沉井施工控制

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沉井施工质量控制

——路桥公司京珠大道南项目部QC小组

一、小组概况及成员

沉井质量控制QC小组成立于2004年10月10日,小组活动时间为2004年10月10日起至2005年3月1日。小组成员均受过全面质量管理教育,受训时间分别为42—64小时。

小组成员基本情况详见下表:

1

2

3

4

5

6

二、工程概况:

我公司承建京珠大道南土建2标排水工程,其中南线污水管道,设计采用顶管施工,以钢筋混凝土结构工作井、接收井作为顶管施工的顶进工作基坑。全线内设置5个工作井,5个接收井,平均以90m的间距间隔布置,由于其管道埋深较大(平均埋深达9.5m),地层为流塑性高的淤泥层,因此工作井及接收井均采用沉井法施工。

三、选题原因:

沉井是修建深基础、地下室和地下构筑物广泛应用的施工方法之一,适于在场地狭窄、软弱土层和不稳定含水土层中施工。根据工程和地质特点,沉井下沉方法有排水下沉和不排水下沉两种,如在施工中注意不够,常会发生一系列的质量通病,影响沉井顺利下沉和使用。尤其,我项目所施工的钢筋混凝土结构的沉井是用作顶管施工时的工作基坑,顶管设备在顶管施工过程中会产生巨大的反作用力(初步计算该作用力最大值约为850T),该部分主要由沉井及其周边的土体承受,因此,为防止发生各类质量问题,以确保沉井工程的质量,必须在沉井施工过程中对每一步施工都采取严格的控制措施,同时为了通过完成该项工程培养一批沉井等地下工程施工专业队伍,为我公司做好各类人才、技术储备。为此,选择了沉井施工质量控制作为小组的课题。

四、PDCA循环

P、计划

1、\t现状分析:

流塑性高的淤泥层,对沉井的开挖、下沉速度和偏位等控制等带来了一定的困难;

2)、部分地段的沉井施工位置距离正在兴建的商用住宅区距离很近(约10m),对开挖施工过程中对周边地区的沉降提出了更高的要求;

3)沉井施工的质量控制要点:沉井的制作施工质量控制沉井的下沉施工速度、偏位控制。2、影响沉井施工质量的因果分析图:

(1)、影响沉井施工质量的因素分析及要因确

工人责任心、规范作业情况

直接关系到工程质量和进度

要 因

欠缺淤泥条件下沉井施工的经验、技术不熟练

可以通过学习培训解决

非要因

施工机械的选择与配置

其性能、功效对施工影响很大

要 因

检测设备情况

可根据施工需要配置

非要因

混凝土、钢筋及模板的质量不能保证

通过选择具有质量保证的合格厂家进行订购材料

非要因

1、沉井地基加固处理方法

2、沉井制作施工的工艺及质量控制

3、沉井开挖下沉施工工艺与偏位、沉降观测的配合

4、质量检测指标

5、科学的管理方法

这五点是影响沉井施工质量的最重要因素

要 因

地质情况、周边环境的影响

影响施工质量、安全

要 因

(2)施工对策方案

因素

项 目

对策方案

负责人

处理时间

责任心不够强、未有按规范施工

实行岗位责任制,增强责任心;制定奖惩办法,提高劳动积极性;规范作业程序,加强安全质量检查。

蔡劲松

陈建明

全过程

开挖机械,辅助观测设备的选择

选用性能良好、效率高、施工方便的长臂挖掘机,和垂直取土机相结合进行开挖,加强维修保障;选择精度高的全站仪和水准仪进行偏位和沉降观测。

蔡劲松

陈建明

陈岳林

全过程

混凝土、钢筋及模板的质量不能保证

选择质量有保证的合格厂家提供的产品,并加强对每批进场材料的抽检工作和日常抽检工作

陈岳林

徐 彬

全过程

1、沉井基底处理方法

2、沉井制作施工的工艺及质量控制

3、沉井开挖下沉施工工艺与偏位、沉降观测的配合

4、质量检测指标

5、科学的管理方法

1、\t根据实际地质情况采用搅拌桩基底加固。

2、根据质量及施工进度要求,采用现场分节现浇制作,分节下沉的施工工艺,,配置专职现场质检人员加强对施工质量的控制。

3、根据实际地质情况采用不排水开挖的施工工艺,制定科学的监控方案,现场全过程监控沉井在下沉过程中的下沉速度及偏位情况。

4、完善工地的测量、试验工作。

5、加强管理,理顺职能,明确责任,奖罚分明,进行检测控制。

蔡劲松

陈建明

陈岳林

王玖林

龚德明

全过程

地质情况、周边环境的影响

根据地质情况制定合理的施工方案,加强观测和施工控制减小对周边环境的影响

王玖林

龚德明

施工中

D、具体实施

实施一:准备工作

1、\t开工前组织有关技术人员、管理人员进行相关知识的学习培训,熟悉并对核对设计文件,充分了解设计意图。熟悉有关工程措施及保证施工安全、施工质量的相关技术要求,及时收集有关沉井施工的新技术、新工艺、新材料等资料并进行预先试验,并比选确定采用有利于节约成本、保证施工质量、加快工程进度的施工工艺。

2、\t

3、\t根据设计文件要求做好测量放线和施工前的复查工作,确保施工放样的准确性。

4、\t建立健全的安全、质量保证体系,对各分项、分部、单位工程建立安全、质量保障与监管制度,做到责权明确、责任到人。

5、\t充分做好施工前的机械进场、物质材料供应及后勤保障等准备工作,合理规划、提高施工效率

6、\t根据开工日期及总体工期合理安排施工进度,在保证施工质量及施工安全的前提下,采用分节制作分节下沉的施工工艺,5天为一循环周期;混凝土按原设计标号提供一个等级采购施工,并加早强剂,保证混凝土下沉时的强度。

沉井施工工艺流程

砂桩施工工艺流程如图所示,其施工程序为:

底板制作

水下砼封底

一节沉井施工

不排水开挖下沉

首节沉井垫层处理

井位放样

搅拌桩基施工

达到7 达100%砼 下沉到

天强度 设计强度 设计标高

下沉到位

砂桩施工流程图

实施二:沉井基底搅拌桩处理施工

1、\t工作井、接收井的基底搅拌桩加固处理布置:

2、搅拌桩施工机械的配套选择:为了满足施工需要搅拌钻机采用DJB-140型支力头式单轴搅拌机,其主机系统由动力头、喷浆装置、搅拌轴、搅拌头等组成,配套设备主要有:灰浆搅拌机、灰浆泵、电气控制等。机械设备主要技术参数见下表:

机械技术性能

数值

机械技术性能

数值

搅拌轴数量(根)

1

起吊设备

提升能力(KN)

50

搅拌叶片外径(mm)

500

提升高度(m)

14.4

搅拌轴转速(r/mim)

60

提升速度(r/mim)

0.95-1.2

电机功率(KW)

37

接地压力(Kpa)

40

动力头重量(t)

1.5

技术指标

一次加固面积(m2)

0.196

灰浆制备系统

灰浆拌制台数×容量(L)

1×400

最大加固深度(m)

14

灰浆泵量(L/min)

33

工作效率(/台班)

100

灰浆泵工作压力(Kpa)

1500

总重量(t)

5

(2)施工流程

深层搅拌桩施工工艺流程见图所示:其施工工序为:

重复搅拌上升

1)桩机就位:移动深层搅拌机到达指定桩位对中。

2)喷浆钻进下层:开动灰浆泵,证实浆液从喷咀喷出时,启动搅拌机电动头,放松起重机钢丝绳,使桩机向下旋转钻进喷浆直到设计标高。

3)提升搅拌:搅拌头自桩底反转匀速搅拌提升。

4)重复喷射钻进搅拌:重复钻进搅拌下沉,按上述(2)操作,如第一次喷浆量已达到要求,只需复搅不喷浆,否则重复(2)的操作。

5)重复搅拌提升:按上述(3)操作。

6)成桩完毕,移位。

(3)搅拌桩施工质量控制:

1)配合比的确定:以水泥固作为化剂,,通过进行进行室内试验,了解水泥加固粘土的可能性、了解加固粘土最合适的水泥品种、了解加固土所用水泥的掺入量、水灰比,了解水泥土强度增长的规律,确定其掺入量应为被加固土重量的15%,水灰比为0.45-0.5合适。

2)根据室内配合比,现场作成桩工艺性试验(试桩少于2根),并根据地层的软硬情况和搅拌头的工艺特点试验确定钻进贯入时喷浆、提升喷浆、和喷浆时间,总结试验参数为大面积施工提供质量控制依据

3)现场专职试验员负责浆液配制控制,严格按0.45-0.5控制水灰比,备好的浆液不得离析,泵送必须连续,拌制浆液的罐数、固化剂外掺剂的用量以及泵送浆液时间要有专人记录。

4)机具下沉搅拌中遇有硬土阻力较大时,采用增加搅拌机自重,然后启动加压装置加压或边输入浆液边搅拌钻进的措施保证成桩长度。

5)将桩机操作者与搅浆施工员使用对讲机保持密切联系,保证搅拌机喷浆时连续供浆,避免出现断桩。

6)施工中设置专人详细记录搅拌机下沉或提升速度(下沉速度一般为1m/min、提升速度一般为2m/min,可根据地质情况调整),根据设计标高计算控制供浆与停浆时间,钻深等,全过程对搅拌桩施工进行控制,确保施工成桩质量。

实施三:沉井制作施工控制

1、基坑开挖:

1) 为减少沉井下沉距离,视地层情况而定沉井的制作面在地面下约1.5左右米深度的开挖基坑里,基坑放坡1:1,基底夯实,基坑基底开挖尺寸安沉井设计尺寸每边加宽1.2m(半径加宽1.2m)开挖。

2) 基坑地基处理:视现场土质情况而定,遇松软的土质全部挖除,用砂性土回填、整平夯实。

2、垫层和底模制作

本工程采用砂垫层加素砼垫层作制作沉井刃脚的支承面。根据。C15砼厚度为0.15米,浇砼时用水准仪控制水平,且表面抹光以此作为刃脚的底模。

3、模板制作和安装

1) 预留孔、刃脚、井壁上底板位置的凹进部份用5cm厚清水木块制作加工。其余全部用小型定形钢模,由U型卡接连,Ф12内螺杆固定宽度,竖横Ф50钢管围囹固定支撑,保证模型支立稳固不跑模。

2)本工程沉井分5节现浇。控制壁厚用Ф12内螺杆,内螺杆设置水平间距80cm,垂直间距50cm,竖围囹间距80cm,横围囹间距60cm,用线垂校正,水平撑加剪刀撑来保证达到它的刚度、强度及稳定性。拆模时间控制在砼施工后36小时。

4、钢筋材料检验及制作

1) 厂家供应钢筋材料必须有出厂证明书试验报告单,每批钢筋进场前必须抽样送检,检验合格后方可使用。在钢筋加工过程中发现脆断,焊接性能不良或力学性能显著不正常现象时,要求对该批钢筋做化学分析检验。

2)经过验收后的合格的钢筋材料分批按规格堆放整齐、并应避免锈蚀和污染。如果钢筋外表出现严重锈蚀、麻坑、裂纹、夹砂等缺陷时,应给予报废处理。

3) 受力钢筋小于22mm时,接头用搭接〉42D,刃脚处刃脚处环筋采用焊接接头长度:双面焊5D,单面焊10D。受力钢筋的接头位置应设在结构受力较小处并相互错开,当采用焊接接头时在任一焊接接头中心至长度为钢筋直径35D且不小于500mm的区段范围内,有接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的允许百分变率:受拉区为50%,受压区为不受限制。钢筋应按GB50204-92中有关规定作拉力及冷弯试验。

4)钢筋的固定

钢筋的骨架都应以定位垫块或座子稳定在设计图纸规定的位置上,所有交叉的钢筋处应用软铁丝绑扎牢固,绑扎好的钢筋骨架都应有足够的刚度和稳定性。钢筋在入模前在底部位加好砼垫块(垫块厚度应与设计规定保护层相同),在侧部绑好砼垫块。为使钢筋位置在灌筑时不致变动可增加扎结点或加撑筋,已绑扎好的钢筋架不得践踏或放置重物。轴心受拉和小偏心受拉杆件中的钢筋接头,均应焊接。

5)未经工程师代表对已绑扎好的钢筋检查和批准之前,不准开始浇捣混凝土。

5、浇筑砼

1)为加快施工进度,保证砼下沉施工时的砼强度达到C25砼100%设计砼强度要求,实际施工砼采用C40砼,而且外加适量的早强剂,使砼强度在3到4天内达到强度要求。分层浇筑厚度控制在30cm左右,浇捣顺序环形。采用插入式振捣器振捣,振捣要掌握快插慢拔原则。上、下层浇筑间隔时间掌握在砼初凝时间内。现场专职试验员负责抽检砼的塌落度,按规范做好砼试块。

2) 施工缝的施工

井壁宽度内设置凹槽作为施工缝,缝宽为壁厚的1/3。浇筑时用木条成形。第二次浇砼时,缝应处理,冲洗干净,使骨料外露,用同标号水泥浆接浆厚1-2cm。

6.砼的养护

砼浇捣成形后,夏天要在浇捣完成后立即盖上草包,并由专人经常浇水养护m,每天浇水数次,保持砼表面经常处于湿润状态为佳。

沉井钢筋混凝土成形质量检验标准(单位:毫米)

长宽:±0.5 %,且不得大于100

曲线部分的半径:±0.5 %,且不得大于50

两对角线长度:对角线长的1%

井壁厚度:±15

井壁.隔墙垂直度:1%

预埋件.预孔位移:±20

实施四:沉井不排水下沉施工

沉井井壁底梁和框架砼达到设计强度100%(25Mpa)后方可进行沉井下沉施工,本工程沉井采取分节制作分节下沉的施工方法,分5次下沉到设计标高。由于地基层为流塑性和含水量较大的淤泥层,淤泥状态不稳定管涌现象严重、地下水资源丰富,经综合考虑本工程沉井下沉采用不排水开挖下沉工艺。下沉前先凿除刃脚边素砼垫层,用人工配合挖机将井内碎块清理干净。下沉方法用12m长臂挖机取土下沉,抓土时应先中间后四周,井内土体形成锅底,使沉井平衡下沉,下沉过程中进行实时观测,并根据测量资料随偏随纠。当沉井偏斜达到允许值的1/4时必须纠偏。

沉井下沉技术措施:

1、如在沉井下沉困难时可采用以下方法:

(1)采用掏挖刃脚的方法

(2)在沉井顶面均匀增加配重,促使沉井下沉

2、防止沉井倾斜措施:

(1)沉井起沉时防倾斜措施:

A、凿除素砼垫层时应先内后外,保持对称。

B、挖土方法:成锅底状,对称,缓慢。

C、注意观测:遵循沉多少挖,沉少多挖原则。

(2)至两层不同土质的界线时,应减慢挖土速度,注意观测,如发现异样情况应立即停止挖土,制定方案,方可继续挖土。

(3)沉井穿越砂性土层的防倾斜措施。

由于砂性土层含水量高,因此极易产生沉井倾斜现象。因此,在沉井下沉至此类土层前,在沉井外壁四周对这层土进行注浆处理。

3、防止沉井超沉措施:

(1)当沉井沉至接近设计标高时,注意观测,减慢挖土速度。

(3)可根据井内水位的高低来控制下沉速度,当下沉速度太快,可于井内回灌水,增加井内水位高度,来降低下沉速度。

4、防止沉井偏移措施:

控制沉井不再向偏移方向再倾斜,有意使沉井向偏位的相反方向倾斜,当几次倾斜纠正后,即可恢复到正确位置或有意使沉井向偏位的一方倾斜,然后沿倾斜方向下沉,直到刃脚处中心线与设计中线位置相吻合或接近时,再将倾斜纠正。

2、下沉纠偏措施:

位移进行观测,每班至少测量2次,轴线位移每天测一次;在沉井外和井壁上设控制线,内壁上设垂度观测标志,以控制平面位置和垂直度,每班观测不少于2次。当沉井每次下沉稳定后应进行高差和中心位移测量。沉井初沉阶段每2小时至少测量一次,必要时连续观测,及时纠偏,终沉降段每小时至少测量一次,当沉井下沉接近设计标高时应增加观测密度。下沉应做到均匀,对称出土,贯彻“为纠偏而下沉”的原则,严格控制井内的出土速度及底面高差,当出现平面位置和四周出现偏差时应及时纠正,纠偏时不可大起大落,避免沉井偏离轴线。当沉井下沉至距设计标高近2m时,应放缓沉井下沉速度,以纠偏为主,并密切注意沉井的下沉速度,防止超沉,使沉井顺利下沉至设计标高。沉井到标高, 8小时内下沉量不超过10mm,方可进行底板浇筑。

实施五:沉井封底、底板施工

沉井下沉到位后应进行8小时的连续观测,如下沉量小于10mm,可进行封底,封底采用C20水下混凝土封底,用导管按水下砼灌注的方法进行施工,由于沉井的范围较大,所以在灌注过程中需要移动导管的位置,且通过测绳的多点测量控制混凝土顶面标高。封底砼达到设计强度后,把井内的水抽干,施工钢筋砼底板。在施工钢筋砼底板前,必须将底板和井壁接触处部位凿毛和清洗,避免封底后渗漏,底板浇筑前必须对施工用预埋件进行检查,确保位置正确,井底设集水井。

实施六:质量检测

1、\t搅拌桩施工完毕待28天强度后做钻芯取样检测无侧限抗压强度试验和载荷试验,无侧限抗压强度须满足≥1.2Mpa,复合地基系数要符合设计要求。搅拌桩的质量检测标准,检查频率为2%、桩轴线偏移(纵横方向)允许偏差100mm,钻杆倾斜度1%、桩长不小于设计、无侧限抗压强度不小于设计。

2、\t沉井偏位、垂直度和下沉标高的偏差等项目都复合设计要求。

实施七:环境保护

1、 根据施工图纸进行准确的现场放样,尽量减小对施工区段周边环境的破坏。

2、\t对施工现场进行有效的围蔽工作,减小施工对周边生活环境的影响。

3、\t加强对周边地表的沉降观测,根据沉降数据控制沉井的下沉速度,避免对周边建筑物的影响。

4、从沉井中取出的土、淤泥及施工期内所有的生产和生活垃圾,通过全过程的封闭式的运输,集中堆放到环境部门认可的弃土场,防止环境污染。

C检查

通过本次活动,初步掌握了淤泥条件下进行分节制作、分节不排水开挖下沉的沉井施工工艺及质量控制要点,有效的指导了现场的施工,保证了沉井的质量,达到了预期的目标。

A、处理

针对在沉井施工过程中出现的种种问题,和现场的解决方法及效果,进一步分析、总结,不断丰富沉井的施工经验,并通过学习不同地质条件下沉井的施工工艺,不断提高沉井施工技术水平。

五、综合效果

1、\t通过对关键工序的严格管理控制,确保了水泥搅拌桩加固地基的质量,沉井的平面位置、垂直度、下沉标高等项目达到设计要求。

2、\t通过施工过程中严格的质量控制,锻炼出一批技术过硬的施工队伍,累积了沉井的施工经验,为以后进行类似的工程施工打下了坚实的基础。同时,通过科学的管理降低了工程成本,保障了施工安全,为我公司树立了良好的形象。

六、今后打算

本小组今后打算在顶管过程中加强对沉井的位移、沉降观测工作,进一步观查沉井的使用效果。不断分析在沉井施工过程中所发现的问题总结经验、完善施工管理和技术控制,在下一步的施工中避免类似问题的发生,不断的提高工艺水平,积累资料,开发出新的工法,为促进企业的技术进步作出贡献!

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