CN112761644A - 一种悬浮下沉竖井成井工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种悬浮下沉竖井成井工艺，包括如下步骤：（A）开挖始发段空间和施工锁口结构，拼装或浇筑封底刃脚；（B）所述始发段空间内注入泥浆，安装潜入式挖掘机；（C）所述潜入式挖掘机开始工作，通过泥浆循环将岩土输送至地面的泥浆净化设备，所述封底刃脚和所述井壁依靠浮力漂浮于泥浆上；（D）组装或现浇新1环井壁，安装压力管道和钢丝绳；（E）所述压力管道与所述井壁环向空间内注水，使所述井壁下沉；（F）取出所述潜入式挖掘机，向井底浇筑封底混凝土，壁后空间充填水泥砂浆固井；（G）抽出泥浆和水，拆除所述压力管道和所述张拉钢丝绳；（H）封闭所述封底刃脚孔洞，对所述封底刃脚与所述封底混凝土间注浆封水。
Description
技术领域
本发明涉及市政施工技术领域，具体地说是一种悬浮下沉竖井成井工艺。
背景技术
目前地下井筒式车库和集水井等市政深竖井多为人工开挖方式，在含水地层施工止水帷幕成本高、难度大和工期长；采用钻井法施工设备体积大，预制井壁所需场地面积大；在大直径深竖井施工时，悬吊井壁下沉技术的悬吊重量较大，技术难度大。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种悬浮下沉竖井成井工艺，潜入式挖掘机掘进的同时，井壁漂浮下沉，且潜入式挖掘机在井壁漂浮下沉的过程中能够取出检修，井壁下沉到位后潜入式挖掘机也能够回收。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
1.一种悬浮下沉竖井成井工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（A）开挖始发段空间(15)，施工锁口结构(13)，拼装或浇筑封底刃脚(2)，在所述封底刃脚(2)四周施工最底1环井壁(3)，所述最底1环井壁(3)底部与所述封底刃脚(2)浇筑为一体；
（B）所述封底刃脚(2)中心插入搅拌吸泥器，向所述始发段空间(15)内注入泥浆的同时，挖掘潜入式挖掘机(1)的安装空间，完成后取出搅拌吸泥器，在所述始发段空间(15)内，所述封底刃脚(2)中部孔洞正下方，安装所述潜入式挖掘机(1)，并检测所述潜入式挖掘机(1)工作是否正常，在所述封底刃脚(2)中心的预埋法兰(16)上安装压力管道；
（C）所述潜入式挖掘机(1)开始工作，通过泥浆循环将挖掘破碎的岩土输送至地面的泥浆净化设备，所述潜入式挖掘机(1)开挖直径大于井壁(3)直径，形成壁后空间(6)，随着掘进深度的增加，所述封底刃脚(2)、所述压力管道和所述井壁(3)依靠浮力漂浮于泥浆上，然后在封底刃脚(2)上放置配重块进行调平；
（D）组装或现浇新1环所述井壁(3)，续接所述压力管道(5)，以及所述压力管道(5)与所述井壁(3)的张拉钢丝绳(4)；
（E）向所述压力管道(5)与所述井壁(3)环向空间内注水，使所述井壁(3)下沉1个段高，继续下一个掘进循环直至所述井壁(3)下沉到设计深度；
（F）所述潜入式挖掘机(1)经所述压力管道(5)提升至地面，通过所述压力管道(5)向井底浇筑封底混凝土(18)，所述封底凝固后在所述井壁(3)的所述壁后空间(6)充填水泥砂浆固井；
（G）逐步抽出所述压力管道(5)内的泥浆，以及所述压力管道(5)与所述井壁(3)间的水，拆除所述压力管道(5)和所述张拉钢丝绳(4)；
（H）封闭所述封底刃脚(2)孔洞，安装所述封底刃脚(2)与所述封底混凝土(18)的连接钢筋，并对所述封底刃脚(2)与所述封底混凝土(18)间注浆封水。
2.上述一种悬浮下沉竖井成井工艺，其特征在于，在步骤（A）中：所述始发段空间(15)挖掘时，挖掘的土层锥度与所述封底刃脚(2)相同，拼装所述封底刃脚(2)四周护铁，绑扎钢筋笼，安装内层模板，浇筑混凝土形成所述封底刃脚(2)，连接所述封底刃脚(2)钢筋笼与最底一环所述井壁(3)钢筋，制作最底一环所述井壁(3)。
3.根据权利要求1所述的一种悬浮下沉竖井成井工艺，其特征在于，所述井壁(3)能够用混凝土现浇的形式，也能够用钢筋混凝土预制拼装的形式，也可以用钢板拼装的形式。
4.上述一种悬浮下沉竖井成井工艺，其特征在于，在步骤（B）中：地层为土、淤泥和砂层时，所述潜入式挖掘机(1)配套搅拌吸泥泵作为挖掘工具；地层为卵石层或岩层时，所述潜入式挖掘机(1)配套铣槽器和泥浆泵掘进。
5.上述一种悬浮下沉竖井成井工艺，其特征在于，在步骤（D）中：所述潜入式挖掘机(1)需要检修和更换挖掘工具时，经由所述压力管道(5)提升至地面，检修和更换挖掘工具结束后，经由所述压力管道(5)下放至所述封底刃脚(2)的支撑梁上。
6.上述一种悬浮下沉竖井成井工艺，其特征在于，在步骤（D）中：在所述井壁(3)外侧的所述壁后空间(6)内间隔3-5个段高，安装一组所述导向靴(8)。
7.上述一种悬浮下沉竖井成井工艺，其特征在于，在步骤（H）中：所述封底刃脚(2)底部四周施工集水坑(17)。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
由于市政深竖井的施工场地受限，要求工期短，且对沉降和对噪音要求较高，且对施工成本敏感。通过采用泥浆护壁的方式可以避免施工止水帷幕，节约止水帷幕的成本和工期。但采用钻井法，需要先钻进井筒，再将预制井壁(3)沉入钻好的井筒中，需要的场地比较大。因此本发明设计的悬浮下沉竖井成井工艺，能够在井壁(3)悬浮下沉过程中掘进，相比钻井法节约了场地和工期，相比井壁(3)悬吊下沉方案简化了井壁(3)提升系统。
在10米以上大直径水淹沉井施工过程中，一方面由于井壁(3)在泥浆中的重量往往超过1000吨，对提升系统的压力较大。而如果不采用提升系统，井壁(3)直接坐落于井底，则井壁(3)易发生偏斜，造成井壁(3)下沉不顺畅，甚至造成井壁(3)报废。而在人员相对密集的市政工程中采用钻井法先钻进后沉井的工艺，钻进后的井筒仅靠泥浆护壁，一旦发生坍塌，则无法控制周边沉降。因此本发明设计的悬浮下沉竖井成井工艺，能够在掘进过程中井壁(3)悬浮下沉，开挖过程中井壁(3)对周围土层有一定的支护作用。
井壁(3)漂浮下沉过程中掘进，液下的机械设备不易维护，挖掘工具损坏后，现有方法为通过潜水员下井水下维修。且井壁(3)下沉到位后机械设备不易回收，因此本发明设计的悬浮下沉竖井成井工艺，能够通过压力管道(5)将液下的机械设备提升至地面进行维护和回收。
附图说明
图1本发明步骤A中始发段空间开挖和施工锁口结构示意图；
图2本发明步骤A中封底刃脚和最底环井壁结构示意图；
图3本发明步骤B中注入泥浆示意图；
图4本发明步骤B中安装潜入式挖掘机示意图；
图5本发明步骤F中潜入式挖掘机提升至地面示意图；
图6本发明步骤F中浇筑封底混凝土示意图；
图7本发明步骤G中抽水和泥浆以及拆除压力管道示意图；
图8本发明步骤G中压力管道拆除后结构示意图；
图9本发明步骤H中封闭封底刃脚孔和集水坑示意图；
图10本发明步骤E中正常掘进时的井内结构示意图。
图中附图标记表示为：1-潜入式挖掘机；2-封底刃脚；3-井壁；4-张拉钢丝绳；5-压力管道；6-壁后空间；7-管路；8-导向靴；9-水位；10-注水管；11-泥浆液位；12-返浆管；13-锁口结构；14-潜入式挖掘机固定装置；15-始发段空间；16-预埋法兰；17-集水坑；18-封底混凝土。
具体实施方式
如图1-10所示，本实施例悬浮下沉竖井成井工艺，包括如下步骤：
A、始发段空间施工和封底刃脚安装
如图1所示，首先用挖掘机开挖所述始发段空间(15)和所述锁口结构(13)浇筑空间，绑扎所述锁口结构(13)钢筋笼，支模，浇筑锁口结构(13)混凝土，完成锁口结构(13)施工，并在锁口结构(13)上安装提升设备。然后如图2所示，通过拼装或浇筑的形式浇筑所述封底刃脚(2)，所述井壁(3)底部与所述封底刃脚(2)钢筋绑扎后与所述封底刃脚(2)浇筑为一体，做好防水。
B、安装潜入式挖掘机
如图3所示，用挖掘机在所述封底刃脚(2)下方开挖潜入式挖掘机(1)的安装空间，向所述始发段空间(15)和所述潜入式挖掘机(1)安装空间内注入泥浆，在所述始发段空间(15)内正对所述封底刃脚(2)孔洞安装潜入式挖掘机(1)，如图4所示，检测所述潜入式挖掘机(1)工作是否正常。
C、掘进和井壁悬浮
如图10所示，所述潜入式挖掘机(1)开始工作，通过搅拌式吸泥器或铣槽器挖掘岩土，通过泥浆循环将挖掘下的岩土输送至地面的泥浆净化设备，泥浆净化设备净化泥浆后返回井筒，泥浆净化设备分离出来的岩土通过车辆运输至处理场地，随着掘进深度的增加，所述封底刃脚(2)和所述井壁(3)依靠自身浮力漂浮于泥浆上。组装或现浇新1环井壁(3)，安装压力管道(5)，以及所述压力管道(5)与所述井壁(3)的张拉钢丝绳(4)，所述压力管道(5)与所述封底刃脚(2)的通孔法兰(16)连接。所述压力管道(5)与所述井壁(3)环向空间内注入一定量的水，使所述井壁(3)下沉1个段高，水的重量与1个段高井壁(3)重量的和，跟下沉1个段高排出的泥浆重量相等，继续下一个掘进循环，直至所述井壁(3)下沉到设计深度。
D、成井前的整备
如图5所示，所述潜入式挖掘机(1)经所述压力管道(5)提升至地面，然后如图6所示，通过所述压力管道(5)向井底浇筑封底混凝土(18)，最后如图7所示，所述封底凝固后在所述井壁(3)壁后空间(6)充填水泥砂浆固井，并逐步抽出所述压力管道(5)内的泥浆，以及所述压力管道(5)与所述井壁(3)间的水，拆除所述压力管道(5)和所述张拉钢丝绳(4)，形成如图8所示的井筒结构。封闭所述封底刃脚(2)孔洞，对所述封底刃脚(2)与所述封底混凝土(18)间注浆封水，并将二者相连作为抗浮结构，最后进行井底永久结构施工，如图9所示。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种悬浮下沉竖井成井工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（A）开挖始发段空间(15)，施工锁口结构(13)，拼装或浇筑封底刃脚(2)，在所述封底刃脚(2)四周施工最底1环井壁(3)，所述最底1环井壁(3)底部与所述封底刃脚(2)浇筑为一体；
（B）所述封底刃脚(2)中心插入搅拌吸泥器，向所述始发段空间(15)内注入泥浆的同时，挖掘潜入式挖掘机(1)的安装空间，完成后取出搅拌吸泥器，在所述始发段空间(15)内，所述封底刃脚(2)中部孔洞正下方，安装所述潜入式挖掘机(1)，并检测所述潜入式挖掘机(1)工作是否正常，在所述封底刃脚(2)中心的预埋法兰(16)上安装压力管道；
（C）所述潜入式挖掘机(1)开始工作，通过泥浆循环将挖掘破碎的岩土输送至地面的泥浆净化设备，所述潜入式挖掘机(1)开挖直径大于井壁(3)直径，形成壁后空间(6)，随着掘进深度的增加，所述封底刃脚(2)、所述压力管道和所述井壁(3)依靠浮力漂浮于泥浆上，然后在封底刃脚(2)上放置配重块进行调平；
（D）组装或现浇新1环所述井壁(3)，续接所述压力管道(5)，以及所述压力管道(5)与所述井壁(3)的张拉钢丝绳(4)；
（E）向所述压力管道(5)与所述井壁(3)环向空间内注水，使所述井壁(3)下沉1个段高，继续下一个掘进循环直至所述井壁(3)下沉到设计深度；
（F）所述潜入式挖掘机(1)经所述压力管道(5)提升至地面，通过所述压力管道(5)向井底浇筑封底混凝土(18)，所述封底凝固后在所述井壁(3)的所述壁后空间(6)充填水泥砂浆固井；
（G）逐步抽出所述压力管道(5)内的泥浆，以及所述压力管道(5)与所述井壁(3)间的水，拆除所述压力管道(5)和所述张拉钢丝绳(4)；
（H）封闭所述封底刃脚(2)孔洞，安装所述封底刃脚(2)与所述封底混凝土(18)的连接钢筋，并对所述封底刃脚(2)与所述封底混凝土(18)间注浆封水。
2.根据权利要求1所述的一种悬浮下沉竖井成井工艺，其特征在于，在步骤（A）中：所述始发段空间(15)挖掘时，挖掘的土层锥度与所述封底刃脚(2)相同，拼装所述封底刃脚(2)四周护铁，绑扎钢筋笼，安装内层模板，浇筑混凝土形成所述封底刃脚(2)，连接所述封底刃脚(2)钢筋笼与最底一环所述井壁(3)钢筋，制作最底一环所述井壁(3)。
3.根据权利要求1所述的一种悬浮下沉竖井成井工艺，其特征在于，所述井壁(3)能够用混凝土现浇、钢筋混凝土预制拼装和钢板拼装的形式。
4.根据权利要求1所述的一种悬浮下沉竖井成井工艺，其特征在于，在步骤（B）中：地层为土、淤泥和砂层时，所述潜入式挖掘机(1)配套搅拌吸泥泵作为挖掘工具；地层为卵石层或岩层时，所述潜入式挖掘机(1)配套铣槽器和泥浆泵掘进。
5.根据权利要求1所述的一种悬浮下沉竖井成井工艺，其特征在于，在步骤（D）中：所述潜入式挖掘机(1)需要检修和更换挖掘工具时，经由所述压力管道(5)提升至地面，检修和更换挖掘工具结束后，经由所述压力管道(5)下放至所述封底刃脚(2)的支撑梁上。
6.根据权利要求1所述的一种悬浮下沉竖井成井工艺，其特征在于，在步骤（D）中：在所述井壁(3)外侧的所述壁后空间(6)内间隔3-5个段高，安装一组所述导向靴(8)。
7.根据权利要求1所述的一种悬浮下沉竖井成井工艺，其特征在于，在步骤（H）中：所述封底刃脚(2)底部四周施工集水坑(17)。
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