CN1064125A - 挖槽下沉沉井的施工方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种挖槽下沉沉井的施工方法及设备，它主要适 用于港口沉井建筑物的施工，也适用于其他土木工程 沉井的施工。本发明克服了中国专利号87103253.8 发明专利的不足之处，可使用于单个和不连续的沉井 的施工，并改变了沉井下沉必须全部挖除井内土层的 传统方法，使沉井施工更经济，周期更短。本发明的 要点是，把钢板制做的有顶无底的圆筒体抽成真空， 在大气压力下筒体被压入海(河)床形成稳固的工作 平台。可安置滑模预制沉井，也可将预制好的沉井套 在筒体外并由筒体上的传力杆或钢索联结。简体周 边可以安装破泥挖掘机具挖出一个沉井大小的圆槽， 供下沉沉井，沉井可借助筒体的真空压力助沉预压， 然后用气压顶出筒体，施工即可完成。

Description

本发明属于沉井的施工方法及专用设备。

它主要适用于港口工程中沉井建筑施工，也适用于土木工程中由单个或多个沉井构成的建筑物的施工。

这里以港口工程中的园沉井施工为例，对照中国专利局发明专利号87103253·8专利，进行比较和阐述本发明的特点。

87103253·8专利叙述了将由杆件组合成结构简单的悬吊式平台（架）座落在已沉好的沉井上，用悬吊式平台（架）上的起重设备吊住滑模和刃脚，并以此刃脚为底用滑模在施工现场制做沉井，在其起重设备的控制下把已做或部分做好的沉井落床，然后在井内放置沉填套筒，再用抓斗或吸泥（砂）泵把沉井底部掏空，通过沉填套筒上的回填加载，使沉井能下沉到预定深度，再吊起沉填套筒，即完成了沉井下沉及部份回填。再将悬吊式平台（架）移到其上，就可以制做下一个沉井。

该专利使得在港口码头、防坡堤、护岸等工程建设中的沉井预制和沉井下沉的施工周期得以缩短，施工费用得以大幅度下降。无需传统方法的大型预制场、专业船和浮吊等大型设施和重型设备，对沉井施工技术是个新的发展。但该专利仍有一定的使用局限：①只适用于连续等距离排列的多沉井的施工，而不能用于象灯塔、墩式油码头和栈桥墩的沉井施工;②仍采用依靠堆载加压和挖除井内全部土层下沉沉井的传统方法，对于大型沉井其挖除和回填土方的数量很大，施工周期比较长;③且挖除土方的工作仅在井内套筒底进行，工作条件差，工作量大，效率也较低;④当沉井下沉到海（河）床一定深度遇到障碍物时，无法提起沉井清除障碍;⑤随着沉井体积（重量）增加，悬吊式平台（架）耗用钢材的数量也比较多。

本发明的目的在于提供沉井建筑物的一种施工新方法及其专用设备。它能在一定水深的水域里施工单个或多个大型沉井，也无需大型浮吊协助;且在大型沉井的施工中无需挖除和回填大量土石方，能缩短施工周期降低工程造价;在沉井下沉过程中，有稳固准确的施工操作平台，能在大范围内容纳多种施工机械和设备，效率高、位置准、施工质量高;利用其专用设备可以产生强大的真空压力并籍此力可对沉井加压助沉、可对地基进行超载予压;也可以产生浮力，在沉井下沉遇到障碍物时，可提起或移走沉井，清除障碍物;在大型沉井施工中，专用设备简单耗钢量较少。

本发明的要点在于：构思设计了一个用钢板制做的为一个整体的有顶无底的承压筒体，其直径略小于沉井内径，筒体与沉井之间距离以能顺利放入水枪吸取土机械为度，其高度则按筒体上的施工设备和施工水位、土层地质确定，筒体安装有与沉井联系的装置和传力杆件结构，以承担沉井或将筒体的真空压力、浮力传给沉井，筒体周边设置有可以安装多种破土取土设备的安装、紧固装置。在沉井施工地点，利用筒体顶部安装的排气泵，使筒内形成真空，在大气压力作用下，将筒体压入海（河）床，形成一个能准确控制挖槽和沉井下沉尺寸要求的稳定的施工工作平台。凭籍此平台及其周边可以安装破土挖掘机具（可以是吸泥（沙）器、水枪、取土钢管、螺旋破土机、抓斗、钻机等），按沉井下沉深度要求，挖出一个外径等于或稍大于沉井外径的园槽或若干弧形槽段组成的有土隔墙的园槽（土隔墙在沉井下沉时破除），供移来预制好的沉井套在筒体外（上）再用筒体上安置的传力杆件将沉井压入槽内（对留有土隔墙的槽，则同时随沉井加压下沉用水枪破除土墙;用于利用流态淤泥或用沙填槽固壁时则借助筒体的真空压力或水枪射沙逐步将沉井下沉至设计深度。）这属于先挖槽下沉沉井施工方法。对于沙性地基可以采用后挖槽施工方法-待移来预制好的沉井，套在筒体外（上）后，可用多支水枪射沙破土并借助筒体的真空压力，逐步将沉井下沉至设计深度。先挖槽的方法如遇障碍物，可不受制约地进行排除;一面射沙破土一面下沉沉井如遇障碍物，则可利用筒体充气，通过传力杆件提起沉井移离挖槽处，然后进行除障（包括使用爆破方法），待障碍排除后，再移来沉井如前所述继续完成沉井下沉。在完成沉井下沉后，可由筒体充气上升至一定高度，通过在筒体壁外的设置，安装可伸缩的油压支腿，使之支承在沉井顶，待将筒体完全顶升至可以在沉井顶设置筒体移动梁轨时，则让筒体支承在梁轨上推移离开沉井，然后再利用油压支腿伸延，支承于海（河）床、待彻离梁轨、筒体即可自己浮于水面或立于海（河）床，开始另一沉井施工;让筒体离开已完成下沉的沉井也可以足以吊起筒体的浮吊或只能吊起筒体的87103253·8的轻型沉井平台，将筒体吊出沉井，移至他处开始另一沉井的施工。

对于灯塔或墩式码头的沉井施工，可视土质情况，采用先沉入筒体，在筒体上安装构架如87103253·8预制沉井的方法进行，待沉井达到一定强度后，再行射水破土下沉沉井也可在筒体沉入土层后，先挖槽再如前所述予制沉井、将其沉入槽中。对于连续排列的多个沉井建筑物，一般都要求快速施工，此时宜利用87103253·8的轻型沉井平台辅助，采用一个有顶有底或有顶无底直径略小于沉井内径的“内浮筒”，其高度按充气后的浮力能浮起沉井为度，在内浮筒上安构架设施专门负担予制沉井;用筒体专门负担挖槽下沉沉井、施工速度最快，也最节约费用。

在筒体内的顶部设可以钳住桩头的设置，即可利用筒的真空压力压桩，也可利用其上浮力拔桩。

对于沉井内未挖除的软弱土体和新填入的松散砂土，可利用筒体顶部设置若干能封闭的园孔，供从筒体内安装底部有管塞的多条钢管，如此，则可利用筒体真空压力，将钢管压入软弱松散土层，填入砂或碎石，经过多次升起筒体和压力钢管填砂石的对土体的多次挤入砂、石及真空排水，便能将软弱松散土体作加固处理。

利用筒体压入土层，也是为了提供一个稳固有位置尺寸标准的挖槽工作平台。在此工作条件下，挖槽的方法和设备有①沿筒体周边，分散安装固定或可作弧线移动的垂直方向的多支水枪破土挖槽;安装水平方向的水枪最后作冲扫平整槽底之用;②安置一种倒置的U形钢板环形槽，其环形的大小为外环与沉井外壁平，内环略大于筒体、在U形槽内安有多支水平向的水枪，在U形槽的顶部安置几支吸泥器（水力吸泥或空气吸泥器）。如此射水破土吸泥，直至倒U形槽沉至沉井底要求高程，即已完成挖槽;③按挖槽宽度及深度的要求，制作扇形或梯形或花瓣形断面的取土钢管，在取土钢管内外安置射水喷咀、在管内安置吸泥器或其他破土排土设备，利用筒体的真空压力及其传力杆件，可沿筒周压管取土成槽;④沿筒体周边用传统的挖、钻桩机具挖土成槽。为有利于筒体定位、稳定及便于吸泥，应在筒体内侧安置3条以上的稍长于筒体的空心钢管，此管无底向外侧为开敝，顶部空心不影响筒体密封，需筒体上浮时，可插入钢管固定筒体位置、增强抗倾能力;需挖槽时，可先沿此空心钢管先压管成一空孔，利用此空心钢管置入吸泥器则容易吸出沉入槽底的土砂。挖槽遇松散砂层，可直接利用海床流塑淤泥固壁，也可充砂填槽再采用后挖槽方法施工。

对于超大型设有纵向隔墙的沉井，可按需要制成多个筒体，按隔墙尺寸，拼成组合型筒体，按前所述使之成为大型沉井的制做沉井和下沉挖槽的工作平台。

对于某些特殊构筑物，可直接利用筒体沉入海床，再加设地锚，即可代替其基础结构。

本发明比之中国专利号87103253·8发明专利，有显著进步：①适用于连续等距的多个沉井及单个沉井或不连续的沉井施工，还具有便于处理障碍物、压桩、拔桩和处理加固软弱松散土层等多种功能;②彻底改革必须挖除沉井内全部土层才能下沉沉井的传统工艺，因而，可减少沉井挖土80～90%和回填量的90～95%，进一步缩短了工期、降低了造价;③采用先将筒体压入土层的方法挖槽下沉沉井，且挖槽尺寸容易控制，成槽后压入沉井，不存在易偏倾和纠偏问题;工作面宽、效率高;④有利于沉井结构受力。并提高沉井建筑物的抗滑抗倾能力;同时可取消传统的沉井刃脚结构，使沉井予制更简便节约;⑤筒体被压入土层，能构成稳定的抗风浪能力强的工作平台，比之悬吊式平台（架）稳妥、安全，并可减少30～40%的钢材用量;⑥有显著的经济效益，对施工港口沉井建筑物的造价，在中国专利号87103253·8发明专利的基础上，尚可再降低5～15%。

Claims (13)

1、一种挖槽下沉沉井的施工方法，本发明的特征是将专用设备一筒体抽取真空压入海(河)床，用筒体上的传力杆件或钢索联结套在其外的沉井，并沿筒体底边外缘挖槽至规定深度，放下沉井并在大气压力作用下筒体通过传力杆件或钢索向沉井施加压力，如有必要可通过向筒体内输气压顶起筒体，并通过传力杆件或钢索提起沉井，即可将沉井和筒体拖航至他处，对完工的沉井内的筒体经输气顶起后，用一般浮吊吊出沉井就可拖航至他处使用，还可向插入筒体顶上预留孔内的钢管施加真空压力并向钢管内加砂形成砂桩加固软质基础。

2、一种挖槽下沉沉井的施工专用设备，本发明的特征是用钢板制做的成一个整体的有顶无底的承压筒体，其直径略小于沉井内径，筒体周边安装有多层传力杆件结构和钢索系固点，筒体周边还有多种取土设备的安装、紧固装置，筒体顶上有抽气泵和起重设备;

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于用抽气泵将筒体内的气体和水抽走形成真空，在大气压力的作用下筒体下部被压入海（河）床，也可用抽气泵向筒体内输入气体加压顶起筒体至浮起状态;

4、根据权利要求1、3所述的方法，其特征在于用筒体周边上的传力杆件或钢索吊住套在其外的沉井，使沉井随筒体下沉或提起;

5、根据权利要求1、3所述的方法，其特征在于筒体外侧周边上安装有临时安置点，可以固定桩管并将其压入土层或拔出土层;

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于对于超大型设有内部垂直隔墙的沉井，可按需要把多个筒体放入沉井间隔内组合成大型工作平台并使沉井下沉;

7、根据权利要求1、3所述的方法，其特征在于把筒体抽真空压入海（河）床，在其上加装地锚结构可直接用作深海（河）上其它作业平台或建筑物基础结构;

8、根据权利要求1所述的方法，其特点在于沉井可以在予制场或87103253·8专利方法予制，然后再移运至下沉地点，套在已沉入海（河）床的筒体上或将筒体吊入沉井，进行下沉施工，也可在已沉入海（河）床的筒体上安装起重结构和设备，吊住滑模和刃脚，现场予制沉井。

9、根据权利要求2所述的专用设备，其特征在于筒体底边有多个垂直方向安装和水平方向安装或者可绕安装轴上下转动的高压水枪;

10、根据权利要求所述的专用设备，其特征在于多支高压水枪安装在比筒体直径稍大的钢制环形倒U形槽内，且环形倒U形槽与吸泥器接通，构成可上下移动和水平移动的专门挖槽设备;

11、根据权利要求2所述的专用设备，其特征在于筒体底边可安装多个吸泥器或螺旋破土机;

12、根据权利要求1、2所述的方法和专用设备，其特征在于筒体外侧临时安置多个横断面为梯形或扇形或花瓣形的空心钢管，通过筒体上的构架及传力杆件或钢索将其压入土层直接取土或在钢管安装水枪和吸泥器取土，以形成下沉井的槽沟。

13、根据权利要求1，12所述的方法，其特征在于采用各种空心钢管沉入土层设计深度取出其中的土（或沙、石）后，在拔出空心钢管时向管内充沙，使槽沟成为充沙固壁的沙槽。