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20m深实验井综合施工技术张静涛

    中石化科学技术研究中心3#实验楼深20 m的实验井施工具有超深、空间受限、地下情况复杂、混凝土成形质量要求高、裂缝控制严格等特点。
    根据深20 m的实验井结构特点,并结合现场实际情况,从材料的投入、人员的投入、机械的投入、工期的紧迫性、安全性、外观质量要求、裂缝控制等各方面进行综合考虑后,选择了“单侧支模、分层浇筑”作为结构施工的最终方案。
    结合基坑支护形式,实验井墙体施工共分5层,平均8d施工1层,包括基础底板和上部轨道梁施工,仅用60 d就完成了全部实验井结构施工,达到了混凝土内实外光的效果,整个实验井施工仅用了3个月。


1、工程概况
    实验井位于实验室内部,基础底标高一21.40 m,井深20 m。结构形式为钢筋混凝土结构,墙体厚度1.42 m基础底板厚1.0  m,实验井内径6m(图1、图2)?;又Щば问轿て伦突沸位炷裂航岷戏绞?,采用高压旋喷桩l }:水帷幕,基础底板底标高一21.40 m,底板厚度1 000 mm,结构形式为钢筋混凝土结构,井壁厚度1 420 mm,采用C30P8纤维补偿收缩混凝土(加聚丙烯纤维+膨胀剂。

2、总体思路
    实验井深度20 m,内径6.0  m,外径8.84 m(护坡桩内侧),墙体厚度1.42 m。作业空间受限、土方开挖和材料垂直运输难度大、井筒内空气流通不畅、人员上下施工作业面不方便。同时井壁厚达1.42 m,属于大体积混凝土,地下水位位于一8.0  m左右。因此施工时控制混凝土裂缝的产生、单侧支模支撑体系的设计、基坑的防渗漏、坑底排水、深基坑安全、井筒结构的尺寸偏差控制、井内的通风换气等均是本工程施工的重点和难点。
    1)基坑支护方式为护坡桩和环形混凝土腰梁结合的方式,采用高压旋喷桩比水。
    2)在护坡桩和旋喷桩施工过程中,严把质量关,将护坡桩位移及偏差严格控制在允许范围内。
    3)土方开挖时,采用小型反铲挖土机进行挖土。
    4)采用3#实验楼C6015型塔吊进行垂直运输。
    5)对于基坑可能存在的渗水问题,先利用观测井兼作应急井降低地下水位,采用潜水泵将渗入到坑内的水排出并用注浆的方式,将渗水部位封堵密实。
    6)考虑到井筒深达20 m、作业面较小,属于受限空间,在施工时特设置2台轴流风机(一主一备),全天候向井筒深处输送空气。
    7)井筒墙体模板采用有弦杆的定型钢模板+250 mm的楔板形成封闭的组合钢模板。
    8)井筒结构混凝土浇筑时,按照大体积混凝土施工规范执行,严把质量关,混凝土浇筑完成后做好养护和测温工作,杜绝裂缝的产生。
    9)实验井为圆形结构,井壁内侧装饰仅为涂刷水泥基防水涂料,因此对井筒的观感质量(如表面平整度、拼缝)要求严格。

3、总体施工顺序
    测量放线~-3.00 m以上土方开挖~-3.00 m以上土钉、护坡施工~护坡桩施工~比水帷幕施工~观测孔施工~冠顶梁施工~土方开挖~土钉、植筋、腰梁施工~垫层施工~基础底板施工~井筒侧壁结构施工~井筒侧壁结构循环施工~井筒外侧反向堆载回填~井筒上方过梁施工~-0.300 m以上土方开挖、土钉、护坡拆除。

4、施工工艺

(1)测量放线
    在井壁外布设A, A'' , B, B‘这4个控制点,井壁中心布设O点为圆筒中心点,在井内、外壁上设置16个放样点。放样点采用全站仪控制,可准确控制井筒开挖尺寸
  (图3)。

(2)3.00 m以上土方开挖及支护
    从现场自然地坪开始,挖至一3.00 m标高,按1 : 0.3坡度进行放坡。土方开挖完成后应立即进行土钉、护坡施工,确?;影踩?。

(3)护坡桩施工
    试验井护坡桩有效桩长25 m,桩径800 mm。拟采用旋挖钻机成孔、水下灌注混凝土成桩施工工艺?;て伦┕な庇ρ细窨刂谱宕怪倍群臀恢?,确?;て伦┕ね瓿珊缶步峁够幽诰恫恍∮?.90 m0

(4)止水帷幕施工
    基坑采用高压旋喷桩比水帷幕,旋喷桩有效桩长20.30 m,桩径1 000 mmo  l1:水帷幕施工时,应严格控制桩身垂直度及位置,以确保井筒侧壁的有效截面尺寸。

(5)观测井、疏干井、冠顶梁施工
    试验井基坑周边设置4口水位观测井和4口应急井,深度26 m(自然地面起算),应急井采用无砂混凝土滤管。井筒土方开挖前,在井筒内设置1口疏干井,提前将井筒坑内水疏干。

(6)土方开挖
    -3.00 m以下土方开挖方式为小型挖掘机+人工开挖,土方分步开挖,每步开挖至腰梁下方500 mm,待腰梁施工完成后方可开挖下步土方?;悠露サ菜酵?00 mm范围内做混凝土压顶,并砌筑200 mm高挡水台。

(7)土钉、植筋、腰梁施工

1、土钉、植筋和腰梁的施工工艺流程
    放线定孔位~人工洛阳铲成孔~插入第1道土钉主筋~堵孔注浆~腰梁施工~养护~向下土方开挖~桩间清理~喷射混凝土、抹平找圆~向下土方开挖~放线定位~护坡桩钻孔植筋~腰梁施工~养护~植筋、腰梁等循环向下施工

2、质量要求
    1)在钻机安放前,按照施工设计图采用全站仪进行测量放样,确定孔位以及锚孔方位角,并做出标记。钻机就位后,应保持平稳,保证钻孔倾角一致,并在同一轴线上。
    2)采用人工洛阳铲成孔,成孔直径100 mm,角度100,局部采用机械辅助成孔。
    3)土钉定位于孔的中心位置,孔外预留500^-600 mm土钉长度,端部做成螺纹端,以便与螺栓拧紧。
    4)注浆质量是保证土钉锚固的关键。注浆方式采用底部注浆,即将注浆管插入孔底(距孔底200 mm ),浆液从孔底开始向孔口灌填。
    5)应将腰梁位置的护坡桩和比水帷幕清理干净并凿毛,按照设计要求绑扎钢筋,支设模板,浇筑C30混凝十。
    6)拆模后,在混凝土腰梁下端设置钢托架,腰梁的混凝土强度达到设计强度的70%以上时,可进行下一步土方开挖。
    7)桩间挂网喷锚,采用厚60 mm喷射混凝土面层<C20),平整度允许偏差10 mm o4.8垫层施工
    垫层应满铺整个井筒基坑底部。验槽合格后方可进行基础垫层施工,基础垫层采用C15混凝土,卸料机具为汽车吊。吊运混凝土时,工人不得处于吊桶的正下方,同时吊运指挥人员、信号工、司机必须严格按照操作规程进行作业,严禁违章指挥、违章作业。

基础底板
    基础底板厚1 000 mm,因基础底板四周为护坡桩和旋喷桩围成的环形护壁,故基础底板除集水坑以外,其余部分无需支设模板。底板混凝土强度等级为C30,抗渗等级为P8, 20 m井筒构筑物底板下无防水要求,且为大体积混凝土,底板混凝土山普通抗渗混凝土改为纤维补偿收缩抗渗混凝土,纤维补偿收缩混凝土在满足普通抗渗混凝土的同时,还应在混凝土中加入膨胀剂和聚丙烯纤维。

    混凝土输送方式为汽车泵输送?;〉装迨┕すひ樟鞒涛?基层清理~运钢筋到使用部位~绑底板下部钢筋~设置垫块~放置马凳~绑底板上部钢筋~插井筒侧壁钢筋~底板钢筋验收~底板混凝土浇筑~养护。
    1)测量员弹出钢筋位置线以及集水坑、井筒侧壁位置线。
    2)用塔吊将加工完成的钢筋吊运至基坑。先绑扎集水坑的下层钢筋,然后再绑扎底板下层钢筋,底板钢筋采用机械连接。
    3)底板混凝土?;げ阌蒙敖婵?,垫块厚40 mm,垫块间距0.8  m,呈梅花形摆放。
    4)马凳采用} 20 mm钢筋焊制,马凳摆放间距1.5 m,呈梅花形布置。
    5)上部钢筋绑扎时,应先将马凳上部的钢筋绑扎,绑扎必须牢固可靠,底板侧面的钢筋采用塑料卡固定,以保证钢筋的?;げ愫穸?。
    6)自检合格以后报监理单位验收并做好隐蔽验收记录工作,验收合格后方可进行混凝土浇筑。
    7)底板混凝土为C30P8纤维补偿收缩混凝土(加聚丙烯纤维+膨胀剂),输送方式为汽车泵?;炷劣α街?,采用高频振捣器振捣密实。
    8)混凝土浇筑完成后12h内应立即进行养护,养护时间不少于14。

井筒侧壁
    井筒侧壁外围直径8.84 m,内围直径6 m,井壁厚1.42 m,钢筋凝土结构。井筒侧壁混凝土为C30P8(加聚丙烯纤维+膨胀剂)抗渗混凝土,混凝土输送方式为汽车泵输送。井筒侧壁的主要施工工艺流程为:测量放线~绑扎钢筋~搭脚手架~模板安装~混凝土浇筑~混凝土养护~

模板拆除~下部架体加固~搭设上部脚手架~模板安装及混凝土浇筑循环向上施工。4.10.1钢筋工程
    1)井筒侧壁水平钢筋2排} 32 mm@ 150 mm+2排} 20 mm@150 mm}竖向钢筋4排} 20 mm @ 150 mm,拉筋} 6 mm @ 600 mm X 600 mm。水平钢筋采用绑扎搭接,竖向钢筋采用直螺纹连接。
    2)钢筋的固定:设置水平环形措施筋,采用}14mm钢筋焊成,设置竖向梯子筋,采用} 20 mm钢筋加工制作。
    3)根据?;げ愫穸?,将塑料垫块卡在墙体水平筋上,间距600 mmo
    4)井筒侧壁钢筋绑扎时,应配合机电专业的预留预埋和钢平台预埋件的预埋工作,预埋件的位置、标高应符合设计要求。

脚手架工程
    脚手架采用扣件式钢管脚手架,主要功能为施工操作架,随井筒构筑物侧壁的施工进度逐步增加高度。搭设形式为满堂脚手架,搭设高度20 m,纵距0.9,  1.0 m,步距1.5  m o竖向脚手管采用3, 6 m相互错开的连接方式,水平杆采用可调U形托与井筒侧壁采用木方或木楔顶紧。井筒侧壁模板安装时的底部作业层和井筒侧壁模板安装的顶部作业层应满铺脚手板。

模板工程
    1)模板设计:
    ①模板及角模配置原则:模板配置按标准层考虑。
    ②大模板结构设计:模板为86系列模板,面板为厚6 mm普通热轧钢板,竖向主肋为8“槽钢,纵向间距<350 mm,横竖边框为8#槽钢,背楞为双拼10#槽钢,模板穿墙孔孔径为32 mm,水平间距不大于1 200 mm,纵向间距不大于1 300 mm,侧拼孔孔径为18 mm,从下向上排列为150 mm+300 mmXN+余数;角模面板为厚6 mm普通热轧钢板,标准阴角模四边框及肋板均为厚6 mm普通热轧钢板,肋板纵向间距不大于500 mm,阳角模及异形角模横竖边框为8#槽钢,主肋为厚6 mm普通热轧钢板,纵向间距不大于500 mm o
    ③拆模时先拆除250 mm楔块模板,然后按照编号1-6的顺序逐一拆除(图4)。

    2)模板施工:井筒筒体内径6m,井筒内部深20 m,井壁厚1.42 m,井筒模板内环总周长18.85 m,一次浇筑高度3.0  m,单侧支模,模板采用定型钢模板,模板工程第一步模板安装工艺为:测量放线~钢筋绑扎~作业平台搭设~模板安装~模板支撑~模板校正~模板检查、验收;第二步及以上模板安装工艺为:拆除第1层模板~起吊、刷脱模剂~安装通丝螺杆~模板就位~拧紧通丝螺杆。



支拉杆安装~找正~第2块模板~模板拼接~楔板安装~整体找正~安装T形螺杆~模板抗浮拉结~安装预埋套筒~井筒侧壁混凝土浇筑。

混凝土工程
    1)混凝土浇筑采用汽车泵浇筑,每次浇筑高度3.0 m,浇筑顺序为对称浇筑,每步浇筑厚度不大于500 mm
  (图5)?;炷两街讨杏γ芮泄鄄炷0寮敖攀旨苤С畔低车奈榷ㄐ?,确?;炷两街讨心0寮澳0逯С盘逑挡槐湫?。大体积混凝土施工过程中,可能会产生泌水现象,采用软轴泵将泌水抽出?;〉装宓记绞┕し旒耙陨纤兴绞┕し炀捎?00 mm X 3 mm fl.水钢板,搭接长度50 mm,双面满焊,在止水钢板外侧预留槽放置1道30 mm X 20 mm遇水膨胀止水条,起到双重止水水效果。
    2)本工程为大体积混凝土,应按要求进行大体积混凝土测温。测温仪器采用JDC-2便携式建筑电子测温仪,将测温元件按要求埋入混凝土内,测温点共布置3个测位(图6、图7)。井筒外墙混凝土在浇筑后3d内混凝土水化热最大,在此期间应做好测温记录,并根据测温结果判断混凝土应力变化,一旦出现异常,应增加测温频率并调整养护措施,如增加保温或拆除保温层降温等措施。

    3)大体积混凝土养护要达到保温和保湿的双重目的。井筒侧壁墙体混凝土在浇筑完毕后,初凝之前在模板外覆盖阻燃棉被进行保温养护。顶板混凝土在浇筑完毕后,初凝之前,先覆盖1层塑料薄膜再覆盖阻燃棉被进行保温养护。当室外空气温度低于20 0C时,应覆盖2层阻燃棉被,当室外空气温度大于20 0C时应根据测温结果减少阻燃棉被,加强浇筑降温。井筒外墙混凝土在浇筑后3d内混凝





土水化热最大,在此期间应做好测温记录,如发现温差过大,及时洒水或增加保温覆盖层厚度,控制大体积混凝土中心温度与表面温度之差小于25 K。大体积混凝土保湿养护的持续时间不得少于14 d}5-''}04.10.5井筒轨道梁施工
    当井筒侧壁混凝土浇筑一1.598 m至一0.300 m标高时,每根梁下预埋2根28a#工字钢作为过梁模架支撑体系。50 mm X 100 mm X 5 mm方钢作为托梁。轨道梁混凝土浇筑时,2根梁应同时浇筑,避免模板水平支撑系统的失稳。

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