CN111794260A - 一种用于沉井下沉初期的施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于沉井下沉初期的施工方法，其包括如下步骤：在河床上确定沉井下沉区域和易冲刷区域，其中，所述易冲刷区域位于沉井下沉区域上游，且易冲刷区域至少部分与沉井下沉区域重叠；在所述易冲刷区域内抛填防护层；在所述沉井下沉区域内下沉沉井，以使所述沉井初次着床；移除所述沉井底部的防护层，以使所述沉井按照预设姿态下沉至预设高程，完成最终着床。本申请能解决相关技术中沉井下沉形成较大高差，导致沉井偏位的问题。

Description

一种用于沉井下沉初期的施工方法

技术领域

本申请涉及沉井下沉施工技术领域，特别涉及一种用于沉井下沉初期的施工方法。

背景技术

由于涉水沉井基础是一个阻水建筑物，在沉井施工期尤其是在沉井下沉着床过程中，当水流行近沉井时，由于沉井的阻挡，一部分水流绕墩侧而过，另一部分水流冲击沉井，将动能转化成压能，在能量转化的同时，其表层形成墩前冲击壅高，并与上层水平方向行近水流构成表面漩辊，其下层水流(厚度约为床面以上1/2水深)与下层水平方向行近水流构成底部的向下漩辊，这种向下漩辊会对沉井底部河床形成冲击。如果冲刷幅度较大，会使河床面产生较大的高差，不仅使得沉井着床后形成较大的高差，导致沉井偏位，而且对已经着床的沉井基础的稳定也会形成严重威胁和产生极大的施工隐患，影响沉井的后续施工。

发明内容

本申请实施例提供一种用于沉井下沉初期的施工方法，以解决相关技术中沉井下沉形成较大高差，导致沉井偏位的问题。

第一方面，提供了一种用于沉井下沉初期的施工方法，其包括如下步骤：

在河床上确定沉井下沉区域和易冲刷区域，其中，所述易冲刷区域位于沉井下沉区域上游，且易冲刷区域至少部分与沉井下沉区域重叠；

在所述易冲刷区域内抛填防护层；

在所述沉井下沉区域内下沉沉井，以使所述沉井初次着床；

移除所述沉井底部的防护层，以使所述沉井按照预设姿态下沉至预设高程，完成最终着床。

一些实施例中，在所述易冲刷区域内抛填防护层，包括如下步骤：

将所述易冲刷区域划分成多个单元格；

将抛填船驶入所述易冲刷区域；

按照预设路线，依次在各所述单元格内抛填，以形成所述防护层。

一些实施例中，所述预设路线为沿上下游方向所形成的之字形路线，或沿垂直于上下游方向所形成的之字形路线。

一些实施例中，每一所述单元格中的物料采用定点定量方式抛填，且物料抛填一次的用量采用如下步骤确定：

重复多次地将试验用量的物料定点抛填于其中一单元格；

测量各次试验用量的物料运动所形成的范围，获得物料冲距与抛投点距河床的高度、水流流速、物料平均粒径的关系式L＝Hv/w，其中，L为物料冲距，m；v为水流流速，m/s；H为抛投点距河床的高度，m；w为物料下降速度，m/s，且w＝3.3d^1/2，d为物料平均粒径，mm；

利用所述关系式，获得物料抛填一次的用量。

一些实施例中，所述抛填船包括：

定位船，所述定位船两侧设有抛填装置，所述抛填装置的导料管延伸至河床上方预设位置；

两个载料船，两所述载料船分别位于所述定位船两侧，所述载料船用于装载形成防护层的物料；

两个抓斗船，两所述抓斗船位于两所述载料船之间且分别位于所述定位船两侧，所述抓斗船两侧分别与载料船和定位船连接，所述抓斗船用于将与其相连的载料船上的物料抓取并放入导料管中，以进行抛填。

一些实施例中，在移除所述沉井底部的防护层时，所述施工方法还包括将所述沉井底部后端泥土抽走的步骤。

一些实施例中，所述施工方法还包括对河床进行监测，对河床进行监测包括如下步骤：

在所述易冲刷区域内抛填防护层之前，对河床的断面进行测量，获取河床原始断面图；

在所述易冲刷区域内抛填防护层的过程中，跟踪测量河床抛填的厚度，直至达到预设抛填厚度，以形成防护层；

在所述沉井下沉区域内下沉沉井之前，对所述防护层的断面进行测量，获取防护层断面图。

一些实施例中，在对所述防护层的断面进行测量，获取防护层断面图之后，在所述沉井下沉区域内下沉沉井之前，所述施工方法还包括如下步骤：

在所述防护层上游端两侧各设一抛石棱体。

一些实施例中，在所述防护层上游端两侧各设一抛石棱体之后，在所述沉井下沉区域内下沉沉井之前，对河床进行监测还包括如下步骤：

对河床以及防护层的断面进行测量，获取最终抛填断面图。

一些实施例中，所述防护层包括自下而上分布的反滤层和结构层。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种用于沉井下沉初期的施工方法，由于直接下沉沉井时，沉井会对沉井周围的水流结构造成变化，使得沉井底部河床受到冲刷，基于此，本申请在下沉之前，事先确定出沉井下沉区域和易冲刷区域，然后对易冲刷区域进行抛填，以形成防护层，进行保护，在沉井下沉时，由于存在防护层，水流仅对防护层进行冲刷，而河床得以避免受到冲刷，从而避免河床出现冲击凹坑、避免沉井着床后形成较大的高差；在沉井初次着床后，逐次移除沉井底部的防护层，以使沉井上下游两侧按照预设姿态下沉，确保沉井不会偏位，当达到预设高程后，完成最终的着床，因此，本申请实施例提供的方法消除了沉井下沉的安全隐患，避免对沉井后续施工产生影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的沉井下沉区域与易冲刷区域示意图；

图2为本申请实施例提供的防护层断面图；

图3为本申请实施例提供的抛填船示意图。

图中：1、防护层；10、反滤层；11、结构层；2、抛填船；20、定位船；21、抛填装置；22、载料船；23、抓斗船；3、抛石棱体；4、沉井下沉区域；5、易冲刷区域。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种用于沉井下沉初期的施工方法，其能解决相关技术中沉井下沉形成较大高差，导致沉井偏位的问题。

参见图1和图2所示，一种用于沉井下沉初期的施工方法，其包括如下步骤：

S1：在河床上确定沉井下沉区域4和易冲刷区域5，其中，易冲刷区域5位于沉井下沉区域4上游，且易冲刷区域5至少部分与沉井下沉区域4重叠；

S2：在易冲刷区域5内抛填防护层1，以对易冲刷区域5进行保护，避免在沉井下沉过程中被冲刷形成凹坑；

S3：在沉井下沉区域4内下沉沉井，以使沉井初次着床；

S4：移除沉井底部的防护层1，以使沉井按照预设姿态下沉至预设高程，完成最终着床。

申请人发现，如果在完成防护层1之后，直接进行最终着床施工，仍然会存在沉井偏位的现象，经过申请人反复的试验和验证发现，沉井下沉采用分步着床可以避免偏位现象，具体为先进行初次着床，然后移除沉井底部防护层的同时，继续下沉沉井，移除施工和继续下沉施工相辅相成地进行，以完成最终着床，确保沉井上下游两侧能够均衡下沉，可以有效地避免偏位现象。

本申请实施例的原理如下：

由于直接下沉沉井时，沉井会对沉井周围的水流结构造成变化，使得沉井底部河床受到冲刷，基于此，本申请在下沉之前，事先确定出沉井下沉区域4和易冲刷区域5，然后对易冲刷区域5进行抛填，以形成防护层1，进行保护，在沉井下沉时，由于存在防护层1，水流仅对防护层1进行冲刷，而河床得以避免受到冲刷，从而避免河床出现冲击凹坑、避免沉井着床后形成较大的高差；在沉井初次着床后，逐次移除沉井底部的防护层1，以使沉井上下游两侧按照预设姿态下沉，确保沉井不会偏位，当达到预设高程后，完成最终的着床，因此，本申请实施例提供的方法消除了沉井下沉的安全隐患，避免对沉井后续施工产生影响。

需要说明的时，上述预设姿态和预设高程，是根据沉井下沉的实际需求由相关人员事先确定的。

在一些优选的实施例中，在移除沉井底部的防护层1时，施工方法还包括将沉井底部后端泥土抽走的步骤。之所以在移除沉井底部的防护层1的同时，还通过吸泥机将沉井底部后端泥土抽走，其好处是：申请人发现，底部泥土会对沉井继续下沉施工产生影响，通过试验反复验证发现，在前端移除防护层1的时候，辅助以吸泥施工，不仅可以加快施工效率，而且通过前端移除防护层1，后端进行吸泥，使得前后端同时进行，确保沉井上下游两侧能够更好地均衡下沉，进一步地避免出现沉井偏位现象。

参见图1所示，在一些优选的实施例中，在易冲刷区域5内抛填防护层1，包括如下步骤：

S21：将易冲刷区域5划分成多个单元格(图中已示出，但未标号)；

S22：将抛填船2驶入易冲刷区域5；

S23：按照预设路线，依次在各单元格内抛填，以形成防护层1。

本实施例将易冲刷区域5划分成多个单元格，单元格按照阵列排布，对每个单元格进行抛填，便于优化抛填路线。

需要说明的时，单元格可以采用方格或者其他形状的格子，所有的单元格可以采用同一种形状，或者其中一部分采用一种形状，另一部分采用另一种形状，具体可以根据易冲刷区域5的形状和大小进行划分，目的是便于抛填施工。

参见图1所示，在一些优选的实施例中，预设路线为沿上下游方向所形成的之字形路线。

在另一些优选的实施例中，预设路线为沿垂直于上下游方向所形成的之字形路线。

在一些优选的实施例中，每一单元格中的物料采用定点定量方式抛填，且物料抛填一次的用量采用如下步骤确定：

S231：重复多次地将试验用量的物料定点抛填于其中一单元格，通常选择预设路线中的第一个单元格；

S232：测量各次试验用量的物料运动所形成的范围，绘制定点抛填虚拟网格图，获得物料冲距与抛投点距河床的高度、水流流速、物料平均粒径的关系式L＝Hv/w，其中，L为物料冲距，m；v为水流流速，m/s；H为抛投点距河床的高度，m；w为物料下降速度，m/s，且w＝3.3d^1/2，d为物料平均粒径，mm；

S233：利用关系式，获得正式抛填时物料抛填一次的用量，结合定点抛填虚拟网格图进行定点抛填。

本实施例中，先通过试抛的方式，获取关系式，由此来确定正式施工时抛填一次的物料用量，确保抛填能够达到所需效果。

参见图3所示，在一些优选的实施例中，抛填船2包括定位船20、两个载料船22、两个抓斗船23，定位船20两侧设有抛填装置21，抛填装置21的导料管延伸至河床上方预设位置；两个载料船22分别位于定位船20两侧，载料船22用于装载形成防护层1的物料；两个抓斗船23位于两载料船22之间且分别位于定位船20两侧，抓斗船23两侧分别与载料船22和定位船20连接，抓斗船23用于将与其相连的载料船22上的物料抓取并放入导料管中，以进行抛填。

导料管包括自上而下依次相连的小直径子管和大直径子管，大直径子管外壁上设有配重，比如焊接配重型钢，以缓解由于水流冲刷引起的导管倾斜，大直径子管组设于定位船20上。

在一些优选的实施例中，施工方法还包括对河床进行监测，对河床进行监测包括如下步骤：

在易冲刷区域5内抛填防护层1之前，对河床的断面进行测量，获取河床原始断面图，作为抛填的依据；

在易冲刷区域5内抛填防护层1的过程中，跟踪测量河床抛填的厚度，以此来指导抛填作业，直至达到预设抛填厚度，以形成防护层1；

在沉井下沉区域4内下沉沉井之前，对防护层1的断面进行测量，获取防护层断面图。

在一些优选的实施例中，在对防护层1的断面进行测量，获取防护层断面图之后，在沉井下沉区域4内下沉沉井之前，施工方法还包括如下步骤：在防护层1上游端两侧各设一抛石棱体3。沉井周围水流结构发生变化后，水流的绕流使流水流线急剧弯曲，在床面附近形成漩涡，剧烈淘刷沉井迎水端床面和周围泥沙，形成局部冲刷坑，沉井着床后，通常最大的冲刷坑位于沉井迎水端底部两侧角附近，本实施例设置抛石棱体3可以避免产生最大冲刷坑。

在一些优选的实施例中，在防护层1上游端两侧各设一抛石棱体3之后，在沉井下沉区域4内下沉沉井之前，对河床进行监测还包括如下步骤：对河床以及防护层1的断面进行测量，获取最终抛填断面图。

参见图2所示，在一些优选的实施例中，防护层1包括自下而上分布的反滤层10和结构层11。

反滤层10采用1～6mm粒径的砂石，抛填厚度大约1米；结构层11采用3～10cm的石子，抛填厚度大约1米。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于沉井下沉初期的施工方法，其特征在于，其包括如下步骤：

在河床上确定沉井下沉区域(4)和易冲刷区域(5)，其中，所述易冲刷区域(5)位于沉井下沉区域(4)上游，且易冲刷区域(5)至少部分与沉井下沉区域(4)重叠；

在所述易冲刷区域(5)内抛填防护层(1)；

在所述沉井下沉区域(4)内下沉沉井，以使所述沉井初次着床；

移除所述沉井底部的防护层(1)，以使所述沉井按照预设姿态下沉至预设高程，完成最终着床。

2.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在所述易冲刷区域(5)内抛填防护层(1)，包括如下步骤：

将所述易冲刷区域(5)划分成多个单元格；

将抛填船(2)驶入所述易冲刷区域(5)；

按照预设路线，依次在各所述单元格内抛填，以形成所述防护层(1)。

3.如权利要求2所述的施工方法，其特征在于：所述预设路线为沿上下游方向所形成的之字形路线，或沿垂直于上下游方向所形成的之字形路线。

4.如权利要求2所述的施工方法，其特征在于，每一所述单元格中的物料采用定点定量方式抛填，且物料抛填一次的用量采用如下步骤确定：

重复多次地将试验用量的物料定点抛填于其中一单元格；

测量各次试验用量的物料运动所形成的范围，获得物料冲距与抛投点距河床的高度、水流流速、物料平均粒径的关系式L＝Hv/w，其中，L为物料冲距，m；v为水流流速，m/s；H为抛投点距河床的高度，m；w为物料下降速度，m/s，且w＝3.3d^1/2，d为物料平均粒径，mm；

利用所述关系式，获得物料抛填一次的用量。

5.如权利要求2所述的施工方法，其特征在于，所述抛填船(2)包括：

定位船(20)，所述定位船(20)两侧设有抛填装置(21)，所述抛填装置(21)的导料管延伸至河床上方预设位置；

两个载料船(22)，两所述载料船(22)分别位于所述定位船(20)两侧，所述载料船(22)用于装载形成防护层(1)的物料；

两个抓斗船(23)，两所述抓斗船(23)位于两所述载料船(22)之间且分别位于所述定位船(20)两侧，所述抓斗船(23)两侧分别与载料船(22)和定位船(20)连接，所述抓斗船(23)用于将与其相连的载料船(22)上的物料抓取并放入导料管中，以进行抛填。

6.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于：在移除所述沉井底部的防护层(1)时，所述施工方法还包括将所述沉井底部后端泥土抽走的步骤。

7.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述施工方法还包括对河床进行监测，对河床进行监测包括如下步骤：

在所述易冲刷区域(5)内抛填防护层(1)之前，对河床的断面进行测量，获取河床原始断面图；

在所述易冲刷区域(5)内抛填防护层(1)的过程中，跟踪测量河床抛填的厚度，直至达到预设抛填厚度，以形成防护层(1)；

在所述沉井下沉区域(4)内下沉沉井之前，对所述防护层(1)的断面进行测量，获取防护层断面图。

8.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于，在对所述防护层(1)的断面进行测量，获取防护层断面图之后，在所述沉井下沉区域(4)内下沉沉井之前，所述施工方法还包括如下步骤：

在所述防护层(1)上游端两侧各设一抛石棱体(3)。

9.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于，在所述防护层(1)上游端两侧各设一抛石棱体(3)之后，在所述沉井下沉区域(4)内下沉沉井之前，对河床进行监测还包括如下步骤：

对河床以及防护层(1)的断面进行测量，获取最终抛填断面图。

10.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述防护层(1)包括自下而上分布的反滤层(10)和结构层(11)。

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