CN108842798A - 一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法，包括以下步骤：在沉井的外围设置反力架，反力架的横梁上的各预留孔上对应设置上拉穿心千斤顶；在施工现场拼装首节沉井，首节沉井的井壁中预埋有锚索，使锚索的上端贯穿横梁及上拉穿心千斤顶并锚固，构成上拉系统；在首节沉井与横梁之间设置下沉穿心千斤顶，构成下沉系统；利用下沉系统实现首节沉井的下沉，利用上拉系统实现各节沉井下沉过程中的速度控制和姿态控制。本发明的优点是：通过对沉井进行竖向分节和横向分块，使井壁块可在工厂进行预制，缩短了沉井的施工周期；利用反力架为沉井提供下沉力和上拉力，可有效控制沉井下沉速度与姿态，避免出现突沉或倾斜等情况。

Description

一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法

技术领域

本发明涉及沉井施工技术领域，具体涉及一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法。

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。

常见的沉井施工方法多采用压重下沉的方式，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，实际沉井下沉施工中常借助反力系统来提供促进沉井下沉的作用力。但目前的沉井施工方法中采用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；加之还需要在沉井施工现场进行场地平整，预留出大量的施工场地用于沉井材料堆放、钢筋加工制作、混凝土搅拌等，不利于沉井在场地狭小、周围建筑密集的区域进行施工。沉井施工过程中要现场浇筑沉井，作业工序繁杂，现场浇筑的沉井质量难以保证，且在浇筑后还需等待沉井井壁强度达到要求才能进行沉井的下沉施工，施工周期冗长。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法，该施工方法通过对沉井进行竖向分节和横向分块，使井壁块化的拼装单元可在工厂进行预制，缩短了沉井的施工周期；通过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，并通过在首节沉井与横梁之间设置下沉穿心千斤顶，构成下沉系统；利用下沉系统实现首节沉井的下沉，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：

一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法，其特征在于所述施工方法包括以下步骤：在待施作沉井的外围设置反力架，所述反力架上具有若干位于所述沉井上方的横梁，所述横梁上设置有预留孔并于各所述预留孔上对应设置上拉穿心千斤顶；将若干预制的井壁块在施工现场拼装构成首节沉井，所述首节沉井的井壁中预埋有锚索，使所述锚索的上端贯穿所述横梁上的预留孔及其上方的所述上拉穿心千斤顶并锚固，构成上拉系统；在所述首节沉井与所述横梁之间设置下沉穿心千斤顶，构成下沉系统；利用所述下沉系统实现所述首节沉井的下沉，利用所述上拉系统实现各节所述沉井下沉过程中的速度控制和姿态控制。

所述沉井的整体在竖直方向上由若干节沉井拼接而成，上下相邻的所述沉井之间呈凹凸配合；每节所述沉井由若干所述井壁块拼接而成，相邻的所述井壁块之间呈凹凸配合。

所述沉井呈矩形，包括四个转角井壁块以及四个平面井壁块，所述平面井壁块设置于相邻的转角井壁块之间；所述转角井壁块的两个侧面均为凸块/凹槽，所述平面井壁块的两个侧面均为凹槽/凸块，所述凸块与所述凹槽呈相互适配。

所述沉井呈圆形，所述井壁块的一侧面为凸块、另一侧面为凹槽，所述凸块与所述凹槽呈相互适配。

所述反力架的设置方法为：在待施作的所述沉井外侧土体中预埋若干根锚桩，并于所述锚桩上固定安装立柱，在相邻的所述立柱之间架设所述横梁，以构成所述反力架。

所述沉井井壁的各边角两侧分别设置有锚桩，以所述边角两侧的所述锚桩为一组用于架设所述横梁，所述横梁上的预留孔开设于所述沉井井壁的正上方。

所述下沉系统实现所述首节沉井的下沉方法为：控制各所述下沉穿心千斤顶的油缸同时向上顶伸所述横梁，所述横梁通过所述下沉穿心千斤顶升产生向下的反作用力并作用于所述首节沉井的井壁上，以使所述首节沉井下沉。

当所述首节沉井下沉一个所述下沉穿心千斤顶的油缸行程时，使所述下沉穿心千斤顶的油缸缩回复位，并将所述横梁下移一个油缸行程；再次顶升所述下沉穿心千斤顶，进行下一个油缸行程的下沉；如此往复，直至将所述首节沉井下沉至设计深度。

利用所述上拉系统实现所述沉井下沉过程中的速度控制和姿态控制的方法为：待将所述首节沉井下沉至设定深度之后，移除所述下沉穿心千斤顶并上移所述横梁，在所述首节沉井利用所述井壁块现场拼装第二节沉井，接高后的所述沉井在自重作用下持续下沉，所述上拉千斤顶经所述锚索为所述沉井提供上拉力，以控制所述沉井的下沉速度。

当所述沉井在下沉过程中姿态发生偏移时，通过控制各所述上拉千斤顶的顶升压力大小，从而对所述沉井的下沉姿态进行纠偏。

本发明的优点是：通过对沉井进行竖向分节和横向分块，使井壁块拼装单元可在工厂进行预制，以保证沉井浇筑的质量，缩短了沉井的施工周期；现场拼装沉井减少了沉井施工现场所需的浇筑场地；利用锚桩横梁反力架为沉井提供下沉力和上拉力，结构简单，施工成本低，且可有效控制沉井下沉速度与下沉姿态，避免出现突沉或倾斜等情况，保证沉井施工在复杂环境条件下的平稳与安全。

附图说明

图1为本发明中预制后浇筑式沉井竖向分节结构示意图；

图2为本发明中预制后浇筑式沉井静压施工时的平面示意图；

图3为本发明中首节沉井下沉施工的示意图；

图4为本发明中第二节沉井下沉施工的示意图；

图5为本发明中第三节沉井下沉施工的示意图；

图6为本发明中圆形沉井的平面示意图；

图7为本发明圆形沉井中的弧形井壁块的结构示意图。

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1-7，图中标记1-14分别为：沉井1、首节沉井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、周向凹槽9、周向凸块10、通孔11、井壁块12、边角井壁块12a、平面井壁块12b、凸块13、凹槽14。

实施例：如图1-5所示，本实施例具体涉及一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法，通过对沉井1进行竖向分节和横向分，使井壁块12成为最小拼装单元，以便于在工厂进行预制后运到施工现场进行拼装，缩短了沉井的施工周期；通过安装反力架，将锚索2预埋于沉井1的井壁中，其伸出的一端经由横梁5的预留孔并穿过上拉穿心千斤顶7用锚固螺母8固定形成，与反力架形成上拉系统，下沉穿心千斤顶6与反力架形成下沉系统，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1-5所示，本实施例中预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法具体由以下步骤完成：

（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，即包括首节沉井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2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。

在工厂内预制井壁块12，并运输至施工现场，其中：

沉井1呈矩形，在竖直方向上由三个沉井节段拼装而成，分别为首节沉井1a、第二节沉井1b以及第三节沉井1c，其中，首节沉井1a（即底节）的下端面为刃角、上端面具有周向凹槽9，第二节沉井1b的下端面为周向凸块10、上端面为周向凹槽9，第三节沉井5c的下端面为周向凸块10，各周向凸块10与周向凹槽9之间为相互适配的关系，从而使相邻的沉井1节段之间能够构成凹凸匹配。

本实施例中呈矩形的沉井1节段，具体是由四个边角井壁块12a以及四个平面井壁块12b组合而成的，在拼装时，边角井壁块12a布置于矩形的四个边角位置，平面井壁块12b则布置于相邻的边角井壁块12a之间；边角井壁块12a与平面井壁块12b之间呈凹凸配合，即边角井壁块12a的两个侧面上均具有凹槽14，平面井壁块12b的两个侧面上均具有凸块13，凸块13与凹槽14之间为相互适配的关系，通过边角井壁块12a与平面井壁块12b之间的首尾凹凸配合，从而形成一整环的沉井1节段。边角井壁块12a与平面井壁块12b可在工厂车间或施工现场批量预浇筑。边角井壁块12a与平面井壁块12b上都预留有后浇带以及止水带的空间，以便在沉井拼装完成后浇筑后浇带以及施工止水带，确保沉井的强度以及密封性。

需要说明的是，在本实施例中，边角井壁块12a的两个井壁面上均预开设有一竖向通孔11，通孔11贯穿边角井壁块12a用于为锚索2提供贯穿通道，方便后期沉井的下沉施工；且前述的锚索2下端具体预埋锚固于首节沉井5a的竖向通11孔中。

（2）在施工现场将现场的若干井壁块10拼装构成首节沉井1a，锚索2伸出于首节沉井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）待完成首节沉井1a的拼装后，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，对首节沉井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，对首节沉井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，不影响首节沉井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，促使首节沉井1a下沉。

（4.3）当沉井1的首节沉井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，直到首节沉井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、并利用各井壁块12现场拼装获得第二节沉井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。继续现场拼装第三节沉井1c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。

如图1、6、7所示，除本实施例中的矩形沉井之外，本案中的施工方法亦可适用于圆形沉井之中，圆形沉井1的节段在周向（亦称环向）上由若干井壁块12拼接组成，各井壁块12呈弧形，且井壁块12的一侧面具有凸块13、另一侧面具有凹槽14，凸块13与凹槽14之间为相互适配的关系，通过相邻井壁块12之间的首尾凹凸配合，从而形成一整环的沉井1节段。每节沉井1的井壁块12的数量可根据沉井1的直径大小确定，每个井壁块12的结构均相同，可在工厂车间或施工现场批量预浇筑。每个井壁块12上都预留有后浇带以及止水带的空间，以便在沉井拼装完成后浇筑后浇带以及施工止水带，确保沉井的强度以及密封性。

本发明的有益效果是：通过对沉井进行竖向分节和横向分块，使井壁块成为最小的拼装单元构件，可在工厂进行预制，以保证沉井浇筑的质量，缩短了沉井的施工周期；现场拼装沉井减少了沉井施工现场所需的浇筑场地。利用锚桩横梁反力架为沉井提供下沉力和上拉力，结构简单，施工成本低，且可有效控制沉井下沉速度与下沉姿态，避免出现突沉或倾斜等情况，保证沉井施工在复杂环境条件下的平稳与安全。

Claims (10)

1.一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法，其特征在于所述施工方法包括以下步骤：在待施作沉井的外围设置反力架，所述反力架上具有若干位于所述沉井上方的横梁，所述横梁上设置有预留孔并于各所述预留孔上对应设置上拉穿心千斤顶；将若干预制的井壁块在施工现场拼装构成首节沉井，所述首节沉井的井壁中预埋有锚索，使所述锚索的上端贯穿所述横梁上的预留孔及其上方的所述上拉穿心千斤顶并锚固，构成上拉系统；在所述首节沉井与所述横梁之间设置下沉穿心千斤顶，构成下沉系统；利用所述下沉系统实现所述首节沉井的下沉，利用所述上拉系统实现各节所述沉井下沉过程中的速度控制和姿态控制。

2.根据权利要求1所述的一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法，其特征在于所述沉井的整体在竖直方向上由若干节沉井拼接而成，上下相邻的所述沉井之间呈凹凸配合；每节所述沉井由若干所述井壁块拼接而成，相邻的所述井壁块之间呈凹凸配合。

3.根据权利要求2所述的一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法，其特征在于所述沉井呈矩形，包括四个转角井壁块以及四个平面井壁块，所述平面井壁块设置于相邻的转角井壁块之间；所述转角井壁块的两个侧面均为凸块/凹槽，所述平面井壁块的两个侧面均为凹槽/凸块，所述凸块与所述凹槽呈相互适配。

4.根据权利要求2所述的一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法，其特征在于所述沉井呈圆形，所述井壁块的一侧面为凸块、另一侧面为凹槽，所述凸块与所述凹槽呈相互适配。

5.根据权利要求1所述的一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法，其特征在于所述反力架的设置方法为：在待施作的所述沉井外侧土体中预埋若干根锚桩，并于所述锚桩上固定安装立柱，在相邻的所述立柱之间架设所述横梁，以构成所述反力架。

6.根据权利要求5所述的一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法，其特征在于所述沉井井壁的各边角两侧分别设置有锚桩，以所述边角两侧的所述锚桩为一组用于架设所述横梁，所述横梁上的预留孔开设于所述沉井井壁的正上方。

7.根据权利要求1所述的一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法，其特征在于所述下沉系统实现所述首节沉井的下沉方法为：控制各所述下沉穿心千斤顶的油缸同时向上顶伸所述横梁，所述横梁通过所述下沉穿心千斤顶升产生向下的反作用力并作用于所述首节沉井的井壁上，以使所述首节沉井下沉。

8.根据权利要求7所述的一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法，其特征在于当所述首节沉井下沉一个所述下沉穿心千斤顶的油缸行程时，使所述下沉穿心千斤顶的油缸缩回复位，并将所述横梁下移一个油缸行程；再次顶升所述下沉穿心千斤顶，进行下一个油缸行程的下沉；如此往复，直至将所述首节沉井下沉至设计深度。

9.根据权利要求1所述的一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法，其特征在于利用所述上拉系统实现所述沉井下沉过程中的速度控制和姿态控制的方法为：待将所述首节沉井下沉至设定深度之后，移除所述下沉穿心千斤顶并上移所述横梁，在所述首节沉井利用所述井壁块现场拼装第二节沉井，接高后的所述沉井在自重作用下持续下沉，所述上拉千斤顶经所述锚索为所述沉井提供上拉力，以控制所述沉井的下沉速度。

10.根据权利要求9所述的一种预制后浇筑式沉井的静压下沉施工方法，其特征在于当所述沉井在下沉过程中姿态发生偏移时，通过控制各所述上拉千斤顶的顶升压力大小，从而对所述沉井的下沉姿态进行纠偏。