若桥梁墩台位于旱地上,沉井可就地制造并下沉。其施工工序为:定位放样、整平场地;浇筑底节沉井;拆模及抽垫;挖土下沉;接高沉井;筑井顶围堰;地基检验与处理;封底、填充井孔及浇筑顶盖,如图5-65所示。
图5-65 沉井施工顺序图
a)制作第一节沉井 b)抽垫木、挖土下沉 c)沉井接高下沉 d)封底
1—井壁 2—凹槽 3—刃脚 4—承垫木 5—素混凝土封底
一、定位放样、整平场地
旱地沉井施工时,应首先根据设计图纸进行定位放样,即在地面上定出沉井的纵横两方向的中心轴线、基坑的轮廓线以及水准标点等,作为施工的依据。
如天然地面土质较好,只需将地面杂物清除,整平地面,就可在其上制造沉井。如为了减小沉井的下沉深度也可在基础位置处挖一基坑,在坑底制造沉井。基坑的平面尺寸应比沉井平面尺寸大一些,以确保垫木在必要时能向外抽出,同时还应考虑支模、搭设脚手架和排水等各项工作的需要。基坑底应高出地下水面0.5~1.0m。如土质松软,应整平夯实或换土夯实。在一般情况下,应在整平场地上铺上不小于0.5m厚的砂或砂砾层,目的是为了便于整平、支模及抽出垫木。
二、浇筑底节沉井(图5-66)
由于沉井自重较大,刃脚踏面尺寸较小,应力集中,场地土往往承受不了这样大的压力。所以应在刃脚踏面位置处对称铺满一层垫木以加大支承面积,其数量可按沉井重量在垫木下产生的压应力不大于100kPa计算。垫木在平面布置上应均匀对称,每根垫木长度中心应与刃脚踏面中线相重合,以便把沉井重量较均匀的传到砂垫层上。垫木可单根或几根编组铺设,但组与组之间最少应留出20~30cm的间隙,以便工具能伸入间隙把垫木抽出。为便于抽出垫木,还需设置一定数量的定位垫木。确定定位垫木位置时,以沉井井壁在抽出垫木时产生的正、负弯矩的大小接近相等为原则。
图5-66 沉井刃脚立模
1—井壁 2—隔墙 3—隔墙梗肋 4—木板 5—黏土土模 6—排水坑 7—水泥砂浆
垫木铺设完后,在刃脚位置处放上刃脚角钢,竖立内模,绑扎钢筋,立外模,最后浇灌第一节沉井混凝土。模板应有较大的刚度,以免发生挠曲变形。外模板应平滑以利下沉。钢模较木模刚度大,周转次数多,也易于安装。在场地土质较好处,也可采用土模。
三、拆模及抽垫木
混凝土达到设计强度的25%时可拆除内外侧模。达到设计强度的75%时可拆除隔墙底面和刃脚斜面模板。强度达设计强度后才能抽撤垫木。
抽撤垫木应按一定的顺序进行,以免引起沉井开裂、移动或倾斜。其顺序是:
①撤除内隔墙下的垫木。
②撤沉井短边下的垫木。(www.daowen.com)
③撤长边下的垫木。拆长边下的垫木时,以定位垫木(最后抽撤的垫木)为中心,对称地由远到近拆除,最后拆除定位垫木。
注意在抽垫木过程中,每抽除一根垫木应立即用砂回填进去并捣实,使沉井的重量转移到砂垫层上。
四、挖土下沉
沉井挖土下沉施工可分为排水下沉和不排水下沉。当沉井穿过的土层较稳定,不会因排水而产生大量流砂时,可采用排水下沉。
排水下沉常用人工挖土,它适用于土层渗水量不大且排水时不会产生涌土或流砂的情况,人工挖土可使沉井均匀下沉和清除井下障碍物,但应采取措施,确保施工安全。排水下沉时,有时也用机械除土。
不排水下沉一般都采用机械挖土,挖土机械可以是抓土斗或吸泥机。抓土斗适用于砂卵石等松散地层。吸泥机适用于砂、砂夹卵石及粘砂土等。在黏土层、胶结层或岩石层中,可用高压射水,冲碎土层后用吸泥机吸出碎块。吸泥机有空气吸泥机、水力吸泥机和水力吸石筒等,其中空气吸泥机的适应性最强,能吸砂、粘砂土和砂夹卵石。吸泥机吸泥时沉井内大量的水被吸走,井内水位下降,为避免发生涌土或流砂现象,故需经常向井内加水,维持井内水位高出井外水位1~2m。
挖土下沉时必须要有规律,分层、对称的开挖,使沉井均匀下沉。通常是先挖井孔中心的土,再挖隔墙下的土,最后挖刃脚下的土。切不可盲目乱挖,以免造成沉井严重倾斜,发生事故。
五、接筑沉井
当沉井顶面下沉至距地面还剩1~2m时,应停止挖土,接筑第二节沉井。
接筑前应使第一节沉井位置正直,接缝处凿毛顶面,然后立模浇筑混凝土。为防止沉井在接高时突然下沉或倾斜,必要时应回填刃脚下的土。接高过程中应尽量均匀加重。待强度达设计要求后再拆模,继续挖土下沉。
六、筑井顶围堰
如沉井顶面低于地面或水面,应在沉井上接筑围堰。围堰的平面尺寸略小于沉井,其下端与井顶上预埋锚杆相连。围堰是临时性的,待墩台身出水后可拆除。
七、地基检验与处理
沉井下沉至设计标高后,应检查地基土质是否与设计相符,地基是否平整,同时对地基进行必要的处理,校验承载力。
如果是排水下沉的沉井,由潜水工进行检查或钻取土样鉴定。地基为砂土或黏土,可以在其上铺一层砾石或碎石至刃脚底面以上200mm。地基是风化岩石,应将风化岩层凿掉。岩层倾斜时,应凿成阶梯形。若岩层与刃脚间局部有不大的孔洞,由潜水工清除软层并用水泥砂浆封住,待砂浆有一定强度后再抽水清基。
在不排水的情况下,可以由潜水工用水枪或吸泥机清基。总之要保证井底地基平整,浮土及软土清除干净;保证封底混凝土、沉井和地基紧密相连。
八、封底、填充井孔及浇筑顶盖
地基经检验、处理合格以后,应立即进行封底。如果封底在不排水的情况下进行,可以用导管法灌注水下混凝土,待混凝土达设计要求后,抽干井孔中的水,填筑井内圬工。如果井孔中不填料或仅填砾石,井顶面应浇筑钢筋混凝土顶盖,然后砌筑墩身,墩身出土(或出水面)后可以拆除临时性的井顶围堰。
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