CN108316326B - 一种沉井的快速施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉井的快速施工方法，在沉井底部、沉井刃脚上方设置用于支撑吸力筒的环形圈梁。本发明适用于地下水位接近地面的软土地区沉井施工，也适用于浅水区域的沉井施工；通过吸力筒技术将沉井一次性安装完毕，突破了传统沉井需要边开挖边安装的施工方法的局限，实现了沉井的快速下沉安装，同时避免了传统沉井边开挖边下沉技术常见的工程问题，安全可靠；待沉井安装完成后开挖沉井土体，沉井底板标高以下无需超挖，节约工期和施工成本；吸力筒可反复使用，当有多组相同沉井需要安装时，可批量进行沉井的下沉安装；当沉井底部环形圈梁内径小于吸力筒时，可重复用于该类相似结构的沉井下沉工程。

Description

一种沉井的快速施工方法

技术领域

本发明涉及岩土工程的沉井技术领域，尤其涉及一种沉井的快速施工方法。

背景技术

长期的工程实践证明沉井结构具有整体性强、体积大、刚性好、变形小、结构强度高、安全经济等特点，能适应各种复杂的地质条件(如淤泥、流沙以及坚硬土层等)，对邻近建筑物和周围环境的影响较小。因此，沉井技术被广泛地应用于修筑地下构筑物，如水池、泵站、人防掩蔽所、采矿竖井、通风井、排水井、盾构拼装井、顶管和盾构隧道施工中的始发井和接收井等工程。

传统应用沉井技术的地下构筑物施工步骤为：将预制完成的钢筋混凝土沉井垂直方向上地置于安装区域，在井筒内一边排土一边沉入地下，下沉至设计标高后，进行混凝土封底并浇筑底板，最终固定在地层中形成地下构筑物。

但传统沉井技术修建地下构筑物的方法普遍存在施工周期较长，施工技术要求高，下沉过程中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等工程问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种沉井的快速施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种沉井的快速施工方法，该方法包括以下步骤：

(1)在沉井底部、沉井刃脚上方设置用于支撑吸力筒的环形圈梁；

(2)将沉井吊装至安装区域，沉井在自重作用下均匀下沉；

(3)沉井下沉至环形圈梁的顶面标高低于地下水位后，向沉井内安装吸力筒；

(4)从吸力筒顶部通气孔抽真空，吸力筒把沉井底部的土体吸入筒内，沉井和吸力筒将均匀下沉，直至将沉井下沉至设计标高处，停止向吸力筒顶部通气孔抽真空；

(5)沿着吸力筒外筒下放注浆管，同时向沉井和吸力筒之间的空隙均匀投掷块石；

(6)通过吸力筒顶部通气孔向吸力筒内高压注浆，形成注浆体，同时通过吊机向上起吊吸力筒；将吸力筒缓慢提升至指定高度后，停止向吸力筒内注浆并暂停吊机起吊作业，通过注浆管向沉井内吸力筒底部的土体和块石间注浆；注浆完成后，拔出注浆管；

(7)待吸力筒内的注浆体达到一定强度后，通过吸力筒顶部通气孔向吸力筒内高压注气，同时通过吊机缓慢向上起吊吸力筒；当吸力筒底面与地面距离一定高度时，停止向吸力筒内高压注气，并缓慢释放吸力筒内气压；至吸力筒内气压等于大气压时，继续通过吊机缓慢向上起吊吸力筒，将吸力筒吊出地面后直接吊离施工现场；

(8)凿除沉井上方的注浆体，并开挖沉井内的土体；开挖至沉井底板的底面标高，停止开挖，并施做沉井底板；待沉井底板完工后，沉井施工完毕。

进一步地，所述步骤(1)中，所述环形圈梁内设置正交的沉井底部梁，沉井底部梁用于提高沉井底部的强度和刚度；在环形圈梁和沉井刃脚连接处设置环形连续牛腿，环形连续牛腿用于提高沉井刃脚与环形圈梁连接处的强度和刚度。

进一步地，所述步骤(3)中，所述吸力筒的内径大于环形圈梁的内径；吸力筒底部与环形圈梁连接处安装橡胶环，保证吸力筒与沉井之间密封连接，防止下沉过程中吸力筒漏水漏气。

进一步地，所述步骤(6)中，所述吸力筒的提升高度根据沉井底板的底面标高和通过注浆管向沉井内吸力筒底部的土体和块石间注浆的最终注浆面确定，最终注浆面标高略高于沉井底板的底面标高。

进一步地，所述步骤(7)中，吸力筒底面与地面的距离a由吸力筒内气压值P和吸力筒内土体与吸力筒内侧壁单位高度摩阻力f来确定。

进一步地，所述吸力筒的容积大于沉井下沉至设计标高的排土量。

进一步地，所述吸力筒内筒壁涂抹脱模油，便于其下沉和卸除，并保证下沉和卸除过程中的气密性。

进一步地，所述注浆体具有速凝和气密性的特点。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明中采用吸力筒技术安装沉井，实现了沉井整体的快速下沉安装，有效地节约了工期；该沉井下沉安装施工方法对沉井施工场地的地下水环境及周边环境影响小。

2、本发明中通过吸力筒技术将沉井一次性安装完毕后，进行沉井内土体的开挖，突破了传统沉井需要边开挖边安装的施工方法的局限，实现了沉井的快速下沉安装，同时，避免了传统沉井边开挖边下沉技术常见的工程问题(如沉井倾斜、偏移、沉井底部超开挖、流砂等)，安全可靠；待沉井安装完成后开挖沉井土体，沉井底板标高以下无需超挖，节约工期和施工成本。

3、本发明中吸力筒可反复使用，当有多组相同沉井需要安装时，可批量进行沉井的下沉安装；当沉井底部环形圈梁内径小于吸力筒时，可重复用于该类相似结构的沉井下沉工程。

4、本发明中通过向沉井内均匀投掷块石，一方面起到压实刃脚的作用，另一方面与注浆液共同作用，起到改善沉井内土体、提高沉井井底自重的作用。

附图说明

图1是本发明一种可快速安装的沉井的侧面图；

图2是本发明一种可快速安装的沉井的俯视图；

图3(a)为沉井的改进结构及沉井刃脚下垫枕木示意图；

图3(b)为沉井内安装吸力筒及橡胶环示意图；

图3(c)为吸力筒通气孔抽真空及吸力筒把沉井底部土体吸入筒内示意图；

图3(d)为沿吸力筒外筒下放注浆管及投掷块石示意图；

图3(e)为向吸力筒内高压注浆，通过吊机向上起吊吸力筒及向沉井内吸力筒底部的土体和块石间注浆示意图；

图3(f)为通过通气孔向吸力筒内高压注气及向上起吊吸力筒示意图；

图3(g)为释放吸力筒内气压至等于大气压时继续起吊吸力筒示意图；

图3(h)为将吸力筒吊出地面后直接吊离施工现场示意图；

图3(i)为凿除注浆体，开挖沉井内土体及施做沉井底板示意图；

图中：沉井1、沉井主体1-1、沉井刃脚1-2、环形连续牛腿1-3、沉井底部梁1-4、环形圈梁1-5、枕木2、吸力筒3、顶部通气孔3-1、橡胶环4、土体5、注浆管6、块石7、注浆体8、最终注浆面9、沉井底板10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2、图3(a)所示，本实施例中的沉井1包括沉井主体1-1和沉井刃脚1-2；在沉井1底部、沉井刃脚1-2上方设置用于支撑吸力筒3的环形圈梁1-5；所述环形圈梁1-5内设置正交的沉井底部梁1-4，沉井底部梁1-4用于提高沉井1底部的强度和刚度；在环形圈梁1-5和沉井刃脚1-2连接处设置环形连续牛腿1-3，环形连续牛腿1-3用于提高沉井刃脚1-2与环形圈梁1-5连接处的强度和刚度；预制完成的沉井1吊放置安装区域时，在沉井刃脚1-2下垫枕木2。

如图3(b)所示，待沉井1安装就位后，移除枕木2，沉井1在自重作用下均匀下沉；沉井1下沉至环形圈梁1-5的顶面标高低于地下水位后，向沉井1内安装吸力筒3；吸力筒3的内径应大于环形圈梁1-5的内径，吸力筒3底部与环形圈梁1-5连接处安装橡胶环4，保证吸力筒3与沉井1之间密封连接；吸力筒3的容积大于沉井1下沉至设计标高的排土量；吸力筒3内筒壁涂抹脱模油，便于其下沉和卸除，并保证下沉和卸除过程中的气密性。

如图3(c)所示，从吸力筒3顶部通气孔3-1抽真空，吸力筒3把沉井1底部的土体5吸入筒内，沉井1和吸力筒3将均匀下沉。

如图3(d)所示，沉井1下沉至设计标高处，停止向吸力筒3顶部通气孔3-1抽真空；沿着吸力筒3外筒下放注浆管6，同时向沉井1和吸力筒3之间的空隙均匀投掷块石7。

如图3(e)所示，通过吸力筒3顶部通气孔3-1向吸力筒3内高压注浆，形成注浆体8，注浆体8具有速凝和气密性的特点。同时通过吊机向上起吊吸力筒3；将吸力筒3缓慢提升至指定高度后，停止向吸力筒3内注浆并暂停吊机起吊作业，通过注浆管6向沉井1内吸力筒3底部的土体5和块石7间注浆；注浆完成后，拔出注浆管6。吸力筒3的提升高度根据沉井底板10的底面标高和通过注浆管6向沉井1内吸力筒3底部的土体5和块石7间注浆的最终注浆面9确定，最终注浆面9标高略高于沉井底板10的底面标高。

如图3(f)所示，待吸力筒3内的注浆体8达到一定强度后，通过吸力筒3顶部通气孔3-1向吸力筒3内高压注气，同时通过吊机缓慢向上起吊吸力筒3。

如图3(g)所示，当吸力筒3底面与地面距离一定高度时，停止向吸力筒3内高压注气，并缓慢释放吸力筒3内气压；吸力筒3底面与地面的距离a由吸力筒3内气压值P和吸力筒3内土体5与吸力筒3内侧壁单位高度摩阻力f来确定，通常为a＝nP/f，其中n为安全系数。至吸力筒3内气压等于大气压时，继续通过吊机缓慢向上起吊吸力筒3，将吸力筒3吊出地面后直接吊离施工现场；

如图3(h)、图3(i)所示，由人工和机械凿除沉井1上方的注浆体8，并开挖沉井1内的土体5；开挖至沉井底板10的底面标高，停止开挖，并施做沉井底板10；待沉井底板10完工后，沉井1施工完毕。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种沉井的快速施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)在沉井(1)底部、沉井刃脚(1-2)上方设置用于支撑吸力筒(3)的环形圈梁(1-5)；

(2)将沉井(1)吊装至安装区域，沉井(1)在自重作用下均匀下沉；

(3)沉井(1)下沉至环形圈梁(1-5)的顶面标高低于地下水位后，向沉井(1)内安装吸力筒(3)；

(4)从吸力筒(3)顶部通气孔(3-1)抽真空，吸力筒(3)把沉井(1)底部的土体(5)吸入筒内，沉井(1)和吸力筒(3)将均匀下沉，直至将沉井(1)下沉至设计标高处，停止向吸力筒(3)顶部通气孔(3-1)抽真空；

(5)沿着吸力筒(3)外壁下放注浆管(6)，同时向沉井(1)和吸力筒(3)之间的空隙均匀投掷块石(7)；

(6)通过吸力筒(3)顶部通气孔(3-1)向吸力筒(3)内高压注浆，形成注浆体(8)，同时通过吊机向上起吊吸力筒(3)；将吸力筒(3)缓慢提升至指定高度后，停止向吸力筒(3)内注浆并暂停吊机起吊作业，通过注浆管(6)向沉井(1)内吸力筒(3)底部的土体(5)和块石(7)间注浆；注浆完成后，拔出注浆管(6)；

(7)待吸力筒(3)内的注浆体(8)达到一定强度后，通过吸力筒(3)顶部通气孔(3-1)向吸力筒(3)内高压注气，同时通过吊机缓慢向上起吊吸力筒(3)；当吸力筒(3)底面与地面距离一定高度时，停止向吸力筒(3)内高压注气，并缓慢释放吸力筒(3)内气压；至吸力筒(3)内气压等于大气压时，继续通过吊机缓慢向上起吊吸力筒(3)，将吸力筒(3)吊出地面后直接吊离施工现场；

(8)凿除沉井(1)上方的注浆体(8)，并开挖沉井(1)内的土体(5)；开挖至沉井底板(10)的底面标高，停止开挖，并施做沉井底板(10)；待沉井底板(10)完工后，沉井(1)施工完毕。

2.根据权利要求1所述的一种沉井的快速施工方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述环形圈梁(1-5)内设置正交的沉井底部梁(1-4)，沉井底部梁(1-4)用于提高沉井(1)底部的强度和刚度；在环形圈梁(1-5)和沉井刃脚(1-2)连接处设置环形连续牛腿(1-3)，环形连续牛腿(1-3)用于提高沉井刃脚(1-2)与环形圈梁(1-5)连接处的强度和刚度。

3.根据权利要求1所述的一种沉井的快速施工方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述吸力筒(3)的内径大于环形圈梁(1-5)的内径；吸力筒(3)底部与环形圈梁(1-5)连接处安装橡胶环(4)，保证吸力筒(3)与沉井(1)之间密封连接，防止下沉过程中吸力筒(3)漏水漏气。

4.根据权利要求1所述的一种沉井的快速施工方法，其特征在于：所述步骤(6)中，所述吸力筒(3)的提升高度根据沉井底板(10)的底面标高和通过注浆管(6)向沉井(1)内吸力筒(3)底部的土体(5)和块石(7)间注浆的最终注浆面(9)确定，最终注浆面(9)标高略高于沉井底板(10)的底面标高。

5.根据权利要求1所述的一种沉井的快速施工方法，其特征在于：所述步骤(7)中，吸力筒(3)底面与地面的距离a由吸力筒(3)内气压值P和吸力筒(3)内土体(5)与吸力筒(3)内侧壁单位高度摩阻力f来确定。

6.根据权利要求1所述的一种沉井的快速施工方法，其特征在于：所述吸力筒(3)的容积大于沉井(1)下沉至设计标高的排土量。

7.根据权利要求1所述的一种沉井的快速施工方法，其特征在于：所述吸力筒(3)内壁涂抹脱模油，便于其下沉和卸除，并保证下沉和卸除过程中的气密性。

8.根据权利要求1所述的一种沉井的快速施工方法，其特征在于：所述注浆体(8)具有速凝和气密性的特点。