CN104975612B - 水上沉井施工新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水上沉井施工工艺。沉井在陆地预制场一次性预制，并在井底设刃角。预制完成后在沉井内壁竖向布设压缩空气管，管端安装高压空气喷嘴，竖向压缩空气管在上部通过压缩空气并联管连接。沉井运至施工位置，由浮吊起吊或浮箱进行定位，连接空气压缩机与压缩空气并联管，开启空气压缩机，向压缩空气管中输入压缩空气，并缓慢下沉。压缩空气从底部高压空气喷嘴喷出，利用压缩空气的爆炸力对土体进行切割，压缩空气排出后会在水中迅速向水面移动，切割后的泥土随压缩空气向上移动，从而使沉井内壁和土体之间形成隔离，沉井在自重作用下下沉。本发明适用于土质均匀的地基，特别是淤泥质或砂质地基的水上沉井，可以大大加快水上沉井施工速度，方便纠偏和调平，设备简单，工艺简便，降低了工程造价。
Description
技术领域
本发明涉及一种水上沉井施工工艺，具体说就是使用浮吊或浮箱辅助定位，利用压缩空气的爆炸作用切割软土，使沉井下沉达到持力层的施工方法。
背景技术
水上沉井可应用于桥梁基础、港口码头、防波堤、围堰等水上工程。目前水上沉井尤其是大直径沉井的下沉主要采用的是先将沉井安放到位，再采取在井内挖土、振动锤振动下沉、重力压沉、抽真空压沉等方法使沉井达到持力层。水上沉井由于受到水上特殊环境限制，特别是河流上施工时水流的影响，海上施工时风、浪、海流、潮汐等等自然条件影响，土层中有异物的影响，以及某些结构要求沉井要沉到水位以下的条件影响等等，这些施工方法工艺复杂，施工速度慢，安装偏差大，纠偏难度大，下沉工艺在整个工程投资中所占比例较高，工期长，制约了沉井在水上工程中的推广与应用。
发明内容
为了克服现有水上沉井施工工艺的不足，本发明提供一种新型施工工艺，使用浮吊或浮箱辅助定位，利用压缩空气的爆炸作用切割软土，使沉井快速达到持力层。
本发明所采用的技术方案是：沉井在预制厂一次性预制，在沉井内壁敷设压缩空气管，并联后与空气压缩机连接，用浮吊或浮箱将沉井在安放位置定位，开启空气压缩机，并缓慢下放沉井，利用压缩空气的爆炸力对土体进行切割，压缩空气在水中迅速向水面移动，切割后的泥土在水中随压缩空气向上移动，从而使沉井内壁和土体之间形成隔离，沉井在自重作用下下沉。
本发明的有益效果是：
1)沉井在预制厂预制，不需现场现浇混凝土，减少了施工工序。
2)水上沉井可以一次性安放到持力层，不必再进行二次下沉。
3)下沉工艺所用设备主要是空气压缩机，设备少，操作工艺简单易行。
4)利用浮吊或浮筒对沉井进行实时纠偏，减少沉井安装偏差。
5)沉井在下沉过程中如遇到小型异物，可以利用一个可移动空气管简单处理。
6)减少了水上沉井施工工期，从而达到了节约工程投资的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为沉井压缩空气管布置示意图。
图2为沉井底部空气管布置示意图。
图3为浮吊辅助沉井下沉示意图。
图4为浮筒辅助定位沉井压缩空气管布置示意图。
图5为浮筒辅助定位沉井下沉示意图。
图中：1、沉井；2、空气压缩机；3、压缩空气并联管；4、竖向压缩空气管；5、沉井外壁；6、沉井内壁；7、浮吊；8、水面；9、淤泥层；10、持力层；11、定位缆绳；12浮箱；13、高压空气喷嘴；14、刃角。
具体实施方式
沉井1在陆上预制场整体预制，预制时要根据竖向压缩空气管4设计布置要求在沉井内壁6预埋钢构件以固定竖向压缩空气管4，竖向压缩空气管端部安装高压空气喷嘴13。沉井1底部要留有刃角14，以减少下沉阻力。
固定竖向压缩空气管4，并将竖向压缩空气管4用压缩空气并联管3联结。竖向压缩空气管4的直径一般为钢管，应能耐受高压空气压力。竖向压缩空气管4的竖向布置间距根据施工区域土质情况和空气压缩机2的能力确定，一般不超过2米。压缩空气的压力应不小于1MP。空气压缩机2的数量可以是一台，也可以是多台。如图1、图2、图4所示。
沉井1下沉前应首先对下沉区域土质进行钎探，避免有大的异物影响沉井下沉。如发现异物应先采取措施予以清除。
沉井1由水上运至施工位置，由浮吊7起吊或浮箱12起浮后用定位缆绳11进行水平方向定位，确保沉井1在水平方向上位置在误差允许范围内。连接压缩空气并联管3与空气压缩机2。空气压缩机2可置于浮吊7或者其它辅助船只上。如图1、图2、图4所示。
开启空气压缩机2，向压缩空气管中输入压缩空气，压缩空气从底部高压空气喷嘴13排出。要观察每一个高压空气喷嘴13排气情况，确保每一个高压空气喷嘴13排气畅通后，缓慢下沉沉井1。利用压缩空气的爆炸力对土体进行切割，压缩空气排出后会在水中迅速向水面移动，切割后的泥土随压缩空气向上移动，从而使沉井内壁6和土体之间形成隔离，沉井1在自重作用下下沉。如图3、图5所示。
在沉井1下沉过程中，不应突然下沉或下沉速度过快，应由浮吊7或浮箱12控制沉井1的下沉速度，以避免高压空气管不被淤泥堵塞，保证高压空气管的畅通。
在沉井1下沉过程中，应密切注意沉井的偏位和偏斜情况。如果发生偏位，应及时调整浮吊7或浮箱定位缆绳11，保证定位准确。如果发生偏斜，应停止下沉，但应继续向压缩空气管中输入压缩空气，直至偏斜消失。或者采取减小偏斜一侧输气量、加大对侧输气量的办法，加强对对侧土体的切割，直至偏斜消失。如果仍有偏斜，应查明原因，如果是土质不均匀引起偏斜，应当在偏高一侧插入独立空气管，对局部进行切割；如果是有石头等异物引起，应当插入独立空气管在石头等异物周围切割，利用沉井1的自重作用挤出石头后继续下沉。
本发明适用于土质均匀的地基，特别是淤泥质或砂质地基的水上沉井，可以大大加快水上沉井施工速度，一般情况下在2-4小时内即可完成沉井的下沉，方便纠偏和调平，设备简单，工艺简便，降低了工程造价。
Claims (6)
1.一种水上沉井施工工艺，应用于水上基础或结构，其特征在于：沉井(1)在陆上预制场整体预制，预制时要根据竖向压缩空气管(4)设计布置要求在沉井内壁(6)预埋钢构件以固定竖向压缩空气管(4)和高压空气喷嘴(13)，所述高压空气喷嘴(13)设置于所述竖向压缩空气管(4)底部，沉井(1)底部要留有刃角(14)，以减少下沉阻力，固定竖向高压空气管(4)，将所述竖向压缩空气管(4)用一压缩空气并联管(3)联结，压缩空气并联管(3)联结竖向空气管(4)的数量根据施工区域土质和空气压缩机(2)的能力确定，主要施工方法是：
(a)使用浮吊方法：将沉井(1)运至施工位置，用浮吊(7)吊起沉井进行定位；或使用浮箱方法：将沉井(1)运至施工位置，用定位缆绳(11)对沉井(1)进行定位；
(b)将空气压缩机(2)与压缩空气并联管(3)连接，并开启联通开关；
(c)利用压缩空气的爆炸作用切割土体，下沉沉井(1)达到设计持力层(10)；
(d)沉井(1)在下沉过程中如遇到小型异物，单独敷设一个可移动空气管对异物周围土体进行切割，利用沉井(1)自重挤开异物，继续下沉；
(e)断开空气压缩机(2)与压缩空气并联管(3)之间连接，移除浮吊(7)或浮箱(12)。
2.根据权利要求1所述的水上沉井施工工艺，其特征在于，在整个沉井(1)安放和下沉的过程中要使用浮吊(7)或浮箱(12)辅助定位，而不是先安放沉井，再下沉的方法，从而可以在下沉过程中进行及时纠偏。
3.根据权利要求2所述的水上沉井施工工艺，其特征在于，使用浮吊(7)或浮箱(12)辅助定位既要控制使沉井(1)不在水平方向向上发生偏移，还要控制沉井(1)的下沉速度，以避免高压空气管被淤泥堵塞，保证高压空气管畅通。
4.根据权利要求1所述的水上沉井施工工艺，其特征在于，利用压缩空气的爆炸作用切割土体，并使切割后的土体与水混合形成泥浆，压缩空气的压力应不小于1MP，每个高压空气管影响范围为1-2米。
5.根据权利要求1所述的水上沉井施工工艺，其特征在于，利用了水上沉井(1)下沉过程中始终在水里的特点，利用高压空气在水中爆炸后会迅速向上移动的原理，带动切割后的土体与水混合形成泥浆向上移动，从而使沉井(1)和原土之间形成空腔，减小了沉井内壁与原土之间摩擦，靠沉井(1)自重作用下沉。
6.根据权利要求1所述的水上沉井施工工艺，其特征在于，水上沉井(1)是一次性下沉至持力层(10)，无需进行二次操作。
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