CN108487281A - 一种桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置，所述沉井的井壁上沿周向间隔分布有若干竖向通孔，其特征在于所述施工装置包括锚桩、锚索和穿心千斤顶，所述锚桩预埋于所述沉井设计标高正下方的土体中形成反力地锚，所述穿心千斤顶设置于所述沉井井壁的所述通孔上方，所述锚索贯穿所述通孔且其下端连接于所述锚桩上、上端贯穿所述穿心千斤顶并经锚固螺母固定。本发明的优点是：利用锚桩、锚索和穿心千斤顶组成施工装置为沉井提供下沉力，不受场地限制，适用于多种形状的沉井，可有效控制沉井下沉姿态，且不会对沉井井壁产生附加外力，从而使沉井下沉过程受力均匀平稳，有效避免沉井出现倾斜和突沉等不安全情况。

Description

一种桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置

技术领域

本发明涉及沉井施工技术领域，具体涉及一种桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置。

背景技术

沉井是修筑地下工程和深埋基础时的一种施工工法，随着现代化施工技术与施工机械的发展，沉井已逐步成为深埋地下构筑物围护结构的一种常用型式，且具有经济合理、结构简单、工程质量易保证等优点，广泛应用于地下构筑物、基础、基坑支护等工程中。

沉井下沉主要依靠其本身重量克服井壁与土的摩阻力和刃脚下的阻力下沉至设计标高。沉井下沉施工方法的选择取决于工程场地大小、水文地质条件以及周围建筑物的敏感程度等因素。在复杂地层条件下或是大型沉井工程中，仅依靠沉井自重难以克服井壁与土的摩擦阻力和刃脚下的阻力，因此需要借助下沉辅助措施促使沉井下沉。

压重下沉是最常用的沉井下沉辅助措施，但通过堆载、接筑沉井等直接加载的方式所提供的下沉力有限，实际沉井工程中常借助反力系统来提供促进沉井下沉的作用力。但目前压入式沉井下沉的反力系统一般要求较大的施工场地，且施工过程中对周边环境和建筑物有较大的不利影响；且其结构复杂，沉井施工工序变换频繁，难以适用于大型沉井快速平稳施工的情形；此外，该类反力系统中多采用承压“牛腿”、预制桩等，会对沉井井壁产生附加的作用力，不利于井壁受力。

专利CN 104032764 A公开了一种“压入式沉井反力系统”，在沉井分节制作、下沉时，每节沉井均需浇筑承压“牛腿”，下沉至预设标高时需对该节沉井顶端的承压“牛腿”进行切割以保证沉井下沉后续工序的进行，工序繁琐，而且承压“牛腿”对沉井井壁产生额外的弯矩，不利于井壁自身的结构受力。

专利CN 204112351 U公开了一种“沉井的下沉辅助装置”，采用多个预制桩、千斤顶以及支架 ，该专利解决了沉井下沉过程中难以控制空间姿态稳定的问题，但由于承压“牛腿”会对沉井井壁产生附加弯矩，不利于井壁受力，而且应用两排预制桩，占用施工场地，对施工场地要求较高。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供了一种桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置，该施工装置通过在沉井设计标高正下方土体预埋锚桩形成反力地锚，利用锚索的一端连接锚桩，穿过沉井井壁通孔后另一端连接于穿心千斤顶的油缸上端，从而为沉井提供稳定的下沉力。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置，所述沉井的井壁上沿周向间隔分布有若干竖向通孔，其特征在于所述施工装置包括锚桩、锚索和穿心千斤顶，所述锚桩预埋于所述沉井设计标高正下方的土体中形成反力地锚，所述穿心千斤顶设置于所述沉井井壁的所述通孔上方，所述锚索贯穿所述通孔且其下端连接于所述锚桩上、上端贯穿所述穿心千斤顶并经锚固螺母固定。

所述锚索的下端连接固定于所述锚桩中心线处。

所述锚桩中心线、所述锚索、所述通孔中心线以及所述穿心千斤顶中心线均位于同一竖直线上。

所述锚桩的布设位置与所述沉井井壁上的所述通孔分布位置一一对应。

所述通孔内预埋设有圆形钢管。

所述沉井的底节下部井壁面上设置有预留开孔，所述预留开孔处封堵有混凝土块。

所述锚固螺母旋紧固定于所述锚索上，且支顶于所述穿心千斤顶的上端面上。

本发明的优点是：（1）施工装置系统结构简单，由锚桩、锚索、穿心千斤顶组成施工装置为沉井提供稳定的下沉力，不对沉井井壁产生附加外力，可有效控制沉井下沉姿态，从而使沉井下沉过程均匀平稳，有效避免了沉井下沉过程出现倾斜和突沉等不利情况；（2）无需采用反力梁、“牛腿”等辅助构件，施工工序简单连续，对于大型沉井的施工可加快其施工速度，节约施工成本；（3）锚桩位于井壁正下方，施工占地面积小，施工过程中对周边环境和建筑物等产生的不利影响小；且可用于不规则形状沉井，大大提高了沉井的应用空间。

附图说明

图1为本发明中桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置俯视图；

图2为本发明中沉井底节的施工示意图；

图3为本发明中第二节沉井的施工示意图；

图4为本发明中第三节沉井的施工示意图；

图5为本发明中第四节沉井的施工示意图；

图6为本发明中圆筒形沉井的平面示意图；

图7为本发明中呈“凸”字形的沉井平面示意图；

图8为本发明中矩形与弧形组合构成的平面示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-8，图中标记1-7分别为： 沉井1、底节1a、第一节沉井1b、第二节沉井1c、第三节沉井1d、锚桩2、锚索3、通孔4、穿心千斤顶5、锚固螺母6、井壁预留开孔7。

实施例：如图1-8所示，本实施例具体涉及一种桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置，包括锚桩2、锚索3和穿心千斤顶5，锚桩2预埋于沉井1设计标高下方土体形成反力地锚，穿心千斤顶5设置于沉井1井壁上方，锚索3经由通孔4贯穿沉井井壁、一端连接于锚桩2，另一端连接于穿心千斤顶5油缸上端。该施工装置用于为沉井1提供稳定的下沉力，并能控制沉井1下降姿态，且施工工序简单，适用于多种不规则形状的沉井。

如图1-8所示，本实施例中沉井1为由十字内隔墙分隔成四个井孔的多排孔沉井，沉井俯视图呈“田”字形，在本实施例中，沉井1自下而上具体是由底节1a、第一节沉井1b、第二节沉井1c、第三节沉井1d所组成的；沉井1的井壁上沿周向均匀间隔分布有若干竖向贯穿其中的通孔4，优选地，在沉井预制过程中井壁通孔4中预埋有圆形钢管，从而为锚索3提供贯穿通道并保持井壁的刚度；沉井1设计标高正下方土体中预埋设有多根用于形成反力地锚的锚桩2，锚桩2的布设应与沉井1上通孔4的分布构成一一对应的关系，锚桩2的定位与垂直度必须严格控制，以确保其受力垂直；沉井1的井壁通孔4正上方设置有穿心千斤顶5，锚索3的一端连接固定于锚桩2中心线处，另一端经由沉井1的井壁通孔4、穿心千斤顶5最终固定连接于穿心千斤顶5的油缸上端，优选的，锚索3固定连接于油缸上端的连接方式为螺母锚固，即锚索3的上端突出部分旋紧固定有一锚固螺母6，锚固螺母6旋紧至支顶于穿心千斤顶5的上端面，从而方便调节沉井1在下沉过程中锚索3与油缸上端的连接点位。

如图1-5所示，本实施例中，锚桩2中心线、锚索3、沉井井壁通孔4的中心线以及穿心千斤顶5的中心线均位于同一竖直线上，保证穿心千斤顶5施加作用于沉井1的力始终垂直沉井横截面，从而有效地控制沉井的下沉姿态。沉井1的底节井壁近刃脚处预留开孔7内放置有混凝土块，可以有效防止沉井下降过程中土块堵住通孔，避免锚索3与井壁通孔4受到的摩擦力增大而使沉井1下沉受阻，方便后期清理通孔4以及回收锚索3。

如图2-5所示，使用本实施例的桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置进行沉井施工包括以下步骤：

（1）根据施工要求确定沉井1的下沉位置及设计标高，在沉井1设计标高下方土体中预埋设锚桩2形成反力地锚，并在锚桩2的中心线处预埋锚索3；精确控制锚桩2的定位与垂直度，确保锚桩2受力始终沿竖直方向。

（2）在施工现场预制沉井1的底节1a，并在预制过程中沿井壁竖直方向预埋圆形钢管，形成若干均匀分布在井壁并贯穿沉井1井壁的通孔4，为锚索3提供贯穿通道的同时保证井壁刚度，需要说明的是，锚桩2的布设应与沉井1上通孔4的分布构成一一对应的关系；同时在底节1a的近刃脚处开设预留开孔7，并回填混凝土块，方便后期清理通孔4和回收锚索3。

（3）待底节1a的强度达到要求后，将穿心千斤顶5固定安装于井壁通孔4的正上方，将锚桩2中预埋的锚索3经由通孔4贯穿沉井井壁，并穿过穿心千斤顶5后利用锚固螺母6固定在穿心千斤顶5的油缸上端；严格确保锚桩2的中心线、锚索3、沉井井壁通孔4的中心线以及穿心千斤顶5的中心线均位于同一竖直线上，保证底节1a下沉时受力始终竖直向下，确保底节1a下沉的姿态不产生偏差。

（4）进行沉井1的底节1a的下压施工：

（4.1）压沉前，对底节1a的高差和倾斜度进行测量，根据测量结果微调每个穿心千斤顶5的压力大小，对底节1a的下沉姿态进行纠偏。

（4.2）压沉时，启动穿心千斤顶5使其油缸向上伸出顶住锚固螺母6，由于锚索3紧固于锚固螺母6处，故锚索3受到穿心千斤顶5的油缸向上运动产生的拉力，而预埋在沉井下沉设计标高正下方土体中的锚桩2则承受锚索3产生的向上的拉力，从而使穿心千斤顶5产生向下的压力通过其自身传递给临近的沉井1的井壁，促使底节1a下沉。

（4.3）当底节1a下沉一个油缸行程后，将穿心千斤顶5的油缸缩回，并将固定在其上端的锚固螺母6沿锚索3下旋一个油缸行程的距离，重复步骤（4.2）的压沉操作，直到底节1a下沉至设计标高。

（5）拆除穿心千斤顶5，并向沉井井壁通孔4中的圆形钢管内喷射水或者风，清除底节1a下沉过程中通孔4内堆积的残留土；清理干净后通过底节1a井壁近刃脚处的预留开孔7向刃脚处的圆形钢管内灌注砂浆进行封口，避免水土回流。

（6）接长锚索2，接高沉井1，即继续浇筑位于底节1a上的第一节沉井1b，同样的在第一节沉井1b的井壁内预埋圆形钢管形成贯穿井壁的通孔4，重复步骤（3）和（4），将第一节沉井1b下沉施工装置安装到位；如此往复，依次将第二节沉井1c、第三节沉井1d进行下沉施工，直至沉井1的总高度达到设计标高。

（7）拆除穿心千斤顶5，取出沉井1井壁近刃脚处预留开孔7内的混凝土块，通过预留开孔7将通孔4内的锚索3剪断并回收，再向预留开孔7内回填混凝土块；向沉井1的井壁通孔4内的圆形钢管内回填注浆，封堵通孔4以保证沉井1的井壁密实度，从而提高沉井1的结构强度。

需要指出的是，步骤（4.2）中各个穿心千斤顶5的启动是同步进行的，以确保沉井1的下沉过程不产生偏差。若沉井1下沉的任意过程中发现沉井1已发生倾斜等情况，可重复步骤（4.1）对沉井1的姿态进行及时的纠偏。

如图1、图6-8所示，本压入式沉井施工装置结构可用于多种不规则形状的沉井，具体可以是“田”字形、圆筒形、“凸”字形、矩形与弧形组合形状中的任意一种。

本发明的有益效果为：（1）装置结构组成简单，由锚桩、锚索、穿心千斤顶三者组合便可为沉井提供下沉力，无需采用反力梁、“牛腿”等辅助构件，施工占地面积小，对施工现场周边建筑影响小；（2）装置使用方便，施工工序简单连续，施工周期短；（3）可对沉井下沉姿态进行调节，下沉力稳定，有效避免沉井下沉过程中出现倾斜和突沉等不利情况；（4）装置具有较高的通用性，可用于多种不规则沉井，大大提高了沉井的应用空间。

Claims (7)

1.一种桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置，所述沉井的井壁上沿周向间隔分布有若干竖向通孔，其特征在于所述施工装置包括锚桩、锚索和穿心千斤顶，所述锚桩预埋于所述沉井设计标高正下方的土体中形成反力地锚，所述穿心千斤顶设置于所述沉井井壁的所述通孔上方，所述锚索贯穿所述通孔且其下端连接于所述锚桩上、上端贯穿所述穿心千斤顶并经锚固螺母固定。

2.根据权利要求1所述的一种桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置，其特征在于所述锚索的下端连接固定于所述锚桩中心线处。

3.根据权利要求1所述的一种桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置，其特征在于所述锚桩中心线、所述锚索、所述通孔中心线以及所述穿心千斤顶中心线均位于同一竖直线上。

4.根据权利要求1所述的一种桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置，其特征在于所述锚桩的布设位置与所述沉井井壁上的所述通孔分布位置一一对应。

5.根据权利要求1所述的一种桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置，其特征在于所述通孔内预埋设有圆形钢管。

6.根据权利要求1所述的一种桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置，其特征在于所述沉井的底节下部井壁面上设置有预留开孔，所述预留开孔处封堵有混凝土块。

7.根据权利要求1所述的一种桩锚压入式沉井的快速下沉施工装置，其特征在于所述锚固螺母旋紧固定于所述锚索上，且支顶于所述穿心千斤顶的上端面上。