CN1007277B - 沉箱下沉方法 - Google Patents

Abstract

一种沉箱下沉方法包括下列步骤：开挖一条具有与下沉的沉箱相同平面形状的支承明沟、将可以支承沉箱但很容易自行塌陷的支承物投入已挖好的明沟；在投入支承明沟的支承物上安放沉箱的整个斜切底部边缘与支承物对准，然后马上移除在沉箱底部边缘下方的支承物，因此，沉箱均匀地下沉直到沉箱的埋设位置而不会发生任何倾斜。

Description

本发明涉及一种将由钢筋混凝土或诸如此类材料制造的沉箱下沉埋入地下的方法。

从广义上来说，采用有关方法下沉的沉箱可以被有效地用来埋设一水箱或类似物件深入地下，形成一伸入地下的竖井等等。

一般，所参照的典型沉箱包括开口沉箱和气压沉箱、竖井桩等等。此类沉箱下沉的方法为，例如，使用一抓斗之类的挖土机开挖一个比较深的竖井，沿易塌陷的竖井周壁放置沉箱的斜削底部边缘、使竖井的周壁在沉箱斜削底部边缘的下方马上塌陷以完成沉箱的下沉。这种沉箱下沉方法存在这样一个问题，即当地面含有不均匀层或杂质时，沉箱会倾斜而恶化安全性和工作效率。

企图解决上述问题的一种方法业已在日本专利公告第43532/1983号上由梯.娜嘎伊（T·NAGAI）等人提出，其中许多砂柱或砾石柱在沉箱埋设现场被预先垂直地埋入地下，沉箱的斜削底部边缘被放置在这些柱上，形成立柱的砂或砾石和各在砂或砾石柱之间形成地平的泥土一样被移除以逐渐地下沉沉箱。在这种情况下，与没有措施的沉箱下沉方法相比，不希望有的沉箱倾斜可以减小，但是在此方法中仍然遗留许多问题，所以，既使尝试在维持其正常位置的情况下下沉沉箱时，安全性和工作效率也不能被改善到令人满意的程度。

特别在前述日本专利公告的沉箱下沉方案中，大量的圆形竖井基本上沿一环形轮廓形成并将砂或砾石投入各个竖井，此时，土层仍然残留在竖井之间以致在凡含有形成地层不均匀土壤或杂质区段的任何地方，沉箱可能发生倾斜。此外，为求确保砂或砾的移除区，各竖井 被建成比沉箱的斜削底部边缘的厚度大得多，但竖井的内径较大需要麻烦更多的头一道工序并要增加砂或砾石的需求量。此日本专利公告被认为适用于大直径沉箱，但是，高度准确地沿一环形线开挖大量竖井要求充分控制有关的竖井的挖土位置非常麻烦。

本发明的首要目的在于提供一沉箱下沉方法，可以在准确地维持沉箱的正常位置时有效地下沉沉箱从而不会产生任何倾斜，因此，待投入地内以用来支承沉箱底部的砂或砾石的需求量可明显地减少而下沉方法可以简化且非常安全。

根据本发明，上述目的将通过提供一种下沉沉箱的方法达到，该方法包括几个步骤：大致在下沉沉箱入地的现场地面上挖掘一条支承凹槽，凹槽最好被挖成具有至少同沉箱一样的平面形状，将可以支承沉箱但很容易自行塌陷的支承物投入支承凹槽直至支承凹槽顶部、将沉箱放置在已投入支承凹槽中的支承物上，并与支承物对准，接着移除在支承凹槽内的支承物，实际上将沉箱下沉至支承凹槽的底部区域。

尤其是，在本发明的上述方案中，具有与沉箱相同的形状并且其内填有诸如砂或砾石之类支承物的支承凹槽被保持面向沉箱的整个底部，含有不均匀土壤或杂质的所有泥土被移离位于沉箱下方的部位，这样，在准确地维持其正常位置的情况下，沉箱下沉。另外，作为一明沟，这种支承凹槽的宽度选定等于沉箱的壁厚，支承物质的需求量可以大幅度减少。

本发明的其它目的和优点将在参照附图所示的最佳实施例对本发明的详细描述中清楚地阐明如下。

附图的简要说明。

图1是根据本发明的一具体实施例下沉一开口沉箱的方法的简图;

图2（a）至2（j）示出了在图1的沉箱下沉方法中一支承明沟的形成步骤;

图3（a）至3（c）是根据本发明的另一具体实施例的一气压沉箱下沉方法的简图;

图4（a）至4（h）是根据本发明的再一个具体实施例的沉箱下沉步骤的简图;

图5（a）至5（h）是根据本发明的又一个具体实施例的沉箱下沉步骤的简图。

参照图1，根据本发明的显著特点之一，具有与沉箱外形相同平面形状的支承明沟在沉箱待埋入的地内形成。更具体地说，支承明沟10根据沉箱的外形施工成宽度“d”等于或稍小于待埋入沉箱11的壁厚“t”，并挖掘到沉箱11的预定埋设位置所需的标高。在本实施例中，沉箱11本身是一种开口型沉箱在其下端构成斜切的底部边缘12。当明沟10的挖掘工作一完成，象砂、砾石或诸如此类可以支承沉箱11的支承物13就被投入支承明沟10直到明沟被此物质完全填满至其顶部，这种支承物只要被固定在明沟10内就能架住沉箱但不然又很容易塌陷。

然后，将沉箱11放置在填满支承物13的支承明沟10上。在所阐述的实施例中，支承明沟10具有与沉箱11基本上相同的平面形状，当沉箱11的斜削底部边缘12与明沟10对准时，沉箱11就被放置在投入支承明沟10内的支承物质13上。然后，挖土机14插入开口沉箱11内部挖掘被支承明沟10围着的土壤G并移去挖出的土方。当挖掘向前推进，支承物13受明沟10的内壁支承逐渐消失因而脱离内侧地压力，而在被挖掘地面G标高上的支承明沟10的支承物13受到沉箱11的重量而最终塌陷。因此，实际上在沉箱11的下方挖掘土壤G的同时，沉箱11由于其本身的重量逐渐下沉，所以当土壤G被挖掘到沉箱11的预定安装标高时，沉箱11就下沉并最后安装在预定平面上。懂行者将很容易知道所挖掘的土壤G的土层结构同所塌陷的支承物13一样也是用一合适的输送装置穿过正在下沉的沉箱11内部排出到地层表面。

根据前述的沉箱下沉方法，被支承明沟10围着的土壤G应该大致均匀地而不是过分不规则地挖掘，所以沉箱11可以均匀地下沉而不致产生不显著的倾斜，因为支承物13仅在内支承壁消失处塌陷。在此情况下，充填支承明沟10的支承物13被迫面向着沉箱11的整个斜削底部边缘12，所以支承不会因在土壤中的任何不均匀物质或在土壤中局部含有的任何杂质而受到影响。再说，在支承明沟10的宽度“d”被选定稍小于沉箱11的壁厚“t”的情况下，因而沉箱11的斜削底部边缘12稍微部分地跨在土壤G上，即使当支承物13由于沉箱11的重量而稍被夯实时，由于利用了土壤G本身的强度也能避免沉箱11下沉超过土壤G已挖掘的标高。另一方面，如果土壤G是湿软的，那么支承明沟10的宽度“d”就要选定稍大于沉箱11的壁厚“t”并要有足够支承能力的物质被当作支承物13使用以更好地支承在支承物13上沉箱11的全部底部边缘12。在挖掘土壤G时，在图中仅示出了一台挖土机14，但可以使用多台此类的挖土机14。

现在将根据本发明的独特方法解释有关填充支承物13的支承明沟10的形成顺序。在支承明沟10的形成中，首先，如图2（a）中所示的这样一条壕沟20在沉箱11下沉处的土壤层G内形成，壕沟20的宽度被选定大致与沉箱11的壁厚“t”相同。为了避免在开凿壕沟20时发生任何塌陷，最好将高浓度泥浆水21灌入正在开凿的壕沟20。此外，如图2（b）和2（c）中所示，保险管22最好连接在一起形成如所示的圆柱体。然后，如图2（d）和2（e）所示，最好为砂、砾石或其混合物的此类支承物13被投入壕沟20内的泥浆水21内。未被浸渍进支承物13的所有多余泥浆水被排出壕沟20之外。

其次，如图2（f）和2（g）所示，保险管22的两半之一的半圆柱体22″被取出。如图2（h）所示，再作第二段壕沟20a。然后，如图2（i）所示，类似的支承物13被投入壕沟20a的第二段，同时，在壕沟20a 中树立一保险管22a。接着取出位于壕沟20第一段边缘保险管20的留下半圆柱体22′。由此可见，重复进行图2（f）至2（i）的工作步骤，这样连续的壕沟20的整个外形将完全符合沉箱11的平面形状，例如，此类支承明沟10如图2（j）所示。

接着参照图3（a）至3（c），图中示出了本发明的另一实施例，其中一气压沉箱31下沉埋入土层G中内。在本实施例中，支承明沟30具有比沉箱31的斜削底部边缘32小的宽度“d”，支承物33被投入支承明沟30。本实施例的其它安排和施工基本上同图1和2中的那些实施例相同。

本发明的技术构思可应用于各种用途的竖井成形。在图4（a）至4（h）所示的实施例中，首先在土层G中钻出一预定深度的孔55，然后将一直径比孔55小的钢管56插入孔55直到管56的下端与孔55的底部连接，由此限定了一在孔55的内壁和钢管56的外壁之间的支承明沟50，见图4（a）。在所阐明的实施例中，孔55的直究左致等于沉箱51的直径，高浓度泥浆水61被灌入钢管56和支承明沟50。接着，如图4（b）所示，基本上与前述实施例相同的支承物53被投入支承明沟50。如图4（c）所示，在支承物53上放置沉箱51。然后，用一合适的拉起装置将钢管56拉起少许，支承物53凭借这样一种抽吸装置57，例如，一砂泵，从孔55的底部端壁和钢管56下端之间所限定的空隙被吸离，同时，将直径与沉箱51相等的中空构架58安装在沉箱51上，如图4（d）所示。支承物53的这种虹吸使沉箱51和中空构架58逐渐下沉，但是灌入钢管56的高浓度泥浆水抑制了支承物质53的快速外流、沉箱的过快下沉和孔55的开凿面塌陷等一些不利反应。

与支承物53被抽吸和沉箱51下沉同步，新的中空构架58a随后安放在前一个下沉中空构架58上，当沉箱51到达孔55的底部时，就结束了这种新的中空构架58a的安放，见图4（e）。在此阶段，填满其全高 的沉箱51和中空构架58和58a已被保持紧靠孔55的内周壁。接着，用一适当的牵引装置将作为隔离沉箱51和中空构架58、58a的内周壁而安置的钢管56拉离所处位置，如图4（f）所示。然后将象水下灌浇混凝土用导管之类的供料管59插入孔55，再将混凝土60浇入孔55的底部，如图4（g）所示，此后移除供料管59和泥浆水61，如图4（h）所示，一座竖井62就此建成了。

图4所示的实施例适用于建造直径较大的竖井62。当需要建造直径较小的竖井时，最好使用图5所示的实施例。更具体地说，在本实施例中，土层G首先被挖土机74挖去形成一垂直的支承孔70，如图5（a）所示，将高浓度泥浆水81灌入支承孔70，再将支承物73投入支承孔70，如图5（b）所示。然后，如图5（c）所示，将沉箱71放置在投入孔70的支承物73上，使用这样一种抽吸装置77，例如，如图5（d）所示的抽砂泵，将支承孔70内的支承物73从其上层抽去。接着，如图5（e）所示，将直径与沉箱71相等的中空构架78安置在沉箱71上，然后，与抽出支承物73和沉箱71及构架下沉的同步将一个或诸多新的构架78a放置在已放置好的前一个中空构架78上直到沉箱71到达支承孔70的底部，在那里支承物73的虹吸和再加送新的中空构架78（a）停止。结果，沉箱71和中空构架78及78a被保持在支承孔70的内周壁全高上，如图5（g）所示，然后供料管79插入支承孔70直到混凝土80进入孔70的底部，再将供料管79和泥浆水81移去，如图5（h）所示的一座竖井81就建成了。

尽管认为支承明沟或孔的底部已被挖至前述实施例中沉箱的下沉位置，但那些懂行者将很容易想到，当沉箱的下沉位置处于砂层或诸如此类时，支承明沟或孔可以仅建到其与砂层连接处而可不必再达到砂层之下。

Claims (14)

1、一种沉箱下沉方法，所述的方法包括下列步骤：在所述的沉箱下沉处的地面上挖掘一具有至少同沉箱相同的平面形状的支承凹槽、将可以支承沉箱但很容易自行塌陷的支承物投入所述的支承凹槽直到支承凹槽的顶部、在投入支承凹槽的所述支承物上放置所述的沉箱，并与支承物对准，接着将支承物移离支承凹槽以便实际上下沉沉箱直到支承凹槽的底区。

2、一种根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述的支承凹槽挖掘成一条沿所述的形状延续造成的直到沉箱下沉位置的明沟。

3、一种根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的支承明沟被做成宽度基本上与所述沉箱的厚度相同。

4、一种根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将在所述的支承明沟内的所述支承物移去的所述步骤包括：将所述的支承明沟的内壁与在所挖的支承明沟内的土壤断开以使所述的支承物质由于所述沉箱的自重而在明沟内所挖掘的标高处塌陷，并将所述的塌陷支承物与挖出的土方一起排出。

5、一种根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将高浓度泥浆水浇入所述正在挖掘的明沟的步骤。

6、一种根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的支承明沟分别由通达所述沉箱下沉位置的连续成形的壕沟构成。

7、一种根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述壕沟的连续形成方法包括以下步骤：在将高浓度泥浆水灌入壕沟的开挖部分的同时挖掘所述的壕沟中的第一段壕沟、在将所述支承物投入壕沟的剩余部分时在所述已开挖的壕沟的一侧端安放第一根保险管、在将所述的泥浆水灌入正在挖掘的下一段壕沟时在所述已开挖的第一段壕沟与插在其间的保险管的旁边顺次挖掘所述的下一段壕沟、在所述已挖成的下一段壕沟的一侧安置第二根保险管、将所述的支承物投入已挖好的下一段壕沟的剩余部分、取出在第一和诸多壕沟中的下一段之间的所述的第一根保险管。

8、一种根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的支承凹槽是这样形成的：即先在土层中钻一预定深度的孔，然后，将一直径比上述孔小的钢管插入孔中直到钢管的下端与孔的底部相接触，从而限定了一个在孔的内部与钢管外壁之间的支承明沟。

9、一种根据权利要求8所述的方法，其特征在于，其特征在于，移去在所述的支承明沟内的所述支承物的方法包括下列步骤：向上少许移动所述的钢管以限定一在钢管的下端和所述的孔的底部端壁之间的间隙、使用一抽吸装置将经过所述间隙的支承物排出支承明沟。

10、一种根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：当沉箱下沉时，在所述的沉箱上安放至少一个中空构架以便将开挖的孔作为一竖井，中空构架靠着所述的孔内周壁安装，并将混凝土浇入沉箱的底部。

11、一种根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述的支承凹槽开挖成其底部位于所述沉箱下沉位置的垂直支承孔。

12、一种根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述将在所述支承孔内的所述支承物移去的步骤还包括：使用所述的抽吸装置将支承物从支承孔的上部吸高。

13、一种根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述的方法进一步包括下列步骤：当沉箱下沉时，在所述的沉箱上安放至少一个中空构架以便将孔作为一竖井，中空构架靠着所述的孔内周壁安装，并将混凝土浇入沉箱的底部。

14、一种根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述的支承物移去的所述步骤通过将高浓度泥浆水浇入所述的支承孔而完成。

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