CN109235477B - 一种适用于沉井施工方法的管片提压装置及其提压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于沉井施工方法的管片提压装置及其提压方法，解决了现有技术中成井速度低，沉井的下沉精度低，井筒易偏斜和下沉困难等问题。本发明包括设置在井口圈梁上的底板，所述底板上设有支撑箱体，支撑箱体内部设有提压油缸，支撑箱体上设有滑箱，滑箱与支撑箱体相配合，提压油缸的固定端通过油缸底座与底板相连接，提压油缸的伸缩端与滑箱相连接，滑箱沿支撑箱体移动，滑箱上设有活动插销组件，底板上设有固定插销组件，活动插销组件与固定插销组件相对应。本发明设计巧妙、结构紧凑，可根据沉井直径大小不同，在井壁周围均匀布置多组，确保井筒下沉过程受力平稳，实用性好，具有较高的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及地下竖井施工技术领域，特别是指一种适用于沉井施工方法的管片提压装置及其提压方法，为竖井提供可靠的井壁支护。
背景技术
随着地下空间开发领域的广泛开展，竖井在地下空间开发中的使用频率日益增加，而沉井由于具有占地面积小，开挖土方量少，对临近建筑物及附近地质条件影响小，且施工便捷、工期短、造价低等特点，广泛地应用于工程实践中。传统沉井施工存在着以下问题：1、沉井在混凝土井壁浇筑完成并强度达到100%设计强度后方可进行挖土下沉。其工期受立模、绑筋、井壁浇筑的影响，开挖和井壁浇筑无法同时进行，影响施工工期。2、井筒下沉速度不易控制，受地质条件影响较大。对于软硬不均匀的地质，下沉易出现偏斜，而且一旦井筒出现偏斜，纠正较困难。特别是遇到井底有流砂存在的情况，当遇到喷涌时，不但沉井易偏斜，还可能危及人身安全。3、当下沉过程中遇到摩阻力大的地层或在软粘性土层中中途停沉过久，会发生井筒下沉困难等问题，常用辅助下沉方法有壁厚注浆下沉，炮震下沉，排水下沉，压重下沉等，下沉速度不可控，且费时费力，容易出现偏斜现象。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种适用于沉井施工方法的管片提压装置及其提压方法，解决了现有技术中成井速度低，沉井的下沉精度低，井筒易偏斜和下沉困难等问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种适用于沉井施工方法的管片提压装置，包括设置在井口圈梁上的底板，所述底板上设有支撑箱体，支撑箱体内部设有提压油缸，支撑箱体上设有滑箱，滑箱与支撑箱体相配合，提压油缸的固定端通过油缸底座与底板相连接，提压油缸的伸缩端与滑箱相连接，滑箱沿支撑箱体移动，滑箱上设有活动插销组件，底板上设有固定插销组件，活动插销组件与固定插销组件相对应。
活动插销组件包括第一伸缩油缸和第一轴座，第一伸缩油缸设置在滑箱的一侧，第一轴座设置在滑箱的另一侧，第一轴座内活动设有第一销轴，第一伸缩油缸的伸缩端与第一销轴铰接。第一伸缩油缸带动第一销轴在第一轴座中滑动，实现第一销轴的伸缩。
为了第一销轴平稳插进管片上预留的轴孔，第一伸缩油缸水平设置，第一伸缩油缸与第一销轴位于同一水平线上。
固定插销组件包括第二伸缩油缸和第二轴座，第二伸缩油缸和第二轴座均与底板固定连接，第二轴座内活动设有第二销轴，第二伸缩油缸的伸缩端与第二销轴铰接。第二伸缩油缸带动第二销轴在第二轴座中滑动，实现第二销轴的伸缩。
为了第二销轴平稳插进管片上预留的轴孔，所述第二伸缩油缸水平设置，第二伸缩油缸与第二销轴位于同一水平直线上；第一销轴位于第二销轴正上方。
为了稳定支撑管片，所述底板上对称设有两个支撑箱体，活动插销组件与固定插销组件均位于两个支撑箱体之间。
一种适用于沉井施工方法的管片提压装置的提压方法，步骤如下：S1：定位欲开挖的沉井，平整场地，对井口周边部位进行硬化，形成井口圈梁，并在井口圈梁上固定安装至少两个提压装置，并完成对提压装置的调试；
S2：安装第一环管片，待管片拼装完成后，旋转管片和调整提压油缸，使滑箱上的第一销轴伸出到管片预留的轴孔内，通过调整不同方位的提压油缸的伸缩量，使管片的轴线处于垂直状态；
S3：沉井开始开挖并移除井内渣土，管片在提压油缸的作用下匀速下沉，待下沉至极限位置附近，固定插销组件中的第二销轴伸出到管片预留轴孔内，此时提压油缸继续回缩，使管片重力完全作用在第二销轴上，然后滑箱上的第一销轴完全收回；
S4：滑箱中的第一销轴收回后，提压油缸带动活动插销组件升起到一定高度，开始吊装下一环管片，第一伸缩油缸控制第一销轴伸出插入下一环标准管片外壁预留的销孔内；依次吊装管片，将整环的管片与上一环管片拼接完成；
S5：调整提压油缸使第一销轴完全受力，并调整管片姿态，控制固定插销组件的第二伸缩油缸收缩，使第二销轴收回；
S6：管片在提压油缸的作用下匀速下沉，下沉过程中，通过控制不同方位的第一伸缩油缸的进给量和进给速度，对整个井筒下沉的方向进行调控；
S7：重复步骤S3-S6，直到沉井深度达到设计要求。
本发明为竖井提供可靠的井壁支护，作为临时性或永久性井壁，该装置使得井壁在下沉过程中的下沉速度和井筒方向可控，有效提升了成井速度，提高了沉井的下沉精度，避免井筒偏斜和下沉困难等问题。本发明设计巧妙、结构紧凑，可根据沉井直径大小不同，在井壁周围均匀布置多组，确保井筒下沉过程受力平稳，实用性好，具有较高的推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体内部结构示意图。
图2为本发明在井口圈梁上的布置示意图。
图3为本发明实施例2中整体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，实施例1，一种适用于沉井施工方法的管片提压装置，包括设置在井口圈梁9上的底板1，底板通过地脚螺栓8固定在井口圈梁上，所述底板1上设有至少一个支撑箱体2，支撑箱体2内部设有提压油缸3，提压油缸竖直设置在支撑箱体中，提压油缸3拥有足够的行程确保活动插销在插入或拔出管片轴孔时有充足的调整空间。支撑箱体2上设有滑箱4，滑箱4与支撑箱体2相配合，滑箱套设在支撑箱体上，且沿支撑箱体上下滑动。提压油缸3的固定端通过油缸底座5与底板1相连接，提压油缸3的伸缩端与滑箱4相连接，在提压油缸的作用下，滑箱4沿支撑箱体2移动。滑箱4上设有活动插销组件6，底板1上设有固定插销组件7，活动插销组件6与固定插销组件7相对应，活动插销组件6与固定插销组件7位于同一竖直线上，分别与管片上预留的轴孔相对应。
进一步，所述活动插销组件6包括第一伸缩油缸6-1和第一轴座6-2，第一伸缩油缸6-1固定设置在滑箱4的一侧，第一轴座6-2固定设置在滑箱4的另一侧，第一伸缩油缸6-1和第一轴座6-2随滑箱进行上下同步运动，第一轴座6-2内活动设有第一销轴6-3，第一销轴可在第一轴座内进行转动和左右滑动。第一伸缩油缸6-1的伸缩端与第一销轴6-3铰接。第一伸缩油缸带动第一销轴进行左右移动。所述第一伸缩油缸6-1水平设置，第一伸缩油缸6-1与第一销轴6-3位于同一水平线上。第一销轴6-3与管片上预留的轴孔相对应，通过第一伸缩油缸的伸缩实现第一销轴在轴孔中的伸缩，实现对管片的连接。
实施例2，如图3所示，一种适用于沉井施工方法的管片提压装置，所述底板1上对称设有两个支撑箱体2，活动插销组件6与固定插销组件7均位于两个支撑箱体2之间。每套装置设置两个油缸，伸出和收缩完全同步，其共同承担沉井管片的重力和加压力。通过分别控制不同方位的推进油缸的进给量和进给速度，对整个井筒下沉的方向进行调控。
进一步，所述固定插销组件7包括第二伸缩油缸7-1和第二轴座7-2，第二伸缩油缸7-1和第二轴座7-2均与底板1固定连接，第二轴座7-2内活动设有第二销轴7-3，第二销轴可在第二轴座内转动和左右滑动，第二伸缩油缸7-1的伸缩端与第二销轴7-3铰接，第二伸缩油缸带动第二销轴在第二轴座内左右滑动。所述第二伸缩油缸7-1水平设置，第二伸缩油缸7-1与第二销轴7-3位于同一水平直线上；第一销轴6-3位于第二销轴7-3正上方。第二销轴与管片上预留的轴孔相对应。
其他结构与实施例1相同。
一种适用于沉井施工方法的管片提压装置的提压方法，步骤如下：S1：定位欲开挖的沉井，平整场地，对井口周边部位进行硬化，形成井口圈梁，并在井口圈梁上固定安装至少两个提压装置底板，并完成对提压装置的调试；装置的控制系统、油缸位移和压力的检测传感器和管片姿态的检测系统集成于上位机上，方便作业员实施监控。S2：安装第一环管片，待管片拼装完成后，旋转管片和调整提压油缸，使滑箱上的第一销轴伸出到管片预留的轴孔内，通过调整不同方位的提压油缸的伸缩，使管片的轴线处于垂直状态；S3：沉井开始开挖并移出井内渣土，管片在提压油缸的作用下匀速下沉，待下沉至极限位置附近，固定插销组件中的第二销轴伸出到管片预留轴孔内，此时提压油缸继续回缩，使管片重力完全作用在第二销轴上，然后滑箱中的第一销轴完全收回；S4：滑箱中的第一销轴收回以后，提压油缸带动活动插销组件升起到一定高度，开始吊装下一环管片，第一伸缩油缸控制第一销轴伸出插入下一环标准管片外壁预留的销孔内；依次吊装管片，将整环的管片与上一环管片拼接完成；本发明中的钢管片设计有两组销孔，允许错缝拼接，拼接完成后接注浆管，检查井壁缝隙。每一环管片上设置有注浆管和管道接口，当管片拼接成整环时，注浆管口连接注浆泵，根据需要对井壁后面进行注浆，以减少井筒下沉的摩擦阻力。管片与管片之间采用密封胶条或焊接的形式进行缝隙封闭，最终使井壁形成密封良好的筒式结构或箱式结构。钢管片的优势在于能够提前制作，并且可以重复使用，对于桩基等项目可以有效节省施工成本。管片根据实际工况需要可以更改为混凝土预制管片或者钢管片。两种结构均可使用本发明提到的管片提压装置。S5：调整提压油缸使第一销轴完全受力，并调整管片姿态，提压油缸伸出少量行程，控制固定插销组件7上的第二伸缩油缸收缩，使第二销轴收回；S6：管片在提压油缸的作用下匀速下沉，通过上位机上的姿态显示，下沉过程中，可以分别通过控制不同方位的第一伸缩油缸的进给量和进给速度，对整个井筒下沉的方向进行调控；S7：重复步骤S3-S6，直到沉井深度达到设计要求。每一环管片下沉到地平面以下后所有孔需加端盖进行密封，防止地下水渗出或壁后注浆时发生浆液泄露。当管片重量大于井壁的摩擦阻力时，提压油缸主要承受来自于管片的重力，通过油缸无杆腔的降压来驱动管片缓慢匀速下降。当管片重量小于井壁的摩擦阻力时，提压油缸有杆腔加压，此时无杆腔需保持一定被压，共同作用下确保管片顺利下沉。下沉期间可以通过检测油缸压力来辨别是否采用壁厚注浆的方式进行减摩处理，以确保井筒能够顺利下沉。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种适用于沉井施工方法的管片提压装置，包括设置在井口圈梁上的底板（1），其特征在于：所述底板（1）上设有支撑箱体（2），支撑箱体（2）内部设有提压油缸（3），支撑箱体（2）上设有滑箱（4），滑箱（4）与支撑箱体（2）相配合，提压油缸（3）的固定端通过油缸底座（5）与底板（1）相连接，提压油缸（3）的伸缩端与滑箱（4）相连接，滑箱（4）沿支撑箱体（2）移动，滑箱（4）上设有活动插销组件（6），底板（1）上设有固定插销组件（7），活动插销组件（6）与固定插销组件（7）相对应；活动插销组件（6）与固定插销组件（7）位于同一竖直线上；活动插销组件（6）的第一销轴（6-3）与管片上预留的轴孔相对应；固定插销组件（7）的第二销轴（7-3）与管片上预留的轴孔相对应。
2.根据权利要求1所述的适用于沉井施工方法的管片提压装置，其特征在于：所述活动插销组件（6）包括第一伸缩油缸（6-1）和第一轴座（6-2），第一伸缩油缸（6-1）设置在滑箱（4）的一侧，第一轴座（6-2）设置在滑箱（4）的另一侧，第一轴座（6-2）内活动设有第一销轴（6-3），第一伸缩油缸（6-1）的伸缩端与第一销轴（6-3）铰接。
3.根据权利要求2所述的适用于沉井施工方法的管片提压装置，其特征在于：所述第一伸缩油缸（6-1）水平设置，第一伸缩油缸（6-1）与第一销轴（6-3）位于同一水平线上。
4.根据权利要求1或3所述的适用于沉井施工方法的管片提压装置，其特征在于：所述固定插销组件（7）包括第二伸缩油缸（7-1）和第二轴座（7-2），第二伸缩油缸（7-1）和第二轴座（7-2）均与底板（1）固定连接，第二轴座（7-2）内活动设有第二销轴（7-3），第二伸缩油缸（7-1）的伸缩端与第二销轴（7-3）铰接。
5.根据权利要求4所述的适用于沉井施工方法的管片提压装置，其特征在于：所述第二伸缩油缸（7-1）水平设置，第二伸缩油缸（7-1）与第二销轴（7-3）位于同一水平直线上；第一销轴（6-3）位于第二销轴（7-3）正上方。
6.根据权利要求1或3或5所述的适用于沉井施工方法的管片提压装置，其特征在于：所述底板（1）上对称设有两个支撑箱体（2），活动插销组件（6）与固定插销组件（7）均位于两个支撑箱体（2）之间。
7.一种如权利要求1所述的适用于沉井施工方法的管片提压装置的提压方法，其特征在于：步骤如下：S1：定位欲开挖的沉井，平整场地，对井口周边部位进行硬化，形成井口圈梁，并在井口圈梁上固定安装至少两个提压装置，并完成对提压装置的调试；
S2：安装第一环管片，待管片拼装完成后，旋转管片和调整提压油缸，使滑箱上的第一销轴伸出到管片预留的轴孔内，通过调整不同方位的提压油缸的伸缩量，使管片的轴线处于垂直状态；
S3：沉井开始开挖并移除井内渣土，管片在提压油缸的作用下匀速下沉，待下沉至极限位置附近，固定插销组件中的第二销轴伸出到管片预留轴孔内，此时提压油缸继续回缩，使管片重力完全作用在第二销轴上，然后滑箱上的第一销轴完全收回；
S4：滑箱中的第一销轴收回后，提压油缸带动活动插销组件升起到一定高度，开始吊装下一环管片，第一伸缩油缸控制第一销轴伸出插入下一环标准管片外壁预留的销孔内；依次吊装管片，将整环的管片与上一环管片拼接完成；
S5：调整提压油缸使第一销轴完全受力，并调整管片姿态，控制固定插销组件的第二伸缩油缸收缩，使第二销轴收回；
S6：管片在提压油缸的作用下匀速下沉，下沉过程中，控制不同方位的第一伸缩油缸的进给量和进给速度，对整个井筒下沉的方向进行调控；
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