CN112302052B - 一种竖井施工体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种竖井施工体系，包括竖井构件和设置在竖井构件外的护壁式支护结构，护壁式支护结构上设有竖向顶推装置，竖向顶推装置的输出端与竖井构件配合。本发明通过护壁式支护结构一方面能减少明挖施工的风险和对周边环境的影响，另一方面波纹管支护自身刚度高，支护效果好，施工场地周边放置重物对基坑影响较小；通过沉井操作基座能够加强基坑周边与土体之间的结构，保证了在施工场地周边放置重物也不会使基坑口沿变形，保证施工过程顺利进行；通过在锁口圈梁上设有用于安装覆盖板的悬伸件，能够施工的间隙中，将覆盖板安放在锁口圈梁中，使得开挖竖井的道路或场地可进行临时开通使用。

Description

一种竖井施工体系及其施工方法

技术领域

本发明涉及非开挖管道更新技术领域，尤其涉及一种竖井施工体系及其施工方法。

背景技术

城市交通的快速发展，检查井是地下管道的重要组成部分，在城市道路上各类检查井不同的损害程度给道路工程质量留下许多安全隐患，另一些检查井濒临甚至超过设计年限，后期运维管理不当，导致井壁出现龟裂、破损、塌陷、不同程度腐蚀，导致道路发生不均匀竖向位移，造成井盖与路面高程差值过大，从而发生安全事故。

目前针对于老旧污水、给水、电力相关管道的检查井等不同程度破坏，主要是明挖法对检查井进行更新，而采用现有的明挖施工方法，对较深检查井或现场情况复杂等更换老旧检查井使用占地面积大，交通及环境影响较大等，建筑废料多等缺点。

公告日为2015年01月07日且授权公告号为CN 204082152 U的中国实用新型专利公开了一种波纹板支护工作井装置，所述波纹板支护工作井装置为圆筒形结构，所述圆筒形结构主要包括弧形波纹板，周向相邻的所述弧形波纹板依次首尾连接成波纹板环，轴向相邻的所述波纹板环依次上边沿和下边沿连接成所述圆筒形结构。但是该支护装置没有对基坑与土体之间进行加固，施工场地周边放置重物会使基坑口部边沿变形，对基坑产生较大影响，从而不利于施工的顺利进行。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明提出一种多功能预制竖井施工方法，用以解决现有技术中的支护体系无法对基坑与土体之间进行加固的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种竖井施工体系，包括竖井构件和设置在竖井构件外侧的护壁式支护结

构，所述护壁式支护结构上设有竖向顶推装置，所述竖向顶推装置的输出端与竖井构件配合。该种竖井施工体系通过护壁式支护结构能够减少明挖施工的风险降到最低，减少了对周边环境的影响。

进一步地，为了提高竖井施工的支护效果，所述护壁式支护结构包括波纹

管，所述波纹管外侧设有沉井操作基座；所述沉井操作基座上端设有锁口圈梁。通过波纹管紧贴竖井基坑壁设置保护基坑壁，通过沉井操作基座加固基坑周边与土体之间的结构，通过锁口圈梁使得沉井操作基座更加稳定。

进一步地，为了提高护壁式支护结构的整体刚度，所述沉井操作基座内设有与波纹管契合的波纹内壁，且所述沉井操作基座与波纹管螺栓连接。

进一步地，为了使沉井操作基座安装方便，所述沉井操作基座包括若干个基座分块，若干个所述基座分块通过螺栓连接。

进一步地，为了便于基座分块精确连接，相邻两个基座分块的连接面上设有相对应的定位槽，所述定位槽内设有定位销。

进一步地，为了使施工间隙时施工场地能够通行，所述锁口圈梁上设有用于安装覆盖板的悬伸件。

进一步地，为了便于施工，所述竖井构件包括多个依次安装连接的竖井分块结构，在竖井分块结构连接处均设有防水密封圈，在最下端竖井分块结构上设置有刃脚，在竖井构件下放到指定标高位置处刃脚之间填充混凝土底座。

进一步地，为了加快竖井构件推入土中，所述竖井分块结构与波纹管之间填充有自适应滑材。

进一步地，为了给竖井收口，所述竖井分块结构上端设有收口构件，所述包括收口圈和覆盖在收口圈上的井盖。

一种竖井施工体系的施工方法，包括以下步骤：

S1、开挖基坑；

S2、将波纹管吊装至基坑内并安装在基坑内壁上；

S3、在波纹管上安装沉井操作基座；

S4、在波纹管和沉井操作基座外侧回填土；

S5：在沉井操作基座上安装锁口圈梁；

S6：将刃脚吊装至基坑内并安装在基坑底部；

S7：在的刃脚上密封连接一个竖井分块结构；

S8：在沉井操作基座上设置竖向顶推装置，并将竖向顶推装置的输出端对

准竖井分块结构；

S9：对竖井分块结构进行轴向定位；

S10：在基坑内进行土方发掘，并通过竖向顶推装置推动竖井分块结构下沉；

S11：在步骤S10进行的同时，在竖井分块结构与波纹管之间填充自适应滑材；

S12：在步骤S11中所述竖井分块结构上密封连接一个竖井分块结构；

S13：在基坑内进行土方发掘，并通过所述竖向顶推装置推动竖井分块结构以及刃脚下沉；

S14：重复步骤S12和S13，直至竖井分块结构连接完成，且刃脚下放到指定标高位置处；

S15：在刃脚内现浇混凝土底座；

S16：拆除竖向顶推装置；

S17：在位于最上部的竖井分块结构上安装收口圈；

S18：拆除所述锁口圈梁、沉井操作基座和波纹管；

S19：在所述收口圈上安装井盖；

S20：在步骤S18和S19进行的同时，在竖井外侧回填土至密实。

本发明的有益效果：本发明采用的护壁式支护结构一方面能够减少明挖施工的风险降到最低，减少了对周边环境的影响，另一方面波纹管支护自身刚度高，支护效果好，通过沉井操作基座加固基坑周边与土体之间的结构，使得施工场地周边放置重物也不会使基坑口沿变形，避免对基坑产生不良影响，保证施工过程顺利进行；另外竖井构件可在不同的工况条件下提前预制，预制构件的强度高，承载能力强、自适应好等优点；在沉井的施工方法上加设竖向顶推装置，提高了构件沉降速度；在竖井分块结构下沉过程中竖井构件与波纹管或土体之间采用自适应滑材减小摩擦系数，大大提高施工效率；竖井构件之间可采用螺栓连接也可以采用承插式连接方式，能够缩短工期，该施工方法是管道检查井结构节施工方法更新中一大创新，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他的附图。

图1为本发明的实施例1的护壁式支护结构的结构示意图；

图2为本发明的实施例1的沉井操作基座的结构示意图；

图3为本发明的实施例1的锁口圈梁的钢构件的结构示意图；

图4为本发明的实施例1的施工方法的施工示意图一；

图5为本发明的实施例1的施工方法的施工示意图二；

图6为本发明的实施例1的施工方法的施工示意图三；

图7为本发明的实施例2的施工示意图；

图8为本发明的实施例3的施工示意图。

附图说明：1-基坑，2-波纹管，3-沉井操作基座，4-锁口圈梁，5-刃脚，6-竖井分块结构，7-底座，8-收口圈，9-井盖，10-覆盖板，11-承插口，12-竖向顶推装置，13-防水密封圈，14-自适应滑材，15-吊耳，16-顶进装置。

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~图3所示，本发明的实施例1所述的竖井施工体系，包括竖井构件和设置在竖井构件外侧的护壁式支护结构，所述护壁式支护结构上设有竖向顶推装置12，所述竖向顶推装置12的输出端与竖井构件配合。

如图1所示，所述护壁式支护结构包括波纹管2，波纹管2为环形结构，并且波纹管2的纵截面为波纹结构，因此波纹管自身刚度高，波纹管2用于紧贴竖井基坑的内壁设置，支护效果好，波纹管2紧贴基坑内壁起到保护基坑侧壁的作用；所述波纹管2外侧可拆连接有沉井操作基座3，且沉井操作基座3靠近波纹管2上端，沉井操作基座3能够加强基坑周边与土体之间的结构，在施工场地周边放置重物也不会使基坑口部边沿变形，避免对基坑产生不良影响，保证施工过程顺利进行，一方面沉井操作基座3上可用于安放顶进装置，另一方面便于安装锁口圈梁4；所述沉井操作基座上端设有锁口圈梁，起到加强沉井操作基座3的作用，使得沉井操作基座3更加稳定，进一步保证竖井施工的顺利进行。本实施例中，锁口圈梁4采用H型钢或工字钢等钢构件通过螺栓或焊接连接而成一个方形的框体，该框体下端通过螺栓或焊接固定在沉井操作基座3上，进一步加强井口结构。

进一步地，如图5所示，所述沉井操作基座3内设有与波纹管2契合的波纹内壁，本实施例中，沉井操作基座3为内侧具有圆形通孔、外侧为方形的结构，波纹管2穿设在圆形通孔内，该圆形通孔的内壁上设有与波纹管2配合的波纹，使得沉井操作基座3和波纹管2连接更加紧密，形成的整体结构更加稳定坚实，且所述沉井操作基座3与波纹管2螺栓连接，具体地，在圆形通孔的波纹内壁上设置若干螺栓孔3-2用来连接波纹管2，连接方式简便、可靠，便于沉井操作基座3和波纹管2的拆装。

进一步地，如图5所示，所述沉井操作基座3包括若干个基座分块，若干个所述基座分块通过螺栓连接，使得沉井操作基座3设为拼装式结构，便于将沉井操作基座3分块安装在波纹管2外侧。

进一步地，如图5所示，相邻两个基座分块的连接面上设有相对应的定位槽3-1，所述定位槽3-1内设有定位销。本实施例中，沉井操作基座3分为两两对称的四块基座分块，四块基座分块连接在波纹管2外侧拼装成整体的沉井操作基座3时，通过相邻的两个基座分块连接面上的定位槽3-1对准并且插入定位销3-1来使基座分块的拼装准确。此外，所述沉井操作基座3上吊装部3-3，本实施例中，每块基座分块上设有三个吊装槽并在槽内设置横杆形成吊装部3-3，便于基座分块的吊装。

进一步地，如图6所示，所述锁口圈梁4上设有用于安装覆盖板10的悬伸件4-1，本实施例中，悬伸件4-1为钢板或L形钢，在组成锁口圈梁4的钢构件朝内的一侧中部焊接悬伸件4-1，使悬伸件4-1能水平伸出一部分，便于在其上面设置覆盖板10，覆盖板10的作用是在施工期间，施工的间隙中，将覆盖板10安放在锁口圈梁4中，使得开挖竖井的道路或场地可进行临时开通使用。

进一步地，如图4~图6所示，所述沉井操作基座3上设有竖向顶推装置12，所述波纹管2内设有竖井构件，竖向顶推装置12的输出端向下伸出与竖井构件上端配合。该竖向顶推装置12即为顶进装置，该竖向顶推装置12设置有固定腿部，并且固定腿部通过焊接或螺栓连接的方式固定支撑在沉井操作基座3上端，竖向顶推装置12的输出端顶在各个竖井构件的上端面上，便于固定好竖向顶推装置12后进行下沉施工。

进一步地，如图4~图6所示，所述竖井构件包括多个上下依次安装连接的竖井分块结构6，并且连接方式均通过承插口11连接或螺栓连接，且连接处设有防水密封圈13，在最下端竖井分块结构6上设置有刃脚5，刃脚5与竖井分块结构6也通过承插口11连接或螺栓连接；在竖井构件下放到指定标高位置处后，在最下端的刃脚5之间填充混凝土底座7，加固竖井底部。本实施例中，刃脚5为钢制结构，所述刃脚5内侧的倾斜角度设置为45°便于在下沉施工时切削土体；竖井分块结构6为预制构件，可在不同的工况条件下提前预制，预制构件的强度高，承载能力强、自适应好等优点；各个竖井分块结构6的内外径相同，便于下沉施工将刃脚5和竖井分块结构6推入土中，直至竖井下沉施工完成；且本实施例中，刃脚5和竖井分块结构6之间以及各个竖井分块结构6之间通过承插口11和防水密封圈13连接，所述防水密封圈13为环形密封条，在制作刃脚5和预制竖井分块结构6时，在刃脚5和竖井分块结构6的连接面以及各个竖井分块结构6之间的连接面上对应于安装防水密封圈13的位置设置环形防水凹槽，在环形防水凹槽内放置密封条后再将刃脚5及各个竖井分块结构6依次通过承插口11连接，该种连接方式连接方便，能够缩短工期。

进一步地，如图4、图5和图6所示，所述刃脚5的外径大于竖井分块结构的外径，使得刃脚5下沉挖掘过程中的基坑侧壁与竖井分块结构之间有空隙，该空隙使得自适应滑材14能够填充到竖井分块结构的外侧与基坑侧壁之间，保证整个下沉施工的顺利。

如图4~图6所示，一种竖井施工体系的施工方法，包括以下步骤：

S1、采用挖掘机械开挖基坑1至设计标高；

S2、将波纹管2吊装至基坑1内并安装在基坑1的内壁上对基坑1支护，减少明挖施工的风险，以使后续的施工过程顺利进行；

S3、在步骤S2中的波纹管2上部外侧分块连接沉井操作基座3；

S4、在步骤S3中的波纹管2和沉井操作基座3外侧与土体的间隙采用回填土回填密实，使基坑1周围土体密实；

S5、将步骤S4中的沉井操作基座3上安装锁口圈梁4；

S6、先将刃脚5吊装至基坑1内并安装在基坑1底部；

S7、在步骤S6中的刃脚5上密封连接一个竖井分块结构6；刃脚5与竖井分块结构6相连接便于形成结实的井壁结构，并且便于下沉施工，使得下沉施工中不会错位、偏移；

S8、在步骤S3所述的沉井操作基座3上设置竖向顶推装置12，并将竖向顶推装置12的输出端向下伸出对准竖井分块结构6上端；

S9、对竖井分块结构6进行轴向定位，使竖井分块结构6能够保持竖直并且与基坑、刃脚保持同轴，再通过竖向顶推装置12的向下顶进，提高了构件沉降速度；

S10、为了提高下沉效率，在基坑1内进行土方发掘，并通过步骤S8所述的竖向顶推装置12推动步骤S9中的竖井分块结构6下沉，同时刃脚5向下切削土体，竖井分块结构6推动刃脚下沉切削土体达到挖掘竖井的目的，切削出的土体运转到堆放处；其他实施例中，可通过刃脚5和竖井分块结构6的自重沉降使刃脚5和竖井分块结构6向下沉；

S11、在步骤S10进行的同时，在竖井分块结构6与波纹管2之间填充自适应滑材14，本实施例中，自适应滑材14可以是减磨泥浆或置换泥浆或触变泥浆，在进行推进竖井分块结构6施工过程中，将自适应滑材14注入竖井分块结构6与波纹管2的间隙之中减小摩擦，使下沉施工更快速。

S12、在上述的竖井分块结构6下沉结束后，继续在步骤S11中的竖井分块结构6上再密封连接一个竖井分块结构6，该步骤中，在环形防水凹槽内放置密封条后再将一个竖井分块结构6与步骤S11所述的竖井分块结构6通过承插口11连接；

S13、在基坑1内进行土方发掘，并通过步骤S8所述的竖向顶推装置12推动竖井分块结构6提高管节构件沉降速度，竖井分块结构6下沉推动刃脚5下沉切削土体达到挖掘竖井的目的，此外竖井分块结构6上设有吊耳15便于吊装，在吊装就位后可将吊耳15割除；

S14、重复步骤S12和S13，连接一个竖井分块结构6后，在基坑1内进行土方发掘，并通过竖向顶推装置12推动最上面的一个竖井分块结构6以使下面的竖井分块结构6以及刃脚5下沉后，直至竖井分块结构6连接完成，并通过竖向顶推装置12推动竖井分块结构6使得刃脚5下放到指定标高位置处，则整个竖井构件的下沉施工完成；

S15、在上述刃脚5到达竖井指定标高位置后，在竖井底部现浇混凝土底座

17填充刃脚内侧的空间，对竖井封底施工将井低完全固结封闭，形成坚固的竖井结构；

S16、拆除竖向顶推装置12；

S17：在步骤S14施工完成后位于最上面的竖井分块结构6上安装收口圈8；

S18：拆除锁口圈梁4、沉井操作基座3和波纹管2，本实施例中，波纹管2为整体的环形结构，须在安装收口圈8后依次拆除锁口圈梁4、沉井操作基座3和波纹管2；

S19：在步骤S18中的收口圈8上安装井盖9；

S20：在步骤S18和S19进行的同时，在竖井外侧回填土至密实保证竖井周围的土体硬实牢固，其他实施例中，也可在收口圈8上安装井盖9后拆除拆除锁口圈梁4、沉井操作基座3和波纹管2。

实施例2，其与实施例1的区别在于，如图7所示，所述竖井分块结构6上设有洞口，该洞口用于连接管道或设置顶进装置，竖井分块结构6在预制过程中可根据需要连接的管道个数和直径预留单洞口、双洞口、三洞口或四洞口，然后洞口的外侧洞门采用素混凝土填充。在竖井下沉施工结束后，用于连接管道时，将洞口上的素混凝土拆除，能够减少设置管道对构件的影响，竖井分块结构6上还可根据现场需求预埋螺栓孔、注浆孔、吊装部等，本实施例中，竖井分块结构6上预留有双洞口用于连接管道。

实施例3，其与实施例2的区别在于，如图8所示，竖井作为盾构始发井，需要竖井作为顶进装置16的支撑，使得竖井实现多功能目的。上述顶进装置16伸入洞口中支撑在竖井内，该顶进装置为隧道施工中常用的顶进装置。为了保证顶进过程中该竖井的强度，需在顶进施工结束后才拆除护壁式支护结构；则所述步骤S16~S18为如下步骤：S16：拆除竖向顶推装置12；S17：在竖井内设置顶进装置16进行顶进施工；S18：顶进施工结束后，拆除锁口圈梁4、沉井操作基座3和波纹管2；S19：在最上面的竖井分块结构6上安装收口圈8，在收口圈8上安装井盖9。

实施例4，其与实施例1的区别在于，刃脚5为钢筋混凝土结构。

实施例5，其与实施例1的区别在于，刃脚5和竖井分块结构6通过螺栓连接。

实施例6，其与实施例5的区别在于，竖井分块结构6之间的连接也采用螺栓和防水密封条进行密封连接。

实施例7，其与实施例5的区别在于，所述步骤S6和S7为如下步骤：S6、先在基坑1外侧将刃脚5和竖井分块结构6通过螺栓和防水密封条密封连接后，S7、再将刃脚5和竖井分块结构6整体吊装进入基坑1安装。

实施例8，其与实施例1的区别在于，波纹管2为拼接而成的结构。

实施例9，其与实施例8的区别在于，所述步骤18中的拆除波纹管可在步骤17的安装收口圈8之前进行。

实施例10，其与实施例1的区别在于，S6：在沉井操作基座上设置竖向顶推装置，S7：将刃脚吊装至基坑内并安装在基坑底部；S8：在的刃脚上密封连接竖井分块结构，并将竖向顶推装置的输出端对准竖井分块结构。

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 (5)

1.一种竖井施工体系，其特征在于，包括竖井构件和设置在竖井构件外侧的护壁式支护结构，所述护壁式支护结构上设有竖向顶推装置（12），所述竖向顶推装置（12）的输出端与竖井构件配合；所述护壁式支护结构包括波纹管（2），所述波纹管（2）外侧设有沉井操作基座（3）；所述沉井操作基座（3）上端设有锁口圈梁（4）；所述沉井操作基座（3）内设有与波纹管（2）契合的波纹内壁，且所述沉井操作基座（3）与波纹管（2）螺栓连接；

竖井施工体系的施工方法，包括以下步骤：

S1、开挖基坑（1）；

S2、将波纹管（2）吊装至基坑（1）内并安装在基坑（1）内壁上；

S3、在波纹管（2）上安装沉井操作基座（3）；

S4、在波纹管（2）和沉井操作基座（3）外侧回填土；

S5、在沉井操作基座（3）上安装锁口圈梁（4）；

S6、将刃脚（5）吊装至基坑（1）内并安装在基坑（1）底部；

S7、在刃脚（5）上密封连接一个竖井分块结构（6）；

S8、在沉井操作基座（3）上设置竖向顶推装置（12），并将竖向顶推装置

（12）的输出端对准竖井分块结构（6）；

S9、对竖井分块结构（6）进行轴向定位；

S10、在基坑（1）内进行土方挖掘，并通过竖向顶推装置（12）推动竖井分块结构（6）下沉；

S11、在步骤S10进行的同时，在竖井分块结构（6）与波纹管（2）之间填充自适应滑材（14）；

S12、在步骤S11中所述竖井分块结构（6）上再密封连接一个竖井分块结构（6）；

S13、在基坑（1）内进行土方挖掘，并通过所述竖向顶推装置（12）推动竖井分块结构（6）以及刃脚（5）下沉；

S14、重复步骤S12和S13，直至竖井分块结构（6）连接完成，且刃脚（5）下放到指定标高位置处；

S15、在刃脚（5）内现浇混凝土底座（7）；

S16、拆除竖向顶推装置（12）；

S17、在位于最上部的竖井分块结构（6）上安装收口圈（8）；

S18、拆除所述锁口圈梁（4）、沉井操作基座（3）和波纹管（2）；

S19、在所述收口圈（8）上安装井盖（9）；

S20、在步骤S18和S19进行的同时，在竖井外侧回填土至密实。

2.根据权利要求1所述的竖井施工体系，其特征在于，所述沉井操作基座（3）包括若干个基座分块，若干个所述基座分块通过螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的竖井施工体系，其特征在于，相邻两个基座分块的连接面上设有相对应的定位槽（3-1），所述定位槽（3-1）内设有定位销。

4.根据权利要求1或2或3所述的竖井施工体系，其特征在于，所述锁口圈梁（4）上设有用于安装覆盖板（10）的悬伸件（4-1）。

5.根据权利要求1或2或3所述的竖井施工体系，其特征在于，所述竖井构件包括多个上下依次安装连接的竖井分块结构（6），在竖井分块结构（6）连接处均设有防水密封圈；在最下端竖井分块结构（6）上设置有刃脚（5），在竖井构件下放到指定标高位置处刃脚之间填充混凝土底座（7）。

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