CN110761328A - 一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于地下工程建设技术领域，具体涉及一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，包括反力桁架、千斤顶和锁定装置；所述反力桁架包括横梁和立柱，所述横梁的两端分别与两个立柱固定；两个立柱的底部固定于地面上，且两个立柱相对的一侧均设有用于与沉井节侧墙上的锁定支墩配合锁定沉井节的锁定装置。本发明提供的软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，通过在反力桁架下方设置千斤顶对沉井结构施加下沉动力、调整沉井姿态；通过在沉井节的两侧设置锁定装置，并通过锁定装置与沉井节侧墙上的锁定支墩相配合对沉井节进行锁定，以便于下一节沉井结构进行拼装、浇筑或者对当前沉井节进行监测，提高沉井的施工速度并保障安全。

Description

一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统

技术领域

本发明属于地下工程建设技术领域，具体涉及一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统。

背景技术

传统沉井法施工时，是边进行沉井壁下沉边开挖沉井内部土体，直至沉井壁下沉至设计标高后再从下至上浇筑各层结构板。在沉井壁下沉过程中，如果出现下沉速度过快或者过慢，通常采用调整沉井壁侧壁摩阻力（如采用触变泥浆、空气幕等）或者减少刃脚下部阻力等方式来控制沉井壁的下沉。

与传统沉井法施工不同的是，采用泥水平衡法施工的沉井车站由于先浇筑车站底板及刃脚、侧墙，在下沉过程中不需要对沉井内部土体进行开挖，利用泥水控制系统将车站底板下方土体排出后进行车站结构整体式下沉。但是，当车站结构的沉井节段之间需要进行竖向拼装、浇筑或者当前沉井节遇到状况需要停止下沉时，难以实现车站结构的随时锁停；此外，在车站结构整体式下沉过程中可能会遇到较大水反力，造成车站结构下沉速度较慢，甚至还有上升趋势。因此，有必要设计一种可以对沉井节段进行随时锁定的软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，能够在沉井节下沉过程中随时对沉井节进行反力施加并进行锁定，实现下一节沉井节的施工，提高沉井节的施工速度并保障车站下沉过程中的安全。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，包括反力桁架和锁定装置；所述反力桁架包括横梁和立柱，所述横梁的两端分别与两个立柱固定；两个立柱的底部固定于地面上，且两个立柱相对的一侧均设有用于与沉井节侧墙上的锁定支墩配合锁定沉井节的锁定装置；所述横梁底面与沉井节顶面之间设置有用于为沉井节下沉提供动力以及调整沉井姿态的反力千斤顶。

进一步地，所述反力千斤顶有多个，且多个反力千斤顶沿所述横梁的长度方向间隔布置。

进一步地，所述反力桁架有多个，多个反力桁架沿车站沉井节纵向间隔布置；且每个反力桁架上的两个锁定装置分别与所述沉井节两侧墙上对应的锁定支墩相配合。

作为一种实施方式，所述锁定装置包括锁定滑槽、上部锁定千斤顶和下部锁定千斤顶，所述锁定滑槽设置于所述立柱上面向沉井节的一侧，所述上部锁定千斤顶和所述下部锁定千斤顶均设置于所述锁定滑槽内，且与所述锁定装置相配合的锁定支墩设置于所述上部锁定千斤顶和所述下部锁定千斤顶之间。

更进一步地，所述锁定装置还包括进程辅助垫，所述进程辅助垫设置于所述锁定滑槽内，且所述下部锁定千斤顶设置于所述进程辅助垫上。

更进一步地，所述进程辅助垫为钢垫片、钢板、混凝土预制板、混凝土现浇板或者钢支墩。

作为第二种实施方式，所述锁定装置包括锁定滑槽和电磁钢板，所述锁定滑槽设置于所述立柱上面向沉井节的一侧，所述锁定支墩背离沉井节侧墙的一端设有锁定支墩端头钢板，所述锁定滑槽的侧壁上设有与所述锁定支墩端头钢板相配合的电磁钢板。

作为第三种实施方式，所述锁定装置包括卷扬机、钢绞线和定向滑轮；所述钢绞线的一端与沉井节侧墙连接，另一端绕过所述定向滑轮与所述卷扬机连接。

更进一步地，所述横梁上固定有多个反力千斤顶，且多个反力千斤顶沿所述横梁的长度方向间隔布置。

进一步地，所述反力桁架的下方设有反力架基础，所述立柱设置于所述反力架基础上。

更进一步地，所述反力架基础为条形基础、桩筏基础、独立基础或者天然基础。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明提供的软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统通过在沉井节的两侧设置锁定装置，并通过锁定装置与沉井节侧墙上的锁定支墩相配合对沉井节进行锁定，以实现在沉井节下沉过程中对沉井节进行随时锁定，以便于下一节沉井进行拼装、浇筑或者对当前沉井节进行检测，提高沉井节的施工速度以及施工效率；

（2）本发明提供的软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统通过设置于沉井节上方的反力千斤顶可以为泥水平衡沉井节下沉提供竖向的反力，以便提高下沉速度；

（3）本发明提供的软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统中与锁定装置相配合的锁定支墩设置于锁定装置的上部锁定千斤顶和下部锁定千斤顶之间，在沉井节正常下降过程中时，上部锁定千斤顶和下部锁定千斤顶在各自的工作进程范围内进行跟随，不需要上部锁定千斤顶和下部锁定千斤顶进行加压；而当需要对沉井节进行锁定时，则通过下部锁定千斤顶进行加压，对沉井节提供支撑反力；若沉井节在下沉过程中遇到较大水反力造成下降速度较慢、甚至具有上升趋势时，则对上部锁定千斤顶进行加压，对沉井节提供下压力力，提高沉井节的下降速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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它的附图。

图1为本发明实施例提供的软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统的其中一种锁定装置的示意图；

图3为本发明实施例提供的软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统的第二种锁定装置的示意图；

图4为本发明实施例提供的软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统的第三种锁定装置的示意图；

图中：1、反力架基础，2、沉井节，3、锁定支墩，301、锁定支墩端头钢板，4、反力桁架，5、反力千斤顶，6、锁定装置，601、锁定滑槽，602、上部锁定千斤顶，603、下部锁定千斤顶，604、进程辅助垫，605、电磁钢板，606、卷扬机，607、钢绞线，608、定向滑轮。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1-图2所示，本发明实施例提供一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，包括反力桁架4和锁定装置6；所述反力桁架4包括横梁和立柱，所述横梁的两端分别与两个立柱的顶部固定；两个立柱的底部固定于地面上，且两个立柱相对的一侧均设有用于与沉井节2侧墙上的锁定支墩3配合锁定沉井节2的锁定装置6；横梁底面与沉井节顶面之间设置有用于为沉井节下沉提供动力以及调整沉井姿态的反力千斤顶5。采用泥水平衡沉井法施工的车站时，需要向沉井节下方的软土中喷射高压水，形成稀释泥水，然后通过负压作用使得稀释后的泥水逐步排出，同时将沉井节逐步下沉至控制标高，在此过程中，通过反力千斤顶5为沉井节下沉提供竖向的动力以及调整沉井节的下沉姿态，并在上一节沉井节需要下沉一定距离再在其上施工下一节沉井节，此时需要保证上一节沉井节静止，而本实施例通过在沉井节沿长度方向的两侧施做锁定装置6，并在沉井节2的两侧的侧墙上施做锁定支墩3，锁定支墩3置于锁定装置6内，通过两侧的锁定装置6与沉井节2两侧的锁定支墩3相配合从沉井节2的两侧对其进行锁定，使沉井节2在竖向保持静止不动，以实现在下沉过程中对沉井节2进行随时锁定，以便于下一节沉井进行拼装、浇筑或者对当前沉井节2进行检测，提高沉井节2的施工速度以及施工效率；适用于软土地区的地下车站、市政基坑工程的建设。

进一步地，反力千斤顶5有多个，且多个反力千斤5顶沿所述横梁的长度方向间隔布置。在沉井节2下沉之前，在沉井节2顶面上布置多个反力千斤5，正常情况下沉井节依靠自身重力或在水流压力大小控制下缓慢下沉至指定位置，但是当沉井节2遇到较大水反力，会造成其下沉速度较慢或者有上升趋势时，通过反力千斤顶5施力为泥水平衡沉井节2下沉提供竖向的反力，加快沉井车站的下沉速率并调整沉井结构下沉姿态；反力千斤顶5施加反力的大小根据整个系统所监测的数据，结合车站各个沉井节下沉速率、姿态、底板监测反力等进行调节。如图3所示，具有2跨的沉井节2的上方布置有3个反力千斤顶5，且3个反力千斤顶5分别置于该沉井节2的2个侧墙和中纵梁处，以便从多个位置调节下沉速度，避免沉井节2发生倾斜。

进一步地，反力桁架4有多个，多个反力桁架4沿车站纵向间隔布置；每个沉井节2的2个侧墙沿沉井节2的长度方向间隔布置多个锁定支墩3，且每个反力桁架4上的两个锁定装置6分别与沉井节2两侧墙上对应的两个锁定支墩3相配合，通过沉井节2的两侧同时锁定，避免沉井节2发生倾斜；相邻的反力桁架4之间通过沿地下长度方向的纵梁连接，提高反力桁架4整体的稳定性。本实施例中锁定支墩3沿沉井节2侧墙纵向布置，且与沉井节2侧墙形成完整的现浇结构，反力桁架4的具体分布个数以及锁定支墩3的具体分布个数根据每节沉井节2的重量及车站纵向分段长度进行计算确定。锁定支墩3可以为矩形体结构、梯形体结构、楔形体结构等，任何形状的结构都不影响其使用功能。锁定支墩3设置于每节沉井节2的顶部，当锁定支墩3随沉井节2下沉至地面以下前，对锁定支墩3进行割除或凿除，每一节沉井节下沉过程中都应保证侧墙上至少有一个锁定支墩3在锁定装置6内。

作为一种实施方式，如图2所示，锁定装置6包括锁定滑槽601、上部锁定千斤顶602和下部锁定千斤顶603，锁定滑槽601设置于立柱上的面向沉井节2的一侧，上部锁定千斤顶602和下部锁定千斤顶603均设置于锁定滑槽601内，且与锁定装置6相配合的锁定支墩3设置于上部锁定千斤顶602和下部锁定千斤顶603之间。当沉井节2在正常下降过程中时，上部锁定千斤顶602和下部锁定千斤顶603在各自的工作进程范围内进行跟随，不需要上部锁定千斤顶602和下部锁定千斤顶603进行加压，只有在沉井节2不需要下沉即非工作状态时进行加压；具体地，当需要对沉井节2进行锁定时，则通过下部锁定千斤顶603进行加压，对沉井节2提供支撑反力；若沉井节2在下沉过程中遇到较大水反力造成下降速度较慢、甚至具有上升趋势时，则对上部锁定千斤顶602进行加压，对沉井节2提供下压力力，提高沉井节2的下降速度。其中，上部锁定千斤顶602和下部锁定千斤顶603的个数根据需要锁定力的大小进行确定。

更进一步地，锁定装置6还包括进程辅助垫604，进程辅助垫604设置于锁定滑槽601内，且下部锁定千斤顶603设置于进程辅助垫604上。上部锁定千斤顶602和下部锁定千斤顶603正常情况下是在进程范围内进行工作，当上部锁定千斤顶602和下部锁定千斤顶603超出其工作进程时，可以通过在下部锁定千斤顶603的底部增加进程辅助垫604来填充千斤顶与结构之间的空隙，进而增加千斤顶工作进程的长度，如图2所示，进程辅助垫604可以有多层，具体铺设的进程辅助垫604层数可以根据需要来选择；其中，进程辅助垫604可以为钢垫片、钢板、混凝土预制板、混凝土现浇板或者钢支墩等多种形式，具体根据需要进行选择。

作为第二种实施方式，如图3所示，锁定装置6包括锁定滑槽601和电磁钢板605，锁定滑槽601设置于立柱上面向沉井节2的一侧，锁定支墩3背离沉井节2侧墙的一端设有锁定支墩端头钢板301，锁定滑槽601的侧壁上设有与锁定支墩端头钢板301相配合的电磁钢板605。在沉井节2在正常下降过程中，锁定支墩端头钢板301在锁定滑槽601内从上向下移动，不需要对电磁钢板605通电；当沉井节2需要进行锁定时，通过对电磁钢板605通电，产生磁场将锁定支墩端头钢板301吸附固定在电磁钢板605上，对沉井节2提供支撑力。

作为第三种实施方式，如图4所示，所述锁定装置6包括卷扬机606、钢绞线607和定向滑轮608；钢绞线607的一端与沉井节侧墙连接，另一端绕过定向滑轮608后与卷扬机606连接。在沉井节2在正常下降过程中，通过卷扬机606将缠绕在其上的钢绞线607逐步放开，使沉井节2在重力的作用下逐渐下沉；当沉井节2需要静止时，通过卷扬机606停止对钢绞线607的放开，并通过钢绞线607为沉井节2提供拉力，使沉井节2停止下沉。

本实施例中，反力桁架4的下方设置有反力架基础1，立柱设置于反力架基础1上，保证地基基础具备足够的承载力，以保证沉井节2的锁定后的稳定性；更进一步地，反力架基础1可以为条形基础、桩筏基础、独立基础或者天然基础，具体形式视反力的大小进行确定反力架基础1采用哪种类型，其中，条形基础、桩筏基础、独立基础均可为钢筋混凝土结构。本实施例中，立柱为钢架或者钢筋混凝土结构，与横梁组成门式桁架，反力桁架4的大小根据车站规模及下沉所需反力大小进行确定。

本实施例中的反力及锁定系统连入车站自动控制系统，通过自动控制系统中反馈的各项信息指标如下沉速度、下沉压力等来控制反力及锁定系统中各个反力千斤顶的反力，为沉井节下沉提供竖向的动力以及调整沉井节的下沉姿态。

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 (10)

1.一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，其特征在于：包括反力桁架和锁定装置；所述反力桁架包括横梁和立柱，所述横梁的两端分别与两个立柱固定；两个立柱的底部固定于地面上，且两个立柱相对的一侧均设有用于与沉井节侧墙上的锁定支墩配合锁定沉井节的锁定装置；所述横梁底面与沉井节顶面之间设置有用于为沉井节下沉提供动力以及调整沉井姿态的反力千斤顶。

2.如权利要求1所述的一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，其特征在于：所述反力千斤顶有多个，且多个反力千斤顶沿所述横梁的长度方向间隔布置。

3.如权利要求1所述的一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，其特征在于：所述反力桁架有多个，多个反力桁架沿沉井节纵向间隔布置；且每个反力桁架上的两个锁定装置分别与沉井节两侧墙上对应的锁定支墩相配合。

4.如权利要求1或3所述的一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，其特征在于：所述锁定装置包括锁定滑槽、上部锁定千斤顶和下部锁定千斤顶，所述锁定滑槽设置于所述立柱上面向沉井节的一侧，所述上部锁定千斤顶和所述下部锁定千斤顶均设置于所述锁定滑槽内，且与所述锁定装置相配合的锁定支墩设置于所述上部锁定千斤顶和所述下部锁定千斤顶之间。

5.如权利要求4所述的一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，其特征在于：所述锁定装置还包括进程辅助垫，所述进程辅助垫设置于所述锁定滑槽内，且所述下部锁定千斤顶设置于所述进程辅助垫上。

6.如权利要求5所述的一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，其特征在于：所述进程辅助垫为钢垫片、钢板、混凝土预制板、混凝土现浇板或者钢支墩。

7.如权利要求1或3所述的一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，其特征在于：所述锁定装置包括锁定滑槽和电磁钢板，所述锁定滑槽设置于所述立柱上面向沉井节的一侧，所述锁定支墩背离沉井节侧墙的一端设有锁定支墩端头钢板，所述锁定滑槽的侧壁上设有与所述锁定支墩端头钢板相配合的电磁钢板。

8.如权利要求1或3所述的一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，其特征在于：所述锁定装置包括卷扬机、钢绞线和定向滑轮；所述钢绞线的一端与沉井节侧墙连接，另一端绕过所述定向滑轮与所述卷扬机连接。

9.如权利要求1所述的一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，其特征在于：所述反力桁架的下方设有反力架基础，所述立柱设置于所述反力架基础上。

10.如权利要求9所述的一种软土地区泥水平衡沉井车站反力及锁定系统，其特征在于：所述反力架基础为条形基础、桩筏基础、独立基础或者天然基础。

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