净水厂沉井触变泥浆辅助下沉的原理分析.docx

净水厂沉井触变泥浆辅助下沉的原理分析摘 要：玉环县陈岙里净水厂取水井属小型沉井，下沉方案采取触变泥浆辅助消 除刃脚阻力和外壁摩擦力，依靠沉井自重下沉对沉放工艺、下沉监测和垂直、 水平纠偏技术作了论述关键词：沉井验算；下沉方案；沉井施工；泥浆置换；触变压浆1工程概况 玉环县陈岙里净水厂位于浙江省玉环县陈岙里村旁，其中取水泵房、取水井采用 沉井基础形式，根据浙江省水电勘测设计院提供的地质资料，沉井处土层为第四 条全新统坡〜洪积层，以黄褐色粉质粘土夹碎石为主，土质致密、坚硬，其主要 物理力学指标，W = 23.3%, r=19.8kN/m3,e=0.70,d =0.20MPd-i,Vc=33.7kPd, 0 = 23.90，地基载力标准值f =180kPd，沉井外壁与土的单 位摩阻力f =40kPao经测算，必须采用辅助卞沉的方法才能使沉井正常下沉， 为此，设计采用了触变泥浆润滑套下沉沉井的方法现以取水井为例进行介绍： 沉井采用单孔矩形，其尺寸为3.2mX7.2m,高度16m的钢筋混凝土防水沉井 对沉井自重下沉进行了验算，对施工过程中的关键因素进行叙述由于触变泥浆 辅助下沉易使沉井产生较大倾斜，因此在施工过程中进行了跟踪观测，采取了一 系列预防和纠偏措施。

沉井于2000年5月施工，2000年10月竣工，上部结构 也于2001年3月竣工，投入运行后至今均无异常2 沉井自重下沉验算 沉井的结构计算按有关规范计算，此文从略由于沉井外壁周围与粘性土层的侧 壁摩阻力较大，沉井不易下沉，故在沉井外壁设置泥浆套，以减少其摩阻力(图1)工程利用沉井外壁刃脚台阶形成10 cm触变泥浆套计算沉井自重下沉系 数k的公式如下：h = ■ L f _H戲其0气0 式中：Q—沉井自重，Q=235X9.8=2303kN；B—地下水浮托力，取B=0 ； T一沉井外壁与土的总摩阻力，T = L(h—2/5)=20.8X(8.13 — 2.5)=117. 1kN；R—沉井刃脚反力，R=0(挖空)；L—沉井外壁周长，L=20.8m；h —沉井高度，h=8.13m； f—沉井外壁与土单位面积摩阻力，采用触变泥浆辅 助下沉，f =4.9kN/m2按浙江省《建筑软弱地基基础设计规范》DBJ1.10〜1.20标准，K值宜取1.10〜1.20,上述计算结果符合规范要求，即采用泥浆护壁后沉井可以顺利下沉3沉井施工3.1施工布置(1) 根据现场情况，设泥浆池1座其尺寸为4mX6m,拌和棚一间面积3mX3 m,拌浆机1台，压浆泵2台，输浆管道用075的胶管和钢管，压浆管布设采用 井内外管法施工，管材为050钢管，施工布置示意图见图2。

IH2压共骨略图(2) 为防止压浆时泥浆直接冲射土壁和减少压浆出口处的堵塞，在射口处设角钢 L 100X100X8长度为20 cm组成射口围圈见图3为防止地面土层坍塌而破坏 泥浆套，设地表围圈地表围圈采用钢板、角钢焊接，安装高度顶口高出地面5 0cm，围圈外侧用粘性土回填分层夯实见图43.2泥浆制备泥浆采用优质膨润土、石碱和水调制而成，其配比按重量比4：1：1：15，土质 变化处稍微做了调整施工中对以下泥浆指标进行了严格的控制①比重：采用 比重计测定，控制在1.10〜1.3之间；②粘度：采用粘度计装入700 cm3泥浆, 测定500 cm3流出的时间不小于100 s ；③胶体率：要求达到100%；@pH值: 采用pH试纸测试，其值控制在6〜8之间对失水量及泥皮厚、静切力、含沙 量按常规控制当泥浆池内泥浆存放过久，泥浆老化出现泥皮时，须洒水保养5團覇地表圈圈加工图3.3压浆压浆采用压浆泵，正常压注压力为100〜800kPa，启动时压力稍高，压浆采用 一个孔一个孔的压注，并随沉井下沉不断补浆，使泥浆面始终保持在地面以上0.3m左右压浆时泥浆流动半径约为5m左右，流动坡度约为5%〜10%,在整个施 工过程中，未出现泥浆漏失现象。

3.4沉井下沉(1) 沉放作业第一节沉井达到100%的设计强度后方可抽除垫木使其下沉，下沉 方法选用排水下沉，先沿沉井刃脚一定距离挖一圈排水沟，设3〜4个集水井， 深度比地下水深1〜1.5m，沟和井底深度随沉井挖土而不断加深，井内设水泵 将水抽出井外排挖土采用人工挖土，对称均匀地从中间逐渐挖向四周，每层厚 0.4〜0.5m，在刃脚处留1.0m台阶，然后再沿沉井壁每2m一段向刃脚方向逐 层全面、对称、均匀地削薄土层，每次削5〜10 cm，使沉井在自重作用下均匀 破土下沉根据下沉时地质情况，考虑预留50〜100mm沉降量，以免沉井下沉 至设计算高下2) 泥浆清除置换沉井下沉至离设计标高50〜100mm后，迅速用混凝土进行封 底，随后，先用清水通过压浆管将泥浆逐孔压出，然后注入水泥砂浆将清水置换 出来，使井壁与外壁土层紧密连结，增加井壁周边的摩阻力3) 下沉监测测量控制和观测沉井位置标高控制是在沉井外部地面及井壁顶部 四面设置纵横十字中心控制线、水准基点沉井垂直度的控制，是在井筒内按4 等分标号垂直轴线，各吊线锤 1 个对准下部标板来控制沉井下沉时，随时观测 沉降量和垂直度，以便即时纠正，每班至少测量两次，并做好记录。

3.5 纠偏 由于土质不均，挖土不均衡，沉井在下沉过程中曾出现偏斜，并采用两种纠偏方 法3.5.1 沉井取土纠偏 首先，在沉井制作时，沉井四角预埋铁件，系上缆风绳、将缆风绳固定在锚墩上； 在以后的挖土过程中沉井发生倾斜时，可借缆风绳调整其位置对沉井入土深度 较浅时(W2m)，纠正偏斜可采用合理取土的方法，在刃脚高的一侧底部取土， 在刃脚低的一侧，底部垫枕木，随着取土量的增大，并由缆风绳的稳定作用，其 沉井倾斜从而得到纠正3.5.2 沉井顶施加水平力纠偏 沉井下沉出现偏斜在采用第一种方法不能奏效的情况下，采用了在沉井顶部施加 水平力的方法1) 在刃脚低的一侧沉井顶部固定I 2 0水平槽钢；(2) 再在该侧加斜撑I20槽钢；(3) 斜撑槽钢固定于基坑内枕木上；(4) 沉井内取土由于沉井内取土后其底部支撑力减少，在沉井自重力的作用下及斜撑槽钢的支撑 力，形成水平推力，从而使沉井向刃脚高一侧偏移，在沉井顶部揽风绳的共同作 用下，达到纠偏的目的(图5)4结语沉井的触变泥浆辅助下沉是一项工艺复杂、技术难度较大的工作应有正确合理 的计算分析、严格的质量控制、合理的施工措施方可保证沉井下沉的顺利进行 文中对其原理和施工要素进行了分析和阐述，该实例可供类似工程参考。