4、第二节沉井混凝土浇筑时的稳定性验算及技术处理
第一节沉井下沉到标高(露出地面50cm)时,浇筑第二节沉井的稳定性计算如下:
4.1 第二节沉井自重及总重
第二节沉井自重G2‘=8216kN,考虑施工荷载取G2=1.15G2=9448kN.即第一节和第二节沉井总重ΣG=8759+9448=18207kN.
4.2 由于采用不排水法下沉,此时井内(地下)水位在第一节沉井下50cm(即5.5m标高)位置,浮力F=rWV=10×337.4=3374KN
其中水的重度rW=10KN/m3,水位5.5m标高下钢筋砼沉井体积V=337.4m3
4.3 外露50cm时,井周摩阻力T1=S×fk =380×17=6460kN
其中井周与土接触面积S=380m2;fk为井周摩阻系数,取fk=17kPa.
4.4 刃脚踏面阻力及横隔梁下阻力
T2= ΣS×[σ]=(70.7×0.7+6.4×0.4)×120=6553kN
其中刃脚踏面积、横隔梁踏面积之和ΣS为(70.7×0.7)m2+(6.4×0.4)m2,土基承载力在4-2砂质粉土层,取[σ]=120 kPa.
4.5 总向上的力为 ΣT=F+ T1+ T2=3374+6460+6553=16387kN
4.6 总向下的力(自重和施工荷载)为ΣG =18207kN
4.7 稳定系数kst,s=ΣG/ΣT=18207/16387 =1.11≥1.05,由于稳定系数较大,可能产生自沉,需进行止沉处理。
4.8 防止自沉的处理措施
在以往干沉法(即排水法)施工中,通常采用加设“帽沿”或在井外壁换填塘渣的方法,来增加侧壁摩阻力。本次施工在保持井内水位高度维持在与基槽水平(此时浮力最大)的同时,将在井内回填材料,来增加侧壁的摩阻力。
由于采用的是不排水法下沉,井内土体通过冲水已稀释成泥浆,再用泥浆泵排至沉淀池,显然沉淀池的沉淀物不可以作为回填材料。而根据地质报告,在厂区内4.5m深度范围内土质为耕植土、粉质粘土、粘质粉土混砂,若取土回填在井内,无疑将会被稀释成泥浆,并且小颗粒材料的摩阻系数相对较小;若改用塘渣,塘渣粒径太大,无法采用不排水法用泥浆泵排出;最后确定采用中粗砂作为回填材料,来增加对侧壁的摩阻力。
已知井内周长167.2m,中粗砂对侧壁的摩阻系数fk砂=20kPa.取回填中粗砂高为1.6m,即所增加对侧壁的摩阻力Δf=167.2×20×1.6=5350kN
ΣT=ΣT+Δf=16387+5350=21737kN
下沉稳定系数kst,s=ΣG/ΣT‘=18207/21737=0.84,满足《给水排水钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137:2002的稳定系数0.8~0.9的要求。
回填中粗砂在第二节沉井制作前进行,以方便材料的运输和施工,由于中粗砂是在水下,可用插入式振捣器振捣密实。之后再进行钢筋、模板安装,有足够的自密实时间。
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