水力排土定義
水力排土沉井是采用高壓水流破土、使鋼筋混凝土構筑物下沉的施工方法。[1]
水力排土特點
該方法具有以下特點:
(1)在軟土地層中的排水下沉井施工中水力排土是既可靠又高效的出土方式,適用于任何平面尺寸的大
中小型沉井工程。
(2)水力機械破土排泥的主要設施為水槍和水力吸泥機(也可用泥漿泵)。構造簡單,不易損壞,容易修
復。
(3)水力破土可適用于不同土層條件(粘性或砂性的軟、硬土層),并可有效控制破土程序和位置。能使
沉井干穩下沉,便于控制沉井終沉標高。
(4)水力破土可避免挖深鍋底,減少沉井突沉現象,易于保證沉井施工質量。
(5)水力排土沉井可省去大型挖土和起吊設施,節省設備使用費,降低工程成本。
水力排土適用范圍
本工藝廣泛適用于有合適的水、電源和泥漿沉淀出土或直接排放條件的各類軟土地層(淤泥、淤泥質粘土、粘土、粉質粘土、粘質粉土、砂質粉土、粉砂、細砂等)中排水下沉的各類沉井工程。在地下水位較高的砂性土層中需配合井內外人工降水設施以防止流砂現象。在埋深大(17m左右以上)的粘性土層中,有時需配合井內外下部土層地基加固措施以防止大量涌土。
水力排土工藝原理
水力排土沉井下沉工藝系使用高壓水(水泵出口壓力宜大于1.2MPa)通過水槍將土體破碎并與水槍的出水混和成一定濃度的泥漿,然后由水力吸泥機或泥漿泵經由輸泥管路吸排出沉井井送至泥漿沉淀池或直接排放至河道、湖、海等水體中。
水力排土主要施工設備
目前一般使用的水力排土沉井下沉施工設備有兩種類型:
一類為以往慣用的用大型高壓水泵供水、水槍破土、水力吸泥機排土系統。主要設備為:高壓水泵(揚程120m以上,單機流量130m3/h以上為宜)、水槍(噴嘴口徑φ12~15mm為宜),水力吸泥機(噴嘴口徑φ22~30mm為宜)、高壓輸水管路和低壓輸泥漿管路及調節水箱。需要時還要配置低壓取水泵。一般l臺高壓泵可帶動1臺水力吸泥機和1~2臺水槍。高壓泵和吸泥機的數量視沉井平面尺寸和井格數量而定,一般1個井格配置1套水力吸泥機,1套水力吸泥機配置2臺水槍(不移動水槍位置可沖刷井格內各處土體)。高壓泵每臺功率為90kW~150kW,此系統用電量較大。
另外,最近幾年發展起來的小型水力機械設備系統。高壓水泵揚程在100m左右,單機流量為7~10m3/h;小型水槍(有時利用消防用噴頭);可移動立式泥漿泵、輸水和泥漿管路有時使用軟管。當泥漿泵揚程達不到要求時則采用串聯辦法來解決。此類系統特點是設備功率小,適用于現場供電量較小的情況。同時由于水壓較小,在砂性土層較適用,在粘性土層中沖土效果就較差。
水力排土施工操作要點
(1)按照施工組織設計規定安裝好水力機械設施:高壓水泵、低壓取水泵、調節水箱、水力吸泥機或泥漿泵、水槍、井下及井上的高壓進水管和低壓排泥漿管路、水槍操作平臺等。
(2)水力機械設施安裝好后應進行負荷試運轉,要保證設備能按施工組織設計要求正常運轉,水力吸泥機及水槍均應經過水壓檢驗,檢驗壓力為工作壓力的1.5倍。
(3)為保證水力破土效果和吸泥機的正常工作,必須將井底各類雜物垃圾清除干凈。
(4)水力排土沉井下沉施工應按“先中后邊、分層對稱破土、先高后低、及時糾偏”的原則進行操作。
(5)沉井外刃腳邊一般應保留1m寬左右的土堤,使沉井在外刃腳處擠土下沉,以減少對井周土體的擾動程度。只有當沉井中部土體全部沖除而還不下沉時或糾偏時才可適當沖除外刃腳處土體,但仍嚴禁用水槍掏刷外刃腳踏面外側土體。
(6)當沉井傾斜很小時,各井格內土面高差應控制在1m以內為宜,使沉井保持均勻垂直下沉。