某大型设备基础沉井施工技术.pdf

[精要]根据现场条件和土层特性，采用有底预留孔洞抽排泥砂下沉的特种沉井方案，在整个施工过程中，现场无水土淤积，施工周期短，经济效益明显。介绍了有底预留孔洞抽排泥砂的设计标准，抽排泥砂的泥浆泵设备布置原则，以及沉降规察分析和出现的问题及对策。实践证明，达到了均匀下沉的预期效果。[关键词]地下工程；设备基础；沉井；抽排泥砂法；沉降

内容摘抄：

1工程概况
本工程位于杭州市萧山区，为一镀锌线设备基础基坑，在已建好的门式刚架厂房内部，两侧分别毗邻刚架柱和砖混附房，钢柱基础为预应力管桩独立基础，采用预应力混凝土薄壁管桩，桩径500mm,单桩竖向承载力特征值为1000kN,桩端持力层为粉砂层，桩端进人持力层>1000mm,桩的有效长度为13m。沉井结构尺寸为12.6m×24m,壁厚800mm,沉井高10.3m,分3次浇筑，下节高度1.8m,上节高度7.5m,后浇带高1m,底板厚1300mm,分2次浇筑，一次浇筑层厚800mm,下沉到位浇筑500mm厚二次浇筑层，下沉时混凝土强度达到设计强度的100%，混凝土强度等级为C35,抗渗等级为P8。于2011年1月20日开始沉井结构制作，4月14日开始下沉，4月22日下沉到位。
2地质状况分析
据地质报告显示，土质主要由粉质黏土和粉砂组成，基坑底部持力层为砂质粉土夹粉砂，地基承载力为180kN。按照工程地质勘察报告，沉井穿越的地质剖面为：①素填土和淤填土，层厚0.3~3.6m,层底标高5.160~0.930m,工程力学性质较差，土质结构较松散，为不良土层：②砂质粉土，层厚0.9~5.6m,层底标高0.370~-8.420m,含水量30.6%,竖向渗透系数4.3×10-4cm/s,水平渗透系数4.8×104cm/8,工程力学性质一般，强度较低，压缩性中等，可作为一般轻型建筑物的天然地基浅基础持力层：③砂质粉土夹粉砂，层厚0.6~4.7m,层底标高-8.850~-4.840m,含水量27.0%，竖向渗透系数8.8×10-4cm/8,水平渗透系数1.0×10-3cm/s,强度较低，压缩性中等，工程力学性质较好，可作为一般性建筑物的短桩基础持力层。

3施工方案选择
传统的沉井下沉有排水下沉和不排水下沉2种方案，前者适用于渗水量不大、稳定的黏性土或在砂砾层中渗水量虽很大，但排水并不困难时使用，后者适用于严重的流砂地层中和渗水量大的砂砾层中，以及地下水无法排除或大量排水会影响附近建筑物的安全和生产的情况。本工程地面以下4~9m为砂质粉土夹粉砂层，滲透系数大，易产生流砂，故不宜采用排水下沉法，采用不排水下沉可避免因采用降水施工导致钢柱基础及附房基础的不均匀下沉，但不排水下沉需要的挖土量较大，且工程主要为钢结构厂房，混凝土施工设备有限，如果采用不排水下沉，工程费用较大，施工进度无法保证。结合本地区的工程概况及地质状况，本工程的沉井方法采用有底预留孔洞抽排泥砂下沉法，设计原理是利用此地区砂质粉土地基地下水位较高，含水量较大，渗透系数较高的特点，在沉井底板下开倒锥形孔洞口18个，用9台潜水泵均匀抽排泥砂，使沉井缓慢均匀下沉到设计标高。设备基础沉井平面如图1所示。

4沉并计算及构造设计
4.1抗弯与抗拉计算
4.1.1设计准则及边界条件沉井侧壁和底板都按双向板计算，侧壁计算模型为三边固定，一边简支，沉井底板分B1,B2,B3共3块模型进行计算，B1底板为三边固定、一边简支板；B2底板为两边固定、两边简支板，M,M,为两个
方向板跨中最大弯矩，Mo,M,。分别为固定边，简支边中点弯矩；B3板为三边固定一边简支板，M1,M为两个方向板跨中最大弯矩，M2,M2分别为两固定边中点弯矩，如图2所示。
4.1.2荷载工况
沉井侧壁受水压力、土压力、地面堆载的作用，底板承受水的浮力、基础底板自重及设备荷载的作用，土压力和水压力荷载为三角形荷载，地面堆载为均布荷载。
4.1.3配筋原则
查建筑结构静力计算手册双向板最大弯矩系数，求出B1,B2,B3分块侧板和底板的最大弯矩及约束边中点的弯矩，侧板底部和对应位置的底板边的弯矩需进行弯矩分配得出最终弯矩，应用《混凝土结构设计规范》GB50010一2002进行裂缝宽度计算，并调整配筋，使裂缝宽度满足规范要求。钢筋两个面层采用分离式配筋，分别由各自对应的弯矩求出，底板和侧壁交接处钢筋布置需满足规范最小锚固长度要求。
4.2地基承载力计算
地基承载力计算采用《建筑地基基础设计规范》GB50007一2002进行。

（略）

投稿会员：巧克力布丁