北锚碇沉井不排水下沉施工技术方案

北锚碇沉井不排水下沉施工技术方案内容摘要：

深度，混合管中的混合物在管外水头压力的作用下，便顺着排泥管上升而排出井外。 与此同时，混合物在吸泥管管口处被冲散形成泥浆 ，由于气水混合物顺着混合管向上流动被吸入管内，在混合物与压缩空气混合后 被排到井外、完成空气吸泥工作。 压缩空气不断的被送入空气箱、混合管，混合后的泥浆空气混合物不断的排到井外，沉井便慢慢的切土下沉。 由此可知，供气量越大，气、水、土混合物的容量越小，压差 越大，吸泥效果越好；水深越大，吸泥效果也越好。 但是过大的供气量将使每单位体积空气的有效除土量降低， 吸泥 效果反而不好，并容易造成浪费。 当下沉速度不理想时，在吸泥机上 捆绑 一台高压射水枪， 用于冲泥 ，加快下沉速度。 当下沉最后 2m时，在吸泥机底部安装弯头，以便 在清基过程中 对隔墙下方土体进行吸泥 ，形成封底锅底形状。 B、空气吸泥机的选型及布置 针对本项目沉井特点， 吸泥采用直径 273mm 空气吸泥机， 25 个隔仓布置十三 台， 通过隔仓间相互搬运来控制吸泥施工顺序。 空气吸泥机配套设备的选型 A 供风设备 供风设备采用 8 台 21m3/min 的空气压缩机， 每台空压机直接与对应的空气吸泥机相连接 ， 可满足 8 台直径为 273mm 的空气吸泥机同时施工。 吸泥机与空气压缩机对应表如下所示。 表 42 吸泥机与压缩机对应表 空气吸泥机型号（ mm） Φ 100 Φ 150 Φ 250 Φ 300 Φ 420 所需空气压缩机供应能力（ m3/min） 7 7 20 20～ 2 20 2 20～ 4 20 B 供高压水设备 当 下沉速度 缓慢 ， 需要 使用高压射水 冲刷切割土体 时 ，水枪喷嘴处要有较大的水力压力。 采用 3B57 高压泵提供高压射水， 配置 13 台高压水泵 供 空 气吸泥机 工作。 C 隔仓内补水设备 中交二 航 马鞍山长江公路大桥 MQ06合同段 北锚碇 不排水 下沉施工技术 方案 13 为保持钢壳沉井内外的水头差，防止因吸泥下沉往外抽水而降低沉井内的水头压力，必须不停地从外界抽水来补充沉井内水头压力，使沉井内的水头高度比地下水位高 2m以上。 空气吸泥机排水量参考值见 下 表。 配 24 台 NL15015 离 心泵抽水补入隔仓内 ， 6 台水泵 从长江 调水至 水渠， 再通过 6 台水泵 补水至沉井 ，沉淀池内的水经回水区 12 台水泵补水至沉井 ，补充流失的水。 NL15015 型水泵技术性能参数见 下 表。 表 43 空气吸泥机排水量参考值 吸泥机型号（ mm） 空压机生产能力 （ m3/min） 风压 （ kPa） 排水量（ m3/min） Φ 150 1 台 20 270～ 630 Φ 250 1 台 20 540～ 550 Φ 300 1 台 20 540 2 台 20 580 Φ 420 1 台 20 520 2 台 20 540 表 44 NL15015 水泵主要技术性能表 型号 口径 流量（ m3/h） 扬程（ m） 电动机功（ kW） 转速（ r/min） NL15015 85 240 15 22 1490 沉井下沉时，同时开启六台空气压缩机 及吸泥机 ， 失水量 Q1= 606=4104m3/h，补水量为 Q2=240 18=4320m3/h，补水量大于失水量 ，可以保证沉井内水位高于沉井外水位。 故沉井下沉时，六台空压机正常工作，两台空压机备用。 高压供气管路 布置 高压气管采用φ 65 的管 径 ， 供气管路 布置在沉井 不排水下沉平台 上，然后通过吸泥机门架布置线路与吸泥机连接。 供风 管路采取一对一专供线路，一台空气压缩机只接一台空气吸泥机 ， 通过空气压缩机上 设置 的压力表， 操控 空气吸泥机 作业。 根据 表 43 中空气吸泥机的工作风压及 同类沉井下沉施工经验，考虑施工损耗，空气 吸泥 机的 工作压力在 较 为适宜 ，本项目选用直联式螺杆空压机，最大工作压力 1MPa，可以满足工作需要。 管线布置 如下 ， 正常作业时，六条供气管线与空气吸泥机相接，其余供气管中交二 航 马鞍山长江公路大桥 MQ06合同段 北锚碇 不排水 下沉施工技术 方案 14 线为预置供气管线，在对应 隔仓 工作时与空气吸泥机相接。 图 47 补水 、 供气线路布置图 排泥管 线 布置 每台空气吸泥机 通过 单独的排泥管 线 排泥至沉淀池 ， 排泥线路为： 空气吸泥机 +φ 273 橡胶软管 +φ 273 排泥 钢管 +泥浆箱 +φ 315PE 管 +沉淀池。 橡胶软管与空气吸泥机相连接，φ 273 钢管 固定 放置在 钢平台上， 泥浆箱尺寸为 ，放置在第八节隔墙上方 ， 然后通过 一 台 250ND22 水泵 和 φ 315PE 管排放至弃土场。 φ 315PE 管分为两部分，与泥浆箱连接部分使用软管紧贴井壁垂直至地面，然后 再 通向 沉淀池。 排泥管线布置图如下， 正常 下沉 作业时，六台空气吸泥机工作， 通过六条排泥管线排放至 泥浆箱 ， 其他区域隔仓工作时通过预留接口、备用管线进行连接。 中交二 航 马鞍山长江公路大桥 MQ06合同段 北锚碇 不排水 下沉施工技术 方案 15 图 48 排泥管线布置图 下沉主要设备表 表 45 不排水 下沉 主要设备配备表 名称 规格、型号 单位 数量 用途 补水泵 NL15015 台 24 向 沉井内补水 高压泵 3B57 台 13 下沉缓慢时提供高压水冲土 泥浆箱 个 3 两个工作，一个备用 泥沙泵 250ND22 台 3 向沉淀池排泥浆 ，两台工作，一台备用 电动空压机 21m3/min 台 8 下沉作业时 六台工作，两台备用 空气吸泥机 Φ 273 台 13 冲泥吸泥 吸泥机弯头 个 2 清基阶段 用于隔墙下方吸泥 小型龙门吊 10t 台 8 移动吸泥机及部分小型 施工机具 塔吊 台 1 塔吊 台 1 中交二 航 马鞍山长江公路大桥 MQ06合同段 北锚碇 不排水 下沉施工技术 方案 16 冲吸法吸泥效率分析 空气吸泥机的吸泥效率与水深、土层性质、吸泥机头直径、使用的风量、风压以及操作情况等有关。 根据调查国内有关沉井吸泥下沉的经验和资料，在砂性类土质吸泥，使用Φ 273 的吸泥机吸泥效率，按空气吸泥机出水含泥量为 5%计算。 25 个隔仓共布置 13 套吸泥机设备，工作时启动 6 台，沉井断面面积为 =3381m2，按每天有效作业 16 个小时计算： 6 台吸泥机每天工作吸泥取土方量： 6 16（ 60 ） 5％ =1970m3。 每天下沉量： 1970/3381=； 实际考虑其它因素的影响，每天沉井下沉可能达到。 不排水下沉工期按六十天考虑。 弃土场布置 （ 1）弃土场现场照片 （ 2）弃土场功能划分 图 49 弃土场布置图 在沉井第六、七、八节接高过程中，对弃土场进行合理规划，将沉淀区的泥砂进行转移堆存， 扩大库容量， 为第三次不排水下沉做好准备。 弃土场最近处距锚碇直线距离约 80 米，当泥浆进入 沉淀区 后 ，泥砂和水 分离， 分离后的水进入回水区， 通过补水泵泵送至沉井， 继续循环利用。 终 沉措施 终沉前操作： 如果吸泥下沉到设计高程后，再进行整套的清基工作，容易对中交二 航 马鞍山长江公路大桥 MQ06合同段 北锚碇 不排水 下沉施工技术 方案 17 沉井底层造成扰动，使地基承载力下降。 为保证工程质量，终沉阶段和沉井清基相结合进行，操作要点如下： （ 1）吸泥 底 面距设计高程 2m 时，减缓沉井吸泥下沉速度，加大分区中央的吸泥深度，使分区中心吸泥和清基同步进行，争取沉井刃脚达到设计终沉位置时，分区中央也完成清基工作。 （ 2） 使用 只吸不冲的方式进行吸泥， 减少对基底土层的扰动。 （ 3）在吸泥机 底 部增加弯头，用于 隔墙下 方 吸泥清基。 终沉措施： 沉井与设计标高相差 100cm 时停止下沉施工 24h，观测沉降情况。 若沉井无明显沉降，则可一次性下沉到位，不采取其它止沉措施。 若沉井有明显沉降，做好观测记录，待沉井无明显沉降时，查看观测记录表，计算 24 小时无明显沉降时间段之前沉井的沉降高度（ Xcm）。 说明沉井沉降此深度（ Xcm）后刃脚埋处土体深度增加，下沉系数变小，不足以使沉井下沉。 由于沉井设计底面标高与其往上 100cm 处标高处于同一地质层，则由此可推断沉井下沉到离设计标高 Xcm 时停止下沉施工，沉井即使有短时间的明显沉降，沉降深度不会超过Xcm 即会停止沉降。 空气 幕促沉措施 本工程采用的空气幕布置在第二节沉井外壁上， 由沉井外壁上布设的气龛、井壁内预埋的水平风管、竖向风管组成。 当沉井沉入地面以后， 隔仓 内吸泥，以排除沉井底部正面阻力，再由地面上的供风系统将高压风经预埋的竖向风管、水平风管、从井壁上的气孔向外喷射，喷射出来的气体顺井壁逸出地面，在沉井周围形成了一层空气帷幕。 这样就减小了土壤对井壁的摩阻力，促使沉井很快下沉。 停止送风后，井壁与土壤之间又恢复了原来的摩阻力。 1 气龛 气龛在井壁表面上是个上宽 20cm， 下宽 8cm， 高 20cm 的倒梯形，在井壁上是个深 3cm 的凹槽，凹槽底部即为水平管。 在立模时用木板将模板与水平管隔离，隔离间距为 3cm。 在拆模后将木板凿除，清理出水平管，用电钻在在水平管上钻一个 3mm 气龛孔。 中交二 航 马鞍山长江公路大桥 MQ06合同段 北锚碇 不排水 下沉施工技术 方案 18 图 410 气龛结构示意图图 气 龛 主要作用 :沉井在下沉中，保护喷气孔 与土 壤不直接发生摩擦，并且使喷出的气体能均匀的扩散出去。 2 气龛布置 混凝土沉井气龛布置 ： 把 沉井 第二节 壁体 四边分成八段。 在沉井的立面 上，每段布置四层气龛，上下层气龛错开排列。 每层气龛间距 125cm，相邻层气龛在水平间距上错开 200cm 排列。 水平风管采用内径 20mmPPR 管，每根水平管长31m 和 28 m， .通向同一 水平段的气龛，水平风管两端向下弯曲，端头堵死。 水平管向下弯曲部分，主要储存从喷气孔挤入管内的少量泥砂。 图 411 气龛平面布置图 中交二 航 马鞍山长江公路大桥 MQ06合同段 北锚碇 不排水 下沉施工技术 方案 19 竖向风管采用内径 32mmPPR 管，每根竖管用塑料 连通 接头与 相应水平 段的水平管相连。 竖向风管上端伸出沉井顶部，以便与地面风管相接。 每次沉井接高时，每根竖管都要相应加长。 图 412 沉井壁体立面气龛布置图（长边） 图 413 风管布置图 3 压气设备 压气设备 为空气压缩机， 风压 须 大于最深处的水压力与送气时的损失值之中交二 航 马鞍山长江公路大桥 MQ06合同段 北锚碇 不排水 下沉施。