CN110747876A - 一种用于沉井施工下沉的辅助装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程施工技术领域，具体来说是一种用于沉井施工下沉的辅助装置及其操作方法，包括一反力架，安装在反力支架一侧顶部，反力支架通过地锚固定；液压千斤顶，安装在反力支架底部，压力传感器和变形传感器，安装在反力架上，与电气控制系统通过信号线连接，用于获取反力架的受力状态数据和结构变形状态数据，位移传感器，安装在液压千斤顶上，用于获取液压千斤顶的位移数据，沉井下沉全程可控，可根据需要调整下沉速度；下沉施工实现参数化，便于分析过程中遇到的各种问题。

Description

一种用于沉井施工下沉的辅助装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及工程施工技术领域，具体来说是一种用于沉井施工下沉的辅助装置及其操作方法。

背景技术

沉井是修筑深基坑和地下构筑物的一种施工工艺。施工时先在地面或基坑内制作开口的钢筋混凝土井身，待其达到规定强度后，在井身内部分层挖土运出，随着挖土土面的降低，沉井井身在自重或在其他措施协助下克服与土壁间的摩阻力和刃脚反力，不断下沉，直至设计标高，然后进行封底。沉井施工工艺的优点是：可在场地狭窄情况下施工较深（可达50余米）的地下工程，且对周围环境影响较小；可在地质、水文条件复杂地区施工；施工不需复杂的机具设备；与大开挖相比，可减少挖、运和回填的土方量。其存在的缺点是施工工序较多，技术要求高、质量控制难，其中沉井下沉过程中的纠偏是沉井施工的关键之一，若在沉井下沉过程中不及时纠偏会导致沉井就位后无法纠正。特别是在深厚软土地基条件下沉井，由于地基承载力差、摩擦系数小等特点，沉井下沉过程中沉井内涌水、涌泥，下沉速度、方向和下沉设计标高非常难控制等施工难题，以及对周边环境造成破坏等安全环境问题，都是现有技术比较难以解决。现行沉井下沉检测和纠偏主要采用人工测量，缺少仪器自动监测和自动控制系统。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种对沉井实施有控制的连续下沉的同时，提高其下沉施工效率，降低沉井下沉过程失稳，倾斜等不可控风险的沉井施工下沉的辅助装置及其操作方法

为了实现上述目的，设计一种用于沉井施工下沉的辅助装置，其特征在于：包括

一反力架4，安装在反力支架一侧顶部，反力支架通过地锚5固定；

液压千斤顶3，安装在反力架4底部，

压力传感器和变形传感器，安装在反力架4上，与电气控制系统通过信号线连接，用于获取反力架的受力状态数据和结构变形状态数据，

位移传感器2，安装在液压千斤顶3上，用于获取液压千斤顶3的位移数据。

所述反力架4底部设有若干液压千斤顶3，若干液压千斤顶3与一套电气控制系统连接，液压千斤顶3上还设有测量装置。

所述反力支架安装在井壁1外圈承台上，地锚5与反力支架通过高强度螺纹钢连接，高强度螺纹钢伸入所述的地锚5，与地锚通过机械连接固定；高强度螺纹钢穿过所述的反力支架底梁上预留安装孔后，与反力支架采用螺母连接固定。

所述液压千斤顶3与反力支架通过法兰连接，倒扣在反力架上，千斤顶油缸活塞杆端头设有弹性垫片。

一种沉井施工下沉的操作方法，其特征在于：A：地锚预埋；B：挖沉井基坑；C：将反力支架与地锚连接固定，浇筑反力架；D：制作沉井；E：安装反力架，反力架安装在反力支架一侧顶部；F：安装液压千斤顶，连接电气控制系统，液压千斤顶倒扣在反力架上；G：沉井取土施工，液压千斤顶加压辅助下沉； H：沉井下沉一节，制作一节；I：沉井下沉至指定标高。

本发明同现有技术相比，其优点在于：

1.沉井下沉全程可控，可根据需要调整下沉速度；

2.有利于沉井下沉姿态控制，避免出现下沉倾斜；

3.工序简单连续，可重复操作，可加快沉井施工速率；

4.下沉施工实现参数化，便于分析过程中遇到的各种问题；

5.沉井施工实现自动化，提高企业竞争力。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明系统控制示意图；

图中：1.井壁 2.位移传感器 3.液压千斤顶 4.反力架 5.地锚 6.电气控制室。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1和图2：包括反力架4、液压千斤顶3、电气控制系统和承台，所述的反力架4包括：钢结构主体和地锚装置，电气控制系统包括：控制器、测量装置、传感器和反馈系统，所述电气控制系统采用一拖四控制，即一台控制器控制四台液压千斤顶的位移行动，每台液压千斤顶上配备位移传感器和专用测量装置。

反力支架安装在井壁1外圈承台上，地锚5与反力支架通过高强度螺纹钢连接，高强度螺纹钢伸入所述的地锚一定长度，与地锚通过机械连接固定；高强度螺纹钢穿过所述的反力支架底梁上预留安装孔后，与反力支架采用螺母连接固定。

施工前，应对压沉装置数量以及位置进行规划设计，通过预先计算确定所需压沉反力，选择合适的电气控制系统及相应模块。

液压千斤顶，单个可提供最大100t推力，它与反力支架通过法兰连接，倒扣在反力架上，液压千斤顶油缸活塞杆端头设有弹性垫片，防止压沉井体时因局部应力过大导致混凝土开裂破坏；每次压沉施工开始前，井体混凝土强度不得小于其85%标准立方体抗压强度。

反力架上装有压力传感器和变形传感器，通过数据连接，操作人员可以及时发现反力架受力状态和结构变形状态，实时监控，确保施工安全。

施工前应将位移传感器由专业测量工程师进行验收，合格后方可交付使用。由专业技术人员将位移传感器安装在千斤顶指定位置，安装完成后进行仪器校准和清零，并作相应防护措施，沉井下沉施工时，每一个位移传感器将四个千斤顶的形成数据传至电气控制室，操作人员通过传感器显示位移数据调整液压千斤顶的输出压力来进行沉井姿态纠偏和下沉速率控制。

参见图1和图2：本发明具有中央控制单元，由控制器和触摸屏组成，通过触摸屏实现操作者与控制器的信息互换，系统实现数据可视化和参数化。

控制器采用一拖四控制，采用该种控制方式提高了设备使用效率，同时保留了一定系统冗余，提高系统可靠度。

触摸屏上可显示沉井下沉过程中的姿态、位移、以及液压实时情况，实现沉井施工的可视化与参数化，方便操作者对施工过程和施工进度的把控。

操作者可在触摸屏上发出指令，经控制器数据处理后，传输至控制箱，对执行机构进行控制，通过人机互换界面进行指令操作，减少了对操作者专业技术要求，具有技术推广性。

当沉井某一侧下沉不均匀或不到位时，沉井产生倾斜时，监测系统将会收集数据并将其传输至控制室，系统会对其进行逻辑计算，根据预先设定值，发出指令给执行机构实现沉井的自我纠偏调节，无需人工进行操作。

Claims (5)

1.一种用于沉井施工下沉的辅助装置，其特征在于：包括

一反力架（4），安装在反力支架一侧顶部，反力支架通过地锚（5）固定；

液压千斤顶（3），设置于反力架（4）底部，

压力传感器和变形传感器，安装在反力架（4）上，与电气控制系统通过信号线连接，用于获取反力架（4）的受力状态数据和结构变形状态数据，

位移传感器（2），安装在液压千斤顶（3）上，用于获取液压千斤顶的位移数据（2）。

2.如权利要求1所述的一种用于沉井施工下沉的辅助装置，其特征在于：所述反力架（4）底部设有若干液压千斤顶（3），若干液压千斤顶（3）与一套电气控制系统连接，液压千斤顶（3）上还设有测量装置。

3.如权利要求1所述的一种用于沉井施工下沉的辅助装置，其特征在于：所述反力支架安装在井壁（1）外圈承台上，地锚（5）与反力支架通过高强度螺纹钢连接，高强度螺纹钢伸入所述的地锚（5），与地锚（5）通过机械连接固定；高强度螺纹钢穿过所述的反力支架底梁上预留安装孔后，与反力支架采用螺母连接固定。

4.如权利要求1所述的一种用于沉井施工下沉的辅助装置，其特征在于：所述液压千斤顶（3）与反力支架通过法兰连接，倒扣在反力架（4）上，千斤顶油缸活塞杆端头设有弹性垫片。

5.一种采用如权利要求1的沉井施工下沉的操作方法，其特征在于：

A：地锚预埋；

B：挖沉井基坑；

C：将反力支架与地锚连接固定，浇筑反力架；

D：制作沉井；

E：安装反力架，反力架安装在反力支架一侧顶部；

F：安装液压千斤顶，连接电气控制系统，液压千斤顶倒扣在反力架上；

G：沉井取土施工，液压千斤顶加压辅助沉井下沉；

H：沉井下沉一节，制作一节；

I：沉井下沉至指定标高。

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