[发明专利]高渗透层水位下电梯基坑沉井胎模施工方法

权利要求书

1.一种高渗透层水位下电梯基坑沉井胎模施工方法，其特征是：包括下列步骤：

（一）基槽定位放线、基坑底板整平

（1）布置测量控制网：在现场要事先设置沉井中心线和标高的测量控制点，作为沉井定位放线和下沉观测的依据；

（2）根据施工方案确定的沉井的位置进行底板平整，放出沉井位置控制线，对沉井底基槽底采用铺垫砂、枕木、100mm厚C10混凝土垫层，用打夯机夯实和平板振动器振实；垫木按间距为320mm铺设，根据圆心方向垂直布置，垫木之间回填粗砂至垫木平并夯实；铺垫完后，在垫木上面精确测设沉井刃脚轮廓线，以便安装底模及刃脚踏面；并在轮廓线外1.0m处放出检查点，便于控制、检查沉井位置；

（二）沉井制作成型

（1）刃脚支设形式

沉井下部为刃脚，刃脚支设形式为垫架法、砖砌垫座或土模；

采用垫架法时，先在刃脚处铺设砂垫层，再在其上铺设垫木和垫架，垫木常用150×150mm断面的方木，垫架的间距为0.5～1.0m；垫架沿刃脚圆弧对准圆心铺设；

（2）刃脚垫木铺设数量和砂垫层铺设厚度测算

刃脚垫木的铺设数量，由第一节沉井的重量及砂垫层的承载力而定；沿刃脚每米铺设垫木的根数n按下式计算：

           n = G/A·f

式中：G——第一节沉井单位长度的重力（kN/m）

      A——每根垫木与砂垫层接触的底面积（m²）

      F——砂垫层的承载力设计值（kN/m²）；

沉井的刃脚下采用砂垫层，砂垫层的厚度根据沉井重量和垫层底部地基土的承载力计算而定，计算公式为：h = (G/f-L)/2tgθ

式中：G——沉井第一节单位长度的重力（kN/m）

      f——砂垫层底部土层承载力设计值（kN/m²）

      L——垫木长度（m）

     θ——砂垫层的压力扩散角，取22.5°；

（3）沉井钢筋施工

a）钢筋绑扎按图施工，钢筋的规格、尺寸、数量及间距核对准确；

b）井壁内的竖向钢筋上下垂直，绑扎牢固；底部的钢筋采用与混凝土保护层同厚度的水泥砂浆垫块填塞；

c）井壁钢筋绑扎的顺序为：先立2～4根竖筋与插筋绑扎牢固，并在竖筋上划出水平筋分档标志，然后在下部和齐胸处绑扎两根横筋定位，并在横筋上划出竖筋的分档标志，接着绑扎其它竖筋，最后再绑扎其它横筋；

d）井壁钢筋逐点绑扎，双排钢筋之间绑扎拉筋或支撑筋，其纵横间距不大于600mm。钢筋纵横向每隔1000设带铁丝垫块或塑料垫块；

e）合模后对伸出的竖向钢筋进行修整，在搭接处绑扎一道横筋定位；

（4）沉井制作的模板施工工艺

a）模板的设计选型：井壁的内外模板全部采用塑封胶合板模板，散装散拆，以方便施工，刃脚部位采用非定型模板单独拼装、支设；竖向龙骨采用50mm×100mm方木，水平主龙骨采用?48×3.5钢管；

b）模板安装的工艺流程：位置、尺寸、标高复核与弹线→刃脚支模→井壁内模支设→井壁外模支设→模板支撑加固→模板检查与验收；

c）安装模板按自下而上的顺序进行；

d）井壁侧模安装前，先根据弹线位置，用?14短钢筋离底面50mm处焊牢在两侧的主筋上，作为控制截面尺寸的限位基准；一片侧模安装后，先采用临时支撑固定，然后再安装另一侧模板；两侧模板用限位钢筋控制截面尺寸，并用上下连杆及剪刀撑措施控制模板的垂直度，确保稳定性；

e）为了防止浇混凝土时发生胀模或爆模情况，井壁内外模板采用?16对拉螺栓紧固；对拉螺栓的纵横向间距均为450mm；对拉螺栓中间满焊100mm×100mm×3mm钢板止水片，底部第一道对拉螺栓的中心离地200mm；

f）沉井制作时，井壁的内外模板均采用上、中、下三道抛撑进行加固，以保证模板的刚度与整体稳定性；水平钢管支撑呈辐射状，一端与中心排架连接，另一端与内模的竖向龙骨连接；

g）封模前，各种预埋件或插筋应按要求位置用电焊固定在主筋或箍筋上，并保证位置准确；

h）模板安装前须刷脱模剂，使沉井混凝土表面光滑，减小阻力便于下沉；

（5）沉井制作的混凝土施工工艺

a）混凝土浇筑采用汽车泵直接布料入模的方法,每节沉井浇混凝土连续进行，一次完成，不留置施工缝；

b）混凝土浇筑分层进行，每层浇筑厚度控制在300～500mm；

c）混凝土捣固采用插入式振动器，混凝土分层振捣密实，在振捣上一层混凝土时，振动器插入下层混凝土中5cm，以消除两层之间的接缝,上层混凝土的振捣在下层混凝土初凝之前进行；

d）振动器插点要均匀排列，防止漏振；每点振捣时间为15～30s，插点移动位置的距离不大于振动棒作用半径的1.5倍，振动器距离模板不大于振动器作用半径的0.5倍，但不紧靠模板振动；

e）混凝土浇筑完毕后12小时内采取养护措施，对混凝土表面覆盖和浇水养护，井壁侧模拆除后悬挂草包并浇水养护，浇水养护时间为：采用普通硅酸盐水泥时不得少于7天，当混凝土中掺有缓凝型外加剂或有抗渗要求时不得少于14天；

（三）沉井下沉

（1）下沉量观测

在沉井模板拆除后，抽除垫木之前，由测量员进行刃脚高程测量和沉井中线测量，在沉井四脚井壁上做出标尺，绘出沉井中心线标记；在抽出垫木时，每抽出一组对沉井四角高程变化观测一次，如发现沉井向一侧倾斜过大时，进行纠偏；

（2）抽除垫木

抽除垫木是沉井下沉的开始，抽除垫木在2h～4h内全部抽除；

a）、垫木编号

为了使抽除垫木时在沉井内外很好地配合，有条不紊地进行，对垫木进行编号，并用红漆写在垫木上;

b）、清除施工现场及材料准备

抽除垫木前，将沉井内外的碎木块、碎混凝土块清除干净，并准备回填时用的砂石材料以及开挖回填工具;

c）、沉井混凝土达到设计强度100％时抽除垫木；

抽除方法是将垫木底部的砂挖去，利用机械将垫木抽出；

(3)沉井下沉

沉井下沉具有一定的强度，在第一节混凝土强度达到设计强度的100％，其上部节达到70％以后，开始下沉；沉井下沉前，应验算下沉系数，按下式验算：

K=Q/(F*H*L)>1

式中Q――沉井自重重力；

　　F――摩擦系数，按地质报告；

　　H――最大下沉深度；

　　L――沉井外壁周长；

根据计算式计算结果，沉井下沉系数大于摩擦系数较大时，说明沉井下沉速度过快，可以减缓井内挖掘速度，或采取在井内注水加砂石袋及回填措施；如果沉井下沉系数小于摩擦系数时，采取在沉井壁加设配重或加快井内挖掘速度，达到沉井下沉要求；

（4）下沉挖土方法

采用挖掘机挖掘开挖，挖土方时，先挖锅底，后掏刃脚，对称、均匀地取土，均匀下沉；在下沉过程中及时测量观察，利用经纬仪和水准仪，同步观测好箱体的平面位置和标高，实时调整每侧的开挖速度，若发现偏移及时进行纠偏；方法如下：

a）、沉井内土层挖土挖成锅底状

在沉井中间开始逐渐挖向四周，每层挖土厚0.4m～0.5m，沿刃脚周围保留0.5～1.2m土堤，然后再沿井壁，每2～3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的削薄土层，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，以使不产生过大倾斜；

b）如沉井下沉过程中发现下沉过度过快或突沉，向井内注水抛砂石袋及粗砂直至达到下沉要求；

（5）下沉量观测

在沉井下沉过程中，由测量员对沉井四壁上弹测出的高程控制线和沉井中线进行测量；对沉井在下沉过程中四角高程变化进行随时观测，如发现沉井向一侧倾斜较大时；即采取纠偏措施；

（6）下沉标高控制

沉井下沉到标高控制线后，对沉井底进行标高测量，采用硬质标尺进行探底测量；先对沉井四周井壁侧进行量测，以判定沉井封底厚度是否满足方案设计要求，同时通过沉井壁架设跳板，分段量测沉井中部的底标高，以判定沉井底标高是否满足要求；

由于沉井施工采取水下挖掘方式施工，因此，对于在沉井挖掘最后阶段，通过挖掘机抓斗对沉井底进行初略撸平，修整后通过8小时以上的观察，查看沉井标高是否存在变化，对沉井存在偏差时，采取纠偏措施；

（四）沉井封底

（1）沉井下沉至设计标高后，进行素混凝土水下封底；

（2）在封底混凝土达到设计强度值前，保持井内外水位相等，封底混凝土达到设计强度后，进行井内抽水，抽水时保证地下水位在底板以下500，直至基础底板施工完毕；

（3）封底混凝土按水下混凝土要求进行施工，所有浮浆和突出设计标高部分予以凿除；

（4）沉箱封底采用C30P6水下混凝土，布料采用塔吊提升布料斗与导管，再由汽车泵将料送至布料斗内；

由于封底混凝土厚度只有60cm左右，所以导管埋深量较小，为防止导管拔空的原因发生埋深缺失而引起水下混凝土离析，在导管理论埋深量的水面处做好标记；

为了确保箱底混凝土基本平整，在浇筑过程中利用带平面板端头的木标尺实时测量；

（5）沉井封底后的抗浮稳定性验算

沉井封底后，整个沉井受到被排除地下水向上浮力的作用，如沉井自重不足于平衡地下水的浮力，沉井的安全性会受到影响，为此，沉井封底后应进行抗浮稳定性验算；

沉井外未回填土，不计井壁与侧面土反摩擦力的作用，抗浮稳定性计算公式为：

     K = G/F≥1.1        

 式中：G——沉井自重力（kN）

 F——地下水向上的浮力（kN）

验算条件：

沉井自重为井壁和封底混凝土重量，地下水向上浮力：由地质勘察资料得知，拟建场地的地下水位标高，沉井底标高，故验算浮力的地下水深度计算；

根据上述计算，沉井封底后如停止降水，沉井自重远不足以抵抗地下水的浮力，因此沉井封底后，井外的深井降水与井内的集水井排水继续进行，并对沉井上口外侧扰动土部分采用钢筋拉结混凝土回填增重；

（五）沉井外侧周边回填素混凝土

在沉井下沉过程中沉井周边挖掘出的沟槽，采取回填C15混凝土，回填沟槽作用是增加沉井的抗浮能力，；

（1）在沉井封底完成后，立即采取基坑降水措施，使电梯井坑部位沉井外侧的地下水位低于沉井外沟槽底200mm；

（2）将沉井上口预留的钢筋撸顺，用钢筋扳手将预留钢筋向沟槽中弯折，弯折角度为45°，使钢筋端部接近开挖沟槽外侧土层，如预留钢筋长度不足，则采取搭接绑扎；预留钢筋变折后，绑扎水平钢筋，水平钢筋采用φ6＠200绑扎；

（3）钢筋绑扎完成后，进行浇筑C15混凝土，C15混凝土采用泵车直接灌筑，用插入式振捣器进行振捣密实，上口收抹平整，并覆盖塑料薄膜养护；沟槽回填混凝土的标高不高于整体筏板基础垫层上平面，标高控制通过测设标高定位桩，采用拉线找平的方式来实现；

4、回填混凝土浇筑完成后，可以停止电梯基坑周边的井点降水。

（六）沉井内电梯井坡角回填

采用斜坡式基础形式，电梯井坑侧壁基础与大底板基础间形成45°～60°的坡角，采取回填级砂石作坡角；

进行沉井内垫层及坡角施工，在沉井封底混凝土强度达设计标号的70％可开始施工；具体施工要求如下：

（1）沉井内支撑的布置

内支撑采用φ325*8钢管，增加内支撑是抵抗沉井外侧基础土方的侧压力，避免沉井壁中部形成过大弯曲变形；支撑位置设置于沉井壁的中部，支撑与沉井壁间采用双根10号槽钢竖向布置，槽钢上下两端采用连接钢板拼接，槽钢间距80mm，槽钢背紧贴沉井壁，槽钢肋向沉井内侧，与支撑钢管接触面间加焊8mm厚350*350钢板；

（2）沉井内抽水、内支撑支设

a）在进行沉井内电梯井坑斜坡面回填前，对沉井内进行抽水处理；在沉井深度中间位置设一道支撑，在沉井内抽水至1/3沉井深度时，在沉井上口先增设一道临时支撑，临时支撑采用木梢；

b）在临时支撑支设完成后继续抽水，在抽水深度超过沉井深度一半以下400mm时，暂时停止抽水，进行沉井内支撑的支设，支设时，先放设临时支架，以利于支撑的临时搁置；将预先焊接好连接板的竖向支撑槽钢放置于沉井两侧壁支撑中线位置，用临时杆件作固定，然后，将支撑钢管就位，将支撑钢管十字线，对准沉井壁的支撑槽钢面钢板上的十字线，先将支撑钢管与连接钢板间作临时点焊，点焊固定后进行对称交错焊接；

c）沉井内支撑焊接完成后，继续开始沉井内降水，在降水到沉井底后，进行人工清理积水，并拆除沉井上部的临时支撑；

（3）电梯井基础底侧回填

斜坡状部位与沉井壁间素混凝土回填；

（4）斜坡部位回填时考虑预留基础底板垫层厚度，在回填完成后，采取设立样墩的方式进行斜坡面及基坑底板上垫层混凝土的施工；如果，沉井底部斜三角部位采用砂砾石回填的，应该在回填到临时支撑位置时暂停回填，先对底部回填层外侧斜坡面及顶面采用C15混凝土进行找平，作为基础底混凝土垫层，等该部分垫层混凝土强度达5MPa后，拆除上沉井内部的支撑，再继续进行上部斜坡的回填及混凝土垫层的施工。