九江市第三水场取水泵房沉井,位于长江中游江边上,是一座圆形构筑物,外径为 28.2m,壁厚 1.1m。为了抢在一个枯水期内建成,要求第一节沉井一次制作 18.8m高。施工方案几经周折,最后采用土模支承法施工,取得了十分理想的效果。
该工程由于一次施工高度高,刃脚底荷载很大,设计院建议采用混凝土作支承层。但由于刃脚下沉时,缺乏拆除混凝土垫层的可靠手段,经多方共同商定,仍决定采用习惯的垫枕木支承方案,按荷载计算枕木高度为 300mm。
在实际采购枕木过程中发现,枕木不仅价格昂贵,而且质量和数量均难以满足施工需要。我们在认真、仔细研究了地质报告并经过反复论证计算后,提出了直接利用地基土作为刃脚支承的方案。
图 原土地基支承法
1.在制作标高允许的范围内,选择有较大承载能力的地基层,清理成一个平面,在该平面上按刃脚形状下挖成型,使下挖深度正好能使地梁和中隔墙的底面在持力层上,这样就使沉井的底表面均落到地基上,而不用任何支承,见图。荷载及地基应力如下:
总荷载 72500kN;
总承压面 232.8m 2 ;
地基应力 310kPa。
该层地基,据地质报告称,可达 450kPa,所以是安全的。
2.在刃脚上方 1.5m处设一条施工缝,将 18.8m高沉井分为两次施工。刃脚混凝土浇完,待其有一定强度后,浇灌上部混凝土。这样做,是因为沉井一次混凝土浇灌高度大,已超过规范要求,规范要求最高限制为 12m,因此荷载也特别大,这时刃脚地梁、隔墙混凝土尚未达到强度,可能会因为上部荷载的作用而开裂或破坏。而混凝土分为两次浇灌,并待下部混凝土有足够的强度与刚度后,再浇灌上部混凝土,就可使上部的荷载通过地梁及隔墙的调整,均匀分散地传到地基土上。
3.基槽挖开后,轻便触探表明,地基允许承载力部分小于310kPa。我们除了对少部分低于 250kPa的部位用砂石换土外,其余部位均未做处理。这是考虑到允许承载能力只是极限值的50%,超过一点允许值,可能出现变形,但地基不会破坏。并且,施工的沉井只是短期荷载,即使在施工中出现一些沉降,只要倾斜不过大也是可以的。施工过程中,我们注意了沉降的观察。实践证明,上述判断是对的,沉井最大沉降值为 53mm,沉降差小于 10mm,不影响沉井的制作和下沉。
1.沉井制作时,不使用枕木及砂垫层的传统作法。这样,在挖刃脚时就可以开始绑扎难度很大的地梁钢筋,制作工期提前了 3~ 4d。
2.沉井下沉时,省去了抽枕木及排除砂垫层的工序,而且沉井制作标高比原设计方案降低了 1.8m,使沉井下沉的工期提前 3~ 4 d。
总工期提前 10d左右,确保了九江第三水场取水泵房在一个枯水期内建成,其社会效益是十分巨大的。
3.省去了枕木、砂石及大量的人工费用,按可比定额计算,总共节约资金 20.69 万元。
江西省建二公司九江分公司施工过多项沉井工程,以往制作时均采用枕木作支承,而用原土地基作支承还是第一次。该方案取得成功,不仅为九江第三水场取得了可观的经济和社会效益,也为今后施工同类工程提供了十分有益的经验。
(盛荣泰)