浅谈冻结沉井法施工技术应用要点

2015-10-21王炳辉

建筑工程技术与设计 2015年30期

关键词：抗冻沉井帷幕

王炳辉

摘要：目前，国内沉井施工多采用钻孔灌注桩加多层高压旋喷桩加固井壁土体，在面对复杂粉砂地层时其加固效果差，止水帷幕无法保证沉井安全高效施工。采用冻结法加固沉井井壁周围土体，将冻结法和沉井法有机的结合在一起，取得了极好的封水效果。

关键词：冻结沉井法；冻结壁控制技术；

前言

文章以安全供水高速通道工程管道施工沉井冻结加固施工工程为依托，创造性的将冻结法利用到沉井井壁周围的土体加固中，采用冻结法取得了极好的封水效果，实现了沉井的顺利就位到底，摒弃了以往常规的加固方法，也取得了极其有效的封水效果。

1冻结沉井加固工法的优点

通过对采用冻结沉井法在施工过程中的优化冻结壁设计研究、冻结效果分析研究以及采用抗冻触变泥浆来配合冻结加固后的沉井施工研究表明：采用冻结法对沉井周围的土体进行加固，其封水效果极其明显，冻结法作为一种极其环保的工法，不改变土体结构性能，而且还具有以下其他加固工法不可比拟的优点：

1.1冻结帷幕止水效果好，可靠性高。

1.2冻结幕墙具有一定的强度和刚度，可抵抗地压保护沉井区域免受外力侵扰，沉井过程更加顺畅，不易发生沉井倾斜和沉井偏移等质量事故。

1.3采用冻结帷幕，在沉井结构设计时，可以不考虑沉井的刃脚受力包括刃脚向内挠曲、刃脚向外挠曲情况下的极限承载能力，沉井底部可省去十字底梁。

1.4冻结帷幕能有效的防止地层水土流失，保护环境。

1.5触变泥浆抗冻性能好，在低温情况下能有效护壁，减少摩擦阻力，确保沉井顺利。

2冻结沉井法介绍

2.1冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下进行井筒或地下工程掘砌作业的特殊施工技术。

2.2沉井法是在地面下沉预制井筒的施工方法。其工艺为在井口位置预制好沉井刃脚和一段井壁，边掘边沉，再在地面浇筑，接长井壁，继续下沉。沉井法分井内不淹水沉井和淹水沉井两种。不淹水沉井即在沉井内排水，工人在井底工作面掘进。除井壁在地面浇筑、随掘进随下沉外，其他工序和普通凿井法相同。淹水沉井的特点是：井內淹水，保持井内外压力平衡，可防止涌砂冒泥，壁后灌注减阻介质，掘进与排渣均在水下完成。

3关键技术

3.1优化沉井井壁结构

采用钻孔桩与多排搅拌桩复合止水帷幕沉井，由于地层压力的不均匀性，大直径圆形沉井都要设置十字底梁。由于冻结止水帷幕使沉井受力均匀，通过理论分析计算，优化沉井十字底梁。

3.2冻结壁控制技术

在冻结过程中，冻结壁与沉井相交连接在一起，造成沉井不能进行。因此，要确定冻结圈径和冻结孔间距并控制冻土向内发展技术。

3.3抗冻泥浆研究

为使沉井施工顺利，在沉井壁后的台阶做为泥浆槽充满触变泥浆，要求泥浆具抗冻性。结构所处的土层为砂性土，含水量高。本段砂层分布广泛，且厚度大，连通好，和地表水水力联系密切，富水性强。在钻孔和开挖时，易发生涌水坍孔等事故。

3.4 钢筋绑扎

池壁墙体钢筋净距控制采用钢筋排架，排架采用Ф14钢筋制作，架间距1000mm设置。钢筋交叉点均逐点绑扎，绑丝头一律扣向里侧，严防出现因保护层过薄而侵蚀钢筋的现象。钢筋连接宜采用直螺纹机械连接，用挂线法控制垂直度，用水平仪测量控制水平度，用木卡尺控制间距，用与结构同强度的细石混凝土垫块控制钢筋保护层厚度。在施工缝位置安装300mm宽钢板止水带。

3.5 混凝土浇筑

沿沉井周围搭设脚手架，周围设布料管分布均匀下灰，每层厚500mm。注意对称均匀，防止造成地基不均匀下沉和倾斜。振捣时，振捣棒应插入下层混凝土50mm，保证层间结合紧密。混凝土养护采用浇水养护，两侧覆无纺布，养护14天。为防止出现冷缝，应具备足够的混凝土熟料供应能力。

4施工技术简介

优化沉井井壁结构：采用钻孔桩与多排搅拌桩复合止水帷幕沉井，由于地层压力的不均匀性，大直径圆形沉井都要设置十字底梁；由于冻结止水帷幕使沉井受力均匀，通过理论分析计算，优化沉井十字底梁。

4.1冻结壁设计及控制

在冻结过程中，要确定冻结圈径和冻结孔间距，同时研究控制冻土向内发展技术。

4.1.1冻结壁设计

根据工程的地质概况、旋喷加固情况，结合工程特点、土层条件及施工现场情况，按最不利的情况，对本工程的冻结帷幕厚度进行了设计。冻结壁有效厚度2m。采用拉麦公式计算。

E=2.04m，取2m。

其中计算参数：

a.冻结帷幕平均温度-10℃，相应的持久抗压强度：K1=3.5Mpa。

b.沉井外直径21.2m，R1=10.6m。