CN113338941A - 深井不排水掘进施工方法及装配式深井 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及市政工程建设领域，特别是涉及深井施工方法，更为具体的说是涉及深井不排水掘进施工方法及装配式深井，本发明将地层掘进装置固定于深井始发结构之上，通过超挖深井底部土体，使得深井获得下沉空间，随后利用深井自重进行下沉，同时本发明采用预制装配形式，预制钢筋混凝土管片进行错缝拼装，预制装配使得深井施工实现了拼‑挖沉同步。不仅能够实现在不排水的情况下施工深井。同时由于该施工方法对承压水层无破坏，因此不会造成由此产生的渗漏和突涌。同时，也可以有效控制周边地面的沉降，另外由于可以拼‑挖同步，因此大幅提高施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及市政工程建设领域，特别是涉及深井施工方法，更为具体的说是涉 及深井不排水掘进施工方法及装配式深井。
背景技术
深井是地下工程施工中常用的针对性方法。深井施工中如何有效防水即是重 要的技术问题也是施工的难点问题。现有技术中通常采用搭设止水帷幕的方法来 进行防水，具体来说是抽干深井施工范围内一定深度的地下水，然后机械开挖， 并通过外压力的施加使得深井下沉。
这种方式在富含地下水的地层中会遇到施工困难。由于富含地下水的饱水复 合地层中分布有承压水层，按照传统的施工方式，当在该承压水层中施工时会造 成地下水的渗漏甚至突涌，从而造成深井施工发生安全性问题，深井周边可能受 其影响产生沉降。
同时，由于需要通过外压力促使深井下沉，因此在面对复杂的复合地层时， 由于各个地层间的土性差别较大，因此外力作用下深井容易受阻导致深井轴线偏 移和卡滞，如果一味增大下沉压力又可能会造成井筒突沉，破坏井筒结构，影响 深井的姿态控制和施工稳定性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对饱水复合地层等复杂地层结构，提供一种 可行的施工方法，从而保证深井施工的稳定性、安全性和有效性。
为了解决上述技术问题，本发明公开了深井不排水掘进施工方法，该方法包括 以下步骤：
S1：开挖一个基坑，并在基坑的底部浇筑混凝土垫层，然后在垫层上构筑环 形的具有楔形头的深井始发结构，再在始发结构外侧与基坑内侧壁形成的空间内 浇筑钢筋混凝土承重圈梁，作为深井掘进设备基础；将深井始发结构通过钢绞线 连接至深井沉放控制系统上，所述深井沉放控制系统固定放置在承重圈梁上；
S2：将地层掘进装置固定在始发结构的内弧面；
S3：将抽浆管伸入井筒内，所述抽浆管与固定在地层掘进装置前端的出浆泵连接，利用地层掘进装置不断将地层中的土打散，打散的土与地下水混合形成泥浆， 并在出浆泵的作用下，经由抽浆管抽出；
S4：随着土浆的抽出，形成了与始发结构外弧面大小匹配的下沉空间，深井沉 放控制系统按照预设值缓慢放松钢绞线，随着钢绞线放松，深井始发结构下沉；
S5：当深井始发结构外露的顶部稍高于地面高度时，吊装预先制备的管片，并 将管片安装在深井始发结构外露的顶部；
S6：继续按照该S3中的方法制造下沉空间，并按照S4中方法不断将深井沉 放，当深井外露的顶部略高于地面高度时，吊装预先制备的管片，并将管片安装 在深井外露的顶部处；
S7：在深井与周边地层的间隙压注膨润土浆液，形成减摩-护壁层；
重复S6和S7直至所需的深井下沉深度满足需要；
S8：将深井封底；
S9：将深井顶部与承重圈梁连接，完成深井结构施工。
作为一种优选的技术方案，所述深井沉放控制系统包括油缸、绕线盘以及控制 夹片，所述油缸通过自身行程使钢绞线下放一定长度，下放到位后通过设置在油 缸中的夹片将钢绞线夹紧，防止其松动。
在一个优选的技术方案中，所述管片通过水平螺栓连接形成深井不同层面的层结构。
进一步优选地，紧邻的深井不同层面的层结构通过纵向螺栓连接。
进一步优选地，所述深井的所有管片接触面均设置有三元乙丙橡胶止水层。
在一个优选的技术方案中，管片与管片之间位于外弧面的拼缝通过聚氨酯密封胶密封。
一种装配式深井，所述深井由预制钢筋混凝土管片拼装而成。
作为一种优选的方式，所述管片为错缝拼接。
进一步优选地，所述深井所有管片接触面均设置有止水层，优选地，所述止水 层为三元乙丙橡胶止水层。
作为一种优选的技术方案，所述管片之间位于外弧面的拼缝填注有聚氨酯密封胶。
采用本发明公开的技术方案后，能够实现在不排水的情况下施工深井。同时由 于该施工方法对承压水层无破坏，因此不会造成由此产生的渗漏和突涌。同时， 也可以有效控制周边地面的沉降。
附图说明
图1-图6为本发明公开的深井不排水掘进施工方法的分步示意图。
图7为装配式深井的示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面我们结合具体的实施例对本发明进行进一步的阐述。
实施例1
结合图1至图5，在本实施中公开深井不排水掘进施工方法，该方法包括以下 步骤：
S1：如图1中所示，首先开挖一个基坑1，并在基坑的底部浇筑混凝土垫层， 然后在垫层上构筑环形的具有楔形头的深井始发结构2，再在始发结构外侧与基坑 内侧壁形成的空间内浇筑钢筋混凝土承重圈梁3，作为深井掘进设备基础；将深井 始发结构2通过钢绞线4连接至深井沉放控制系统5上，所述深井沉放控制系统5 固定放置在承重圈梁3上，如图2中所示的那样；
S2：然后将地层掘进装置6固定在始发结构的内弧面，如图2中所示；
S3：将抽浆管7伸入井筒内，所述抽浆管与固定在地层掘进装置前端的出浆泵 连接，利用地层掘进装置不断将地层中的土打散，打散的土与地下水混合形成泥 浆，并在出浆泵的作用下，经由抽浆管抽出，结合图3和图4中所示，地层掘进 装置6打散的土层范围为图中所示的始发结构以下到图中虚线内的区域；
如图3和图4所示，
S4：随着土浆的抽出，形成了与始发结构外弧面大小匹配的下沉空间，深井沉 放控制系统按照预设值缓慢放松钢绞线，随着钢绞线放松，深井始发结构下沉；
S5：当深井始发结构外露的顶部稍高于地面高度时，吊装预先制备的管片8， 并将管片安装在深井始发结构外露的顶部；
S6：继续按照该S3中的方法制造下沉空间，并按照S4中方法不断将深井沉 放，当深井外露的顶部略高于地面高度时，吊装预先制备的管片，并将管片安装 在深井外露的顶部处；
S7：在深井与周边地层的间隙压注膨润土浆液，形成减摩-护壁层9；
重复S6和S7直至所需的深井下沉深度满足需要；
S8：将深井封底；如图5中所示，深井底部10；
S9：最后将深井顶部11与承重圈梁3通过结构件12连接，完成深井结构施工， 如图6中所示。
作为一种优选的技术方案，在本实施例中所述深井沉放控制系统包括油缸13、 绕线盘14以及控制夹片15，所述油缸13通过自身行程使钢绞线4下放一定长度， 下放到位后通过设置在油缸13中的控制夹片15将钢绞线4夹紧，防止其松动， 绕线盘14在钢绞线4下放时同步旋转放松钢绞线4.
进一步地，在本实施例中还公开了装配式深井的结构，结合图7可以看到， 所述深井由预制钢筋混凝土结构作为管片拼装而成，如图7中所示所述管片采用 错缝拼接的方式，如图7中所示，所述深井所有管片接触面均设置有止水层16， 优选地，在本实施例中所述止水层为三元乙丙橡胶止水层，所述管片之间位于外 弧面的拼缝填注有聚氨酯密封胶17。结合图7可以看到，深井由管片8错缝拼 接而成，所述管片8通过水平螺栓18连接形成深井不同层面的层结构。紧邻的 深井不同层面的层结构通过纵向螺栓19连接。
结合图1-图6中所示的结构，本发明通过竖井掘进过程的不排水开挖法，保持 井筒内部水位始终略高于井筒外部地下水位，较高的水位带来的压力差可以防止 出现井底开挖面涌水或突泥，进而可有效控制周边地面沉降。超深竖井向下穿越 复合地层，过程中可通过控制地层掘进装置切削机构的扭矩以及切削转速、超挖 间隙的尺寸、吸浆泵的压力、井筒内泥浆比重使得掘进过程适应不同性质地层。 由于地层掘进装置及其机械控制原理是现有技术，并不是本发明的改进之处，在 此不再赘述。
本发明将地层掘进装置固定于深井始发结构内弧面之上，通过超挖深井底部土体，使得深井获得下沉空间，随后利用深井自重进行下沉，有效规避超深大直径 深井下沉过程中的卡滞风险。深井下沉过程中通过钢绞线与地面上均匀布置的深 井沉放控制系统连接，通过钢绞线负荷深井的有效自重，其可使深井姿态保持稳 定，并按预控值进行稳定受控下沉，完全避免突沉风险。
同时区别于现有技术中的深井建构方式，本发明采用预制装配形式，预制钢筋 混凝土管片进行错缝拼装，预制装配使得深井施工实现了拼-挖沉同步，大幅提高 施工效率。
以上所述是本发明的具体实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进 和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.深井不排水掘进施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1：开挖一个基坑，并在基坑的底部浇筑混凝土垫层，然后在垫层上构筑环形的具有楔形头的深井始发结构，再在始发结构外侧与基坑内侧壁形成的空间内浇筑钢筋混凝土承重圈梁，作为深井掘进设备基础；将深井始发结构通过钢绞线连接至深井沉放控制系统上，所述深井沉放控制系统固定放置在承重圈梁上；
S2：将地层掘进装置固定在始发结构的内弧面；
S3：将抽浆管伸入井筒内，所述抽浆管与固定在地层掘进装置前端的出浆泵连接，利用地层掘进装置不断将地层中的土打散，打散的土与地下水混合形成泥浆，并在出浆泵的作用下，经由抽浆管抽出；
S4：随着土浆的抽出，形成了与始发结构外弧面大小匹配的下沉空间，深井沉放控制系统按照预设值缓慢放松钢绞线，随着钢绞线放松，深井始发结构下沉；
S5：当深井始发结构外露的顶部稍高于地面高度时，吊装预先制备的管片，并将管片安装在深井始发结构外露的顶部；
S6：继续按照该S3中的方法制造下沉空间，并按照S4中方法不断将深井沉放，当深井外露的顶部略高于地面高度时，吊装预先制备的管片，并将管片安装在深井外露的顶部处；
S7：在深井与周边地层的间隙压注膨润土浆液，形成减摩-护壁层；
重复S6和S7直至所需的深井下沉深度满足需要；
S8：将深井封底；
S9：将深井顶部与承重圈梁连接，完成深井结构施工。
2.根据权利要求1所述的深井不排水掘进施工方法，其特征在于，所述深井沉放控制系统包括油缸、绕线盘以及控制夹片，所述油缸通过自身行程使钢绞线下放一定长度，下放到位后通过设置在油缸中的夹片将钢绞线夹紧，防止其松动。
3.根据权利要求1所述的深井不排水掘进施工方法，其特征在于，所述管片通过水平螺栓连接形成深井不同层面的层结构。
4.根据权利要求3所述的深井不排水掘进施工方法，其特征在于，紧邻的深井不同层面的层结构通过纵向螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的深井不排水掘进施工方法，其特征在于，所述深井的所有管片接触面均设置有三元乙丙橡胶止水层。
6.根据权利要求1所述的深井不排水掘进施工方法，其特征在于，管片与管片之间位于外弧面的拼缝通过聚氨酯密封胶密封。
7.一种装配式深井，其特征在于：所述深井由预制钢筋混凝土管片拼装而成。
8.根据权利要求7所述的装配式深井，其特征在于：所述管片为错缝拼接。
9.根据权利要求7所述的装配式深井，其特征在于：所述深井所有管片接触面均设置有止水层，优选地，所述止水层为三元乙丙橡胶止水层；或者作为一种优选的技术方案，所述管片之间位于外弧面的拼缝填注有聚氨酯密封胶。
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