CN108487282B - 一种反力静压式沉井的快速下沉施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反力静压式沉井的快速下沉施工装置，其特征在于所述施工装置包括反力架、锚索、下沉穿心千斤顶以及上拉穿心千斤顶，所述反力架上部具有若干根位于所述沉井上方的横梁，所述下沉穿心千斤顶设置于所述沉井的井壁与所述横梁之间，所述上拉穿心千斤顶设置于所述横梁的预留孔上方，所述锚索的下端预埋锚固于所述沉井的井壁中，上端依次贯穿所述下沉穿心千斤顶、所述横梁的预留孔以及所述上拉穿心千斤顶并固定于所述上拉穿心千斤顶上端。本发明的优点是：利用锚桩横梁反力架、锚索以及穿心千斤顶组成施工装置为沉井提供上拉力和下沉力，可有效控制沉井下沉速度和下沉姿态，有效避免沉井下沉过程出现倾斜和突沉等问题。

Description

一种反力静压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，具体涉及一种反力静压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。但目前的反力静压式沉井下沉反力系统一般要求较大的施工场地，施工过程中对周边环境和建筑物有较大的不利影响；由于地质条件复杂，沉井下沉速度和下沉姿态难以准确控制，导致斜沉、突沉等问题的出现；加之其结构复杂，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”等，会对沉井井壁产生附加的作用力，不利于井壁受力。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供了一种反力静压式沉井的快速下沉施工装置，该施工装置在沉井外围设置反力架，通过使沉井内预埋的锚索上端贯穿横梁上的预留孔和上拉穿心千斤顶并锚固，构成上拉系统，并通过在底节与横梁之间设置下沉穿心千斤顶，构成下沉系统；利用下沉系统实现沉井底节的下沉，利用上拉系统实现沉井下沉过程中的速度控制和姿态控制。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种反力静压式沉井的快速下沉施工装置，其特征在于所述施工装置包括反力架、锚索、下沉穿心千斤顶以及上拉穿心千斤顶，所述反力架上部具有位于所述沉井上方的横梁，所述下沉穿心千斤顶设置于所述沉井的井壁与所述横梁之间，所述上拉穿心千斤顶设置于所述横梁的预留孔上方，所述锚索的下端预埋锚固于所述沉井的井壁中，上端依次贯穿所述下沉穿心千斤顶、所述横梁的预留孔以及所述上拉穿心千斤顶并固定于所述上拉穿心千斤顶上端。

所述锚索中心线、所述下沉穿心千斤顶中心线、所述横梁的预留孔中心线以及所述上拉穿心千斤顶中心线位于同一竖直轴线上。

所述锚索上端经一锚固螺母旋紧固定于所述上拉穿心千斤顶上端。

所述沉井的井壁各边角处分别设置有一组所述反力架，所述反力架呈“Π”型，包括预埋于所述沉井的井壁边角两侧土体中的锚桩、固定安装于所述锚桩上方的立柱以及两端固定架设于所述立柱上的横梁。

所述横梁与所述沉井井壁的重合位置开设有预留孔，所述预留孔与所述沉井井壁上的所述锚索中心线一一对应。

所述横梁的两端与所述立柱之间呈可拆卸式连接。

本发明的优点是：施工装置系统结构简单，由锚桩横梁反力架、锚索以及穿心千斤顶组成施工装置为沉井提供稳定的下沉力和上拉力，不对沉井井壁产生附加外力，可有效控制沉井下沉速度和下沉姿态，从而使沉井下沉过程匀速平稳，有效避免了沉井下沉过程出现倾斜和突沉等不利情况；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。

附图说明

图1为本发明中反力静压式沉井下沉施工结构俯视示意图；

图2为本发明中施工沉井底节的示意图；

图3为本发明中施工第二节沉井的示意图；

图4为本发明中施工第三节沉井的示意图。

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1-4，图中标记1-8分别为：沉井1、底节1a、第二节沉井1b、第三节沉井1c、锚索2、锚桩3、立柱4、横梁5、下沉穿心千斤顶6、上拉穿心千斤顶7、锚固螺母8。

实施例：如图1-4所示，本实施例具体涉及一种反力静压式沉井下沉施工装置，该施工装置包括反力架、锚索2、下沉穿心千斤顶6以及上拉穿心千斤顶7，具体的，在沉井1井壁的四个边角处分别对应设置有一组反力架，反力架呈“Π”型，反力架的上梁为横梁5，在横梁5与沉井1井壁的重合处分别设置有预留孔；下沉穿心千斤顶6设置于沉井1井壁上端面与横梁5之间，从而构成下沉系统；上拉穿心千斤顶7对应设置于横梁5的预留孔处，锚索2的下端预埋锚固于沉井1的井壁中，上端则依次贯穿横梁5的预留孔以及上拉穿心千斤顶7并经锚固螺母8固定，从而构成上拉系统；前述的上拉系统和下沉系统为沉井1提供上拉力和下沉力，从而使沉井下沉过程平稳可控，避免突沉或倾斜等情况的发生。

如图1-4所示，反力架呈“Π”型，包括设置在沉井1井壁边角两侧的锚桩3，锚桩3预埋设于土体中，在锚桩3的上方固定安装有立柱4，横梁5的两端可拆卸式架设于立柱4上，通过采用可拆卸式连接从而便于在下沉过程中调节横梁5的安装高度。开设于横梁5上的预留孔同沉井1井壁上的锚索2预埋位置一一对应，从而能够使锚索2、下沉穿心千斤顶6中心线、横梁5预留孔中心线以及上拉穿心千斤顶7中心线位于同一竖直线上，使沉井1的下沉过程受力始终在竖直线上，避免沉井发生倾斜等不利情况。

如图1-4所示，本实施例反力静压式沉井的快速下沉施工装置的工作方法具体包括以下步骤：

（1）根据施工要求确定沉井1的下沉位置及设计标高，此处的沉井1所指的是一个整体，即包括底节1a、第二节沉井1b以及第三节沉井1c；在沉井1设计标高周围土体中预埋设锚桩3形成反力地锚，并在锚桩3上固定安装立柱4，锚桩3应确保具有足够的长度深入土体以获得足够的摩阻力，且锚桩3的上端面略高出于地面；在相邻两个立柱4之间固定架设横梁5，并在横梁5上开设两个预留孔，由此形成锚桩横梁反力架。本实施例中，如图1所示，沉井1井壁的各边角两侧分别设置有锚桩3，且以边角两侧的锚桩3为一组用于支撑横梁5的两端，因此，横梁5的数量为四根，每根横梁5均位于沉井1的上方，且横梁5在平面上与沉井1井壁相重合的位置处开设有预留孔，即预留孔开设于沉井1井壁的正上方，以便于后续锚索3能够经预留孔贯穿横梁5。

（2）在施工现场浇筑沉井1的底节1a，并在浇筑过程中沿井壁竖直方向预埋多根锚索2且锚索2伸出于底节1a的井壁，需要说明的是，锚索2的布设位置与横梁5上的预留孔分布位置呈一一对应关系。

（3）待沉井1的底节1a井壁强度养护达到要求后，将下沉穿心千斤顶6安装于锚索2所在井壁位置的正上方，则下沉穿心千金顶6与反力架形成下沉系统；将上拉穿心千斤顶7安装于横梁5的预留孔正上方，锚索2上端伸出井壁部分经由下沉穿心千斤顶6、贯穿横梁5的预留孔以及上拉穿心千斤顶7，最后用锚固螺母8固定于上拉穿心千斤顶7油缸上端，则上拉穿心千斤顶7和反力架形成上拉系统。严格确保锚索2、下沉穿心千斤顶6中心线、横梁5预留孔中心线以及上拉穿心千斤顶7中心线位于同一竖直线上，使沉井1的下沉过程受力始终在竖直线上，避免沉井发生倾斜等不利情况。

（4）沉井下压施工：

（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下沉穿心千斤顶6的压力大小，对底节1a首节的下沉姿态进行纠偏。

（4.2）压沉时，首先松开横梁5上的上拉穿心千斤顶7油缸上端的锚固螺母8，使上拉系统处于非工作状态，不影响底节1a的下沉施工。启动下沉穿心千斤顶6使其油缸向上伸出顶住横梁5，由于横梁5固定在立柱4上，下沉穿心千斤顶6受到横梁5产生的反作用力，并通过自身将该反作用力传递至临近的沉井井壁，促使底节1a下沉。

（4.3）当沉井1的底节1a下沉一个油缸行程后，将下沉穿心千斤顶5的油缸缩回，并将固定在立柱4上的横梁5下旋一个油缸行程的距离，重复步骤（4.2）中的压沉操作，直到底节1a下沉至设计标高。

（5）拆除下沉穿心千斤顶6，上移横梁5并固定，利用锚固螺母8将锚索2锚固于上拉穿心千斤顶7油缸上端，即开启上拉系统，通过锚索2提供向上的拉力，使沉井1位置固定。

（6）根据施工要求进行出土作业、浇筑第二节沉井1b，由于沉井1内出土后沉井井壁所受的摩擦阻力减小、浇筑第二节沉井1b后沉井1的自重增加，沉井1将持续下沉，此时锚索2则为沉井1提供了稳定的上拉力，并通过上拉穿心千斤顶7将反力作用于反力架，避免了沉井突沉且有效控制沉井的下沉速度。继续浇筑并按此步骤下沉第三节沉井1c，直至沉井1的总高度达到设计标高。

（7）待沉井1出土达到稳定后，松开锚固螺母8，拆除下沉穿心千斤顶6、上拉穿心千斤顶7、立柱4和横梁5等，剪断沉井1井壁上方多余的锚索，沉井1的下沉工作完成。

需要指出的是，步骤（4.2）中各个下沉穿心千斤顶6的启动是同步进行的，以确保沉井1的下沉姿态不产生倾斜。在沉井1下沉的任意过程中，实时监控沉井1的下沉速度以及下沉姿态：若沉井1的下沉速度过快，则停止下沉并启动上拉系统，及时控制沉井1的下沉速度；若沉井1的下沉姿态发生倾斜，则可重复步骤（4.1）对沉井1的下沉姿态进行及时的纠偏。

本发明的有益效果为：装置结构组成简单，由锚桩横梁反力架、锚索以及穿心千斤顶组成施工装置为沉井提供稳定的下沉力和上拉力，不会对沉井井壁产生附加外力，可有效控制沉井下沉速度和下沉姿态，从而使沉井下沉过程匀速平稳，有效避免了沉井下沉过程出现倾斜和突沉等不利情况；施工工序简单连续、可重复操作，对于大型沉井的施工可加快其施工速度，节约施工成本。

Claims (4)

1.一种反力静压式沉井的快速下沉施工装置，其特征在于所述施工装置包括反力架、锚索、下沉穿心千斤顶以及上拉穿心千斤顶，所述沉井的井壁各边角处分别设置有一组所述反力架，所述反力架呈“Π”型，所述反力架上部具有位于所述沉井上方的横梁，所述下沉穿心千斤顶设置于所述沉井的井壁上端面与所述横梁之间从而构成下沉系统，所述上拉穿心千斤顶设置于所述横梁的预留孔上方，所述锚索的下端预埋锚固于所述沉井的井壁中，上端伸出井壁部分依次贯穿所述横梁的预留孔以及所述上拉穿心千斤顶并固定于所述上拉穿心千斤顶上端，从而构成上拉系统；

所述横梁在平面上与所述沉井井壁的重合位置开设有预留孔，所述预留孔与所述沉井井壁上的所述锚索中心线一一对应，使得所述锚索中心线、所述下沉穿心千斤顶中心线、所述横梁的预留孔中心线以及所述上拉穿心千斤顶中心线位于同一竖直轴线上。

2.根据权利要求1所述的一种反力静压式沉井的快速下沉施工装置，其特征在于所述锚索上端经一锚固螺母旋紧固定于所述上拉穿心千斤顶上端。

3.根据权利要求1所述的一种反力静压式沉井的快速下沉施工装置，其特征在于所述反力架包括预埋于所述沉井的井壁边角两侧土体中的锚桩、固定安装于所述锚桩上方的立柱以及两端固定架设于所述立柱上的横梁。

4.根据权利要求3所述的一种反力静压式沉井的快速下沉施工装置，其特征在于所述横梁的两端与所述立柱之间呈可拆卸式连接。