兼作进水池，可谓一举两得。在河道急转弯、交叉口地段，过往船只频繁、水流紊乱、水位变化大，河岸易受冲刷淘空，一般基础护岸往往易走样，甚至倒坍。例如南排护岸的个别凹荡与叉口段，漩涡形成的河坡变迁已深达高程－3.84至高程－4.84ｍ(黄海高程，下同)，桩基础局部淘空，均直接影响上部结构的安全。而沉井基础则在抗滑、抗倾、防淘空等方面，都有其独特的效果。如海盐市秦山核电住宅区与海盐农药厂护岸，均采用浆砌石沉井基础，能在临水面形成一道封闭屏障，虽然河道过往船只多，河岸地势高，墙背上压力较大，但建成10多年来，至今运行良好。
    在施工方面，对某些要求基础埋置较深的护岸工程，若选择沉井基础，更有其独特优势。如浙江一星饲料集团公司护岸，因其停泊船队需要，外侧需挖空，故要求基础埋置较深。原设计为打入桩基础，但开挖至高程0.16ｍ以下为粉砂土，继续往下挖时两侧土体向中间挤，无法继续深挖，打桩时土呈弹性，一个桩打下去，另一个桩浮上来，按原方案难以实施，改为浆砌石沉井基础后，不仅基础施工顺利，造价适中，而且工程稳定牢固，运行良好，业主也较满意。
    浆砌石沉井在海盐市小型水利工程上已广泛应用，目前应用浆砌石沉井基础的有：小型农桥720座、农灌机埠166处、吊机码头47处(包括码头港池960ｍ)，特殊地段护岸790ｍ。
2浆砌石沉井基础的结构形式
    沉井按建筑材料可分为钢筋混凝土、混凝土、浆砌石以及砖砌沉井等。由于浆砌石沉井具有造价适中、自重大、易于下沉等优点，在浅基础处理中应用较多。
    沉井由刃脚、井壁、内隔墙、封底和承台等组成，其平面型式根据上部建筑物基础截面形状、受力特点、阻水特性等方面的要求来决定。最常用的是矩形，对于独立基础，一般为口字形或田字形的较多，而对于条形基础，则日字形的居多。为了减小转角处的应力集中现象，四角应做成圆角，沉井的高度根据地质条件、上部结构与荷载要求而定，一般小型工程采用的浆砌石沉井大多在2.00～5.00ｍ。见图1。
3浆砌石沉井的施工
31工艺流程
    浆砌石沉井的施工工艺流程为：浇筑混凝土刃脚→浆砌井壁→沉井下沉→封底→回填→浇筑承台
3.2各构件施工
3.2.1浇筑混凝土刃脚
    混凝土刃脚(又称沉井尖)位于沉井最下端，其功用是切开土层。该处受力最集中，因此要有足够的强度。刃脚按设计要求不同有钢筋混凝土刃脚和素混凝土刃脚等，一般入土深度大的采用钢筋混凝土刃脚，小的采用素混凝土刃脚。施工前土方开挖至施工常水位以上0.2～0.3ｍ，挖平基面，注意不要扰动原状土，然后根据设计图放样并开挖刃脚地模，开挖完毕后随即浇筑混凝土刃脚。

3.2.2浆砌井壁和内隔墙
    沉井井壁(又称沉井圈)是沉井基础的外壳，在下沉过程中起防水和挡土作用，在使用期就成为实体基础的组成部分，它和内隔墙(又称腰墙)在混凝土刃脚达到设计强度75%后就可进行砌筑。砌筑时石块应注意灰缝饱满，并注意井壁与内隔墙的整体性，均衡砌筑，按承重墙工艺要求进行施工。井壁的外露面应做到平整，为了便于下沉，允许有1%～1.5%的收缩。井壁的内侧面在保证井壁有效厚度的前提下，可以做成毛面，其目的是确保井壁石块之间搭接良好。为了便于在下沉过程中均衡施工，内隔墙中应留有工作孔洞，尺寸一般在Ｄ８０ｃｍ左右。井壁砌筑后应加强覆盖养护，确保砂浆强度。www.tmgc8.com
3.2.3沉井下沉
    (1)浆砌石沉井下沉前应先进行验算，保证沉井在自重Ｇ作用下能克服摩阻力Ｒｆ而徐徐下沉，一般要求Ｋ＝Ｇ／Ｒｆ＞1.05～1.25。对于下沉深度在5ｍ以内的沉井，其井壁外侧总摩擦力Ｒｆ可按下式计算：Ｒｆ＝１／２ＵＦＨ。式中：Ｕ为沉井外侧周长(ｍ)，Ｆ为井壁单位面积摩擦力，视井壁粗糙程度和土质而定，一般软土或粘性土可取15～25(ｋN／ｍ２），Ｈ为沉井入土深度(ｍ)。如ｋ值不满足要求，则应在下沉前和下沉过程中对井壁外侧进行处理，最简易的办法是在井壁外侧灌注泥浆，使其减小摩擦力，以顺利下沉。一般采用的泥浆配合比(重量比)为：粘土35%～40%；水65%～55%。要求泥浆指标为：比重1.2～1.4；粘度＞100Ｓ；泥皮厚度＜3ｍｍ；胶体率与稳定性100%；含沙率＜4%。
    (2)浆砌石沉井须待砂浆强度满足设计要求后才可进行下沉施工，下沉前应在四角布设平面和高程控制点，以便在下沉过程中和结束前随时进行观测控制。
    (3)下沉方法有人工抛挖法，卷扬机吊装法或水力冲挖法等等，但不管采用何种方法，一旦开始下沉施工，中途就不允许停顿，否则极易出现涌水、咬死、倾斜甚至断裂等工程事故。在实际施工中根据不同情况分别作出不同的处理方案：①对于周边地形平坦的沉井，应保持均衡下沉，要求挖土速度一致，四周留土一致；②土质为淤泥质土，可挖成锅底状，一般当锅底比刃脚低1～15ｍ时，沉井即可靠自重下沉，并将刃脚下土挤向中央锅底；③土质为粘土，刃脚底下亦不必全部挖净，四壁可留5ｃｍ左右厚的土层，沉井靠自重下沉时，刚好将这部分土切下；④土质较硬时，可在开挖至刃脚底面以下50～60ｃｍ，采取对称均衡开挖，如此重复，直至下沉结束；⑤对于两边土方高差较大，特别是河侧临水，土质较弱，两岸侧土方既高又硬的沉井，则要求“歪打正着”，即挖土速度岸侧比河侧略快，岸侧尽量挖空，河侧略留一层薄土，使沉井在下沉时向岸侧倾斜2°～3°，这样下沉不仅不易卡阻，而且位置较准确。
    (4)浆砌石沉井在下沉过程中，有时会出现卡阻、倾斜等现象，此时应仔细观察，分析原因，找出对策。对于土质较硬出现的“卡阻”现象，可先采用挖空刃脚底土方的方法，如仍不奏效，则可采取压重，或在井壁四周从上往下灌注泥浆等办法，促其下沉。如因异物(如木桩、孤石等)原因，则应尽快排除。如发生倾斜，则应尽快纠偏，先挖空高一侧土方，再部分压重或灌注泥浆。总之，要随时注意监测，保持沉井均衡下沉，达到设计要求。
3.2.4沉井封底
    根据设计要求，有的沉井要封底，有的则不封底。对于要求减轻自重而井孔不回填或泵站兼作进水池的沉井，则对封底的要求较高。沉井封底大多采用现浇素混凝土，在施工中常遇到地下水负压破坏初凝混凝土结构的情况。为此，应在底部设置反滤层。先把基底挖成锅底状，中间下凹，然后自中间对四角布设盲沟，犹如“瓜瓣”状，中间挖小坑填满碎石，再在上面铺设土工布，在“瓜蒂”上安装排水管后，就可进行混凝土浇筑。为了便于控制地下水，采用长瓶作为排水管。排水管的制作可将浸润煤油后的线缠绕在瓶底端燃烧，即可割去瓶底。该管埋设后，就可根据需要打开或盖紧瓶盖，从而保证封底混凝土的顺利浇筑与保养。
3.2.5回填土方与浇筑混凝土承台
    沉井回填应采用含水量适中的优质土，分层回填夯实。对于不封底的沉井，其回填的质量要求更高，一般要求单位体积重量γｄ＞14.5ｋＮ／ｍ３。注意沉井回填前必须排干井内积水。
    沉井承台(又称封顶)浇筑在沉井面和回填土上。对于空心沉井，则在里面搭设底模，而后浇筑封顶混凝土。根据上部结构受力情况，承台可分为钢筋混凝土结构和无筋混凝土结构。
4结语
    浆砌石沉井在河床低、水深大、穿越暗浜、船行波冲刷严重的河段护岸，以及小型吊机码头、农灌机埠进水口等小型水工建筑物，有着较好的使用适应性。在经济上，比使用混凝土桩基处理可节约投资(80～150)元／ｍ。在施工上，避免了基础大开挖带来的土方大搬家；在运行上，从以往已建工程运行的反馈信息与调查结果看，沉井基础均运行良好，切实可行。因此，对于杭嘉湖平原水网地区的小型水工建筑物，采用浆砌石沉井作为浅基础处理，具有广泛的应用前景。www.tmgc8.com
卜俊松，洪根祥      (嘉兴市水利工程建筑有限责任公司，浙江嘉兴314000)

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