CN103046570A - 无人化气压沉箱施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人化气压沉箱施工方法，具体施工步骤是：1．施工准备，2．沉箱第一次下沉，3．沉箱接高，4．沉箱后期下沉，5．封底施工。本发明的施工方法通过在沉箱工作室内安装可遥控操作的自动挖机，地面操作人员通过监视系统遥控操作取土，并通过出土系统将土排出箱外，整个沉箱出土施工过程可实现无人化施工，可避免以往沉箱施工时大量使用人工操作作业环境差，安全性低，施工效率不高的缺点。

Description

无人化气压沉箱施工方法

技术领域

本发明涉及一种建筑施工方法，尤其是一种气压沉箱施工方法。

背景技盔

    目前，气压沉箱施工主要是采用人工操作进行，存在作业环境差，安全性低，施工效率不高的缺点。因此，需要一种新型无人化气压沉箱施工方法来代替人工操作。通过在沉箱工作室内安装可遥控操作的自动挖机，地面操作人员通过监视系统遥控操作取土，并通过出土系统将土排出箱外。整个沉箱出土施工过程可实现无人化施工。可避免以往沉箱施工时大量使用人工操作作业环境差，安全性低，施工效率不高的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无人化气压沉箱施工方法，该方法可避免以往沉箱施工时大量使用人工操作作业环境差，安全性低，施工效率不高的缺点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

  一种无人化气压沉箱施工方法，具体施工步骤是：

（一）施工准备

(1)现场准备

    场地布置：根据现场情况布置水、电线路，施工临时设施，地面控制室；放置空压机，移动氧舱，并进行供气管路的布置；

(2)沉箱地面制作

    1)根据现场土质情况及结构形式，开挖基坑，铺设砂垫层，素砼垫层；

    2)根据结构高度分多次制作沉箱，其中地面制作时包括刃脚制作、底板制作，以便下部形成密闭空间：底板制作时考虑相关设备预埋件，预埋管路的布置；

    3)底板制作完毕后进行工作室内以及底板上施工设备的安装，主要包括：自动挖掘机，皮带运输机，螺旋出土机，人员进出塔，物料进出塔，以及工作室内照明、通讯、摄像等设备；同时现场打设水位观测井，以观测地下水位变化情况；

（二）沉箱第一次下沉

    (1)在设备安装完毕后进行沉箱第一次下沉，待沉箱刃脚插入原状土2'3米后，向工作室内充入气压，进行气压下沉施工；

    (2)沉箱工作室内气压大小应以平衡开挖面处外界水压力大小为限，不应过高或过低；

    (3)沉箱出土采用遥控出土形式，其中出土采取螺旋出土机形式自动出土，使出土过程不需经过烦琐的充、放气过程，提高了施工效率。同时可将物料塔吊斗出土形式作为备用措施；

    (4)为防止沉箱初期下沉速度太快，在沉箱外围设置多个支撑砂桩，作为辅助支撑控制沉箱下沉速度，砂桩可根据沉箱下沉需要通过适当泻砂来白由调节支撑点的高度，并可分别调节各支撑点高度起到控制沉箱姿态的作用；

（三）沉箱接高

    由于沉箱分为多次制作，多次下沉，在下沉时需进行结构接高；为提高施工效率，上节井壁的接高可与下沉同时进行，此时脚手体系可采取在外井壁上悬挑牛腿的方式搭设外脚手架，内脚手可直接在沉箱底板上搭设，随后上节井壁的接高与下沉同时进行施工；

（四）沉箱后期下沉

    (1)控制工作室气压：随着沉箱下沉深度的增加，工作室气压应不断调高，以便平衡开挖面不断增加的外界水压力；但工作室气压大小应以平衡开挖面处外界水压力大小为限，不应过高或过低；

    (2)强制压沉：沉箱下沉到后期，由于气压反力等因素的作用，沉箱下沉系数会减小，使沉箱下沉困难，此时可利用外加多个压沉系统进行强制压沉；其中压沉系统动力系统采用千斤顶，并通过地锚进行压沉；同时利用各个千斤顶施加不同压力来控制沉箱姿态；

    (3)沉箱出土与沉箱第一次下沉相同：

（五）封底施工

  沉箱下沉到最终标高后进行封底施工：

本发明的有益效果是：

    本发明的施工方法与现有的人工操作施工方法相比，通过在沉箱工作室内安装可遥控操作的自动挖机，地面操作人员通过监视系统遥控操作取土，并通过出土系统将土排出箱外。整个沉箱出土施工过程可实现无人化施工，可避免以往沉箱施工时大量使用人工操作作业环境差，安全性低，施工效率不高的缺点。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限

定的范围。

本发明的一种无人化气压沉箱施工方法，具体施工方法及步骤

是：

1．现场准备

    (1)场地布置时应根据现场情况合理布置水、电线路，施工临时设施，地面控制室等。还应注意空压机停放位置，移动氧舱停放位置，供气管路的布置等。其中空压机的配置应考虑备用。现场并应配备应急发电机。

对高气压作业人员必须提前进行培训。

沉箱地面制作

    (1)据现场土质情况及结构形式合理开挖基坑，铺设砂垫层，素砼垫层。并应注意砂垫层的排水。

沉箱可根据结构高度分为多次制作，多次下沉。其中地面制作时应包括刃脚制作、底板制作，以便下部形成密闭空间。底板制作时应考虑相关设备预埋件，预埋管路的布置。

底板制作完毕后进行工作室内以及底板上施工设备的安装。

主要包括：自动挖掘机，皮带运输机，螺旋出土机，人员进出塔，物料进出塔，以及工作室内照明、通讯、摄像等设备。同时现场应打设水位观测井，以观测地下水位变化情况。

沉箱第一次下沉

    (1)在设备安装完毕后可进行沉箱第一次下沉，由于此时沉箱刃脚入土深度浅，前期下沉可采取无气压出土形式。待沉箱刃脚插入原状土2'3米后，可向工作室内充入气压，进行气压下沉施工。

沉箱工作室内气压大小应以平衡开挖面处外界水压力大小为限，不应过高或过低。

沉箱出土采用遥控出土形式。其中出土采取螺旋出土机形式自动出土，使出土过程不需经过烦琐的充、放气过程，提高了施工效率。同时可将物料塔吊斗出土形式作为备用措施。

为防止沉箱初期下沉速度太快，在沉箱外围设置多个支撑砂桩，作为辅助支撑控制沉箱下沉速度，砂桩可根据沉箱下沉需要通过适当泻砂来自由调节支撑点的高度。并可分别调节各支撑点高度起到控制沉箱姿态的作用。

沉箱接高

由于沉箱分为多次制作，多次下沉，在下沉时需进行结构接高（最后一次下沉除外）。为提高施工效率，上节井壁的接高可与下沉同时进行。此时脚手体系可采取在外井壁上悬挑牛腿的方式搭设外脚手架，内脚于可直接在沉箱底板上搭设。随后上节井壁的接高与下沉同时进行施工。

5 沉箱后期下沉

    (1)随着沉箱下沉深度的增加，工作室气压应不断调高，以便平衡开挖面不断增加的外界水压力。但工作室气压大小应以平衡开挖面处外界水压力大小为限，不应过高或过低。

  (2)沉箱下沉到后期，由于气压反力等因素的作用，沉箱下沉系数会减小，使沉箱下沉困难，此时可利用外加多个压沉系统进行强制压沉。压沉系统动力系统可采用千斤顶，并通过地锚进行压沉。同时可利用各个千斤顶施加不同压力来控制沉箱姿态。

(3)同时可通过设置外围泥浆套减阻，灌水、砂压重等方式进行辅助下沉。

(4)一般应慎用减压下沉工艺，尤其是在砂性土，承压水层中更应慎用。

(5)沉箱出土流程与前同。

6封底施工

  沉箱下沉到最终标高后应进行封底施工。可采用预先在沉箱底板（即工作室顶板）制作时即按一定间距预埋导管，导管直径与混凝土泵车尺寸相对应。在沉箱下沉过程中，导管上端采用闸门封堵。当沉箱下沉到位准备封底施工前，在沉箱底板上采用长导管一段与底板预埋导管连接，另一段与地面泵车导管连接。采用泵车直接向工作室内浇筑混凝土。封底混凝土要求采用自流平混凝土，以保证混凝土可以在工作室内在一定范围内自然摊铺。当一处浇筑完毕后，泵车移到下一导管处继续浇筑，直至封底混凝土充满整个工作室空间。封底混凝土达到强度后，再对其与底板之间的空隙处进行压注水泥浆处理。

7．工作室设备保养及维修

    工作室内施工设备在施工过程中需要人员通过人员塔进入到工作室内的高气压环境下进行维修保养。作业人员作业完毕仍通过人员塔按规定程序减压出舱。

8．高气压作业安全

    为保证高气压下作业人员安全，相关人员必须经过专业培训，现场须配备专业气压医生。作业人员进出高气压环境必须严格遵守相关减压程序。现场须配备移动减压舱，作应急备用。

Claims (2)

1.一种无人化气压沉箱施工方法，其特征在于，具体施工步骤是：

（一）施工准备

(1)现场准备

    场地布置：根据现场情况布置水、电线路，施工临时设施，地面控制室；放置空压机，移动氧舱，并进行供气管路的布置；

(2)沉箱地面制作

    1)根据现场土质情况及结构形式，开挖基坑，铺设砂垫层，素砼垫层；

    2)根据结构高度分多次制作沉箱，其中地面制作时包括刃脚制作、底板制作，以便下部形成密闭空间：底板制作时考虑相关设备预埋件，预埋管路的布置；

    3)底板制作完毕后进行工作室内以及底板上施工设备的安装，主要包括：自动挖掘机，皮带运输机，螺旋出土机，人员进出塔，物料进出塔，以及工作室内照明、通讯、摄像等备；同时现场打设水位观测井，以观测地下水位变化情况；

（二）沉箱第一次下沉

    (1)在设备安装完毕后进行沉箱第一次下沉，待沉箱刃脚插入原状土2'3米后，向工作室充入气压，进行气压下沉施工；

(2)沉箱工作室内气压大小应以平衡开挖面处外界水压力大小为限，不应过高或过低；

(3)沉箱出土采用遥控出土形式，其中出土采取螺旋出土机形式自动出土，使出土过程不需经过烦琐的充、放气过程，提高了施工效率;

同时可将物料塔吊斗出土形式作为备用措施；

    (4)为防止沉箱初期下沉速度太快，在沉箱外围设置多个支撑砂桩，作为辅助支撑控制沉箱下沉速度，砂桩可根据沉箱下沉需要通过适当泻砂来自由调节支撑点的高度，并可分别调节各支撑点高度起到控制沉箱姿态的作用；

（三）    沉箱接高

    由于沉箱分为多次制作，多次下沉，在下沉时需进行结构接高；为提高施工效率，上节井壁的接高可与下沉同时进行，此时脚手体系可采取在外井壁上悬挑牛腿的方式搭设外脚手架，内脚手可直接在沉箱底板上搭设，随后上节井壁的接高与下沉同时进行施工；

（四）沉箱后期下沉

    (1)控制工作室气压：随着沉箱下沉深度的增加，工作室气压应不断调高，以便平衡开挖面不断增加的外界水压力；但工作室气压大小应以平衡开挖面处外界水压力大小为限，不应过高或过低；

    (2)强制压沉：沉箱下沉到后期，由于气压反力等因素的作用，沉箱下沉系数会减小，使沉箱下沉困难，此时可利用外加多个压沉系统进行强制压沉；其中压沉系统动力系统采用千斤顶，并通过地锚进行压沉；网时利用各个千斤顶施加不同压力来控制沉箱姿态；

    (3)沉箱出土与沉箱第一次下沉相同；

（五）封底施工

沉箱下沉到最终标高后进行封底施工：

    采用预先在沉箱底板制作时即按一定间距预埋导管，导管直径与混凝土泵车尺寸相对应；在沉箱下沉过程中，导管上端采用闸门封堵；当沉箱下沉到位准备封底施工前，在沉箱底板上采用长导管一段与底板预埋导管连接，另一段与地面泵车导管连接，并采用泵车直接向工作室内浇筑混凝土；封底混凝土要求采用自流平混凝土，以保证混凝土可以在工作室内在一定范围内自然摊铺；当一处浇筑完毕后，泵车移到下一导管处继续浇筑，直至封底混凝土充满整个工作室空间；封底混凝土达到强度后，再对其与底板之间的空隙处进行压注水泥浆处理。

2.根据权利要求1所述的无人化气压沉箱施工方法，其特征在于，上述强制压沉方法还可通过设置外围泥浆套减阻，灌水、砂压重方式进行辅助下沉。