CN113482054A - 适合软土地区的主动压入式竖井施工系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及适合软土地区的主动压入式竖井施工系统及方法，包括如下步骤：开挖基坑并设置竖井刃脚环；将土体挖掘机构置于基坑的底部；架设压力机构以将竖井刃脚环的底部部分压入到土体中，接着向竖井刃脚环的底部灌注浆液并利用土体挖掘机构挖掘土体从而形成泥水，再将所形成的泥水排出进而实现了井内取土；于竖井刃脚环的顶部连接一竖井预制环；利用压力机构下压竖井预制环并重复井内取土的步骤，接着继续拼装新的竖井预制环，重复该步骤直至竖井刃脚环下沉至设计深度。本发明实现了竖井的逐步下沉并置换出竖井内部的土体，在掘进开挖过程中，密闭的泥水舱具有一定的压力，能够保证开挖过程的稳定性，降低该竖井压入过程对周围地层扰动的影响。

Description

适合软土地区的主动压入式竖井施工系统及方法

技术领域

本发明涉及竖井施工技术领域，特指一种适合软土地区的主动压入式竖井施工系统及方法。

背景技术

随着城市不断发展，城市土地资源日益稀缺，城市地下空间的开发将成为未来城市发展的趋势。在城市中心建筑物密集区开挖建设大深度地下空间，往往面临施工场地狭小、周围环境复杂等情况。同时，基坑在开挖时往往会引起地下水位降低和周围土层下沉，严重时可能会引起地层塌陷，给邻近建构筑物带来严重影响。另外，市区地铁、地下高速道路及竖井风井系统等地下工程的建设往往也会受到各方面的限制而给施工带来一定困难。相比之下，压入式竖井掘进施工方法凭借竖井具有埋置深度深、整体刚度大、承载能力强等特点在许多情况下更能适应以上方面的需求，因而在地下工程施工中具有不可替代的竞争力及广泛的应用前景。但随着压入式竖井尺寸和埋深逐渐增大，传统的掘进施工方法应用在软土地区时，常会因这类土具有高含水率、低抗剪强度和低地基承载力等特性存在竖井突沉、超沉、倾斜、偏移等风险，导致周围土层扰动较大，从而制约了此类掘进施工方法的进一步推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种适合软土地区的主动压入式竖井施工系统及方法，解决现有的压入式竖井掘进施工在软土地区应用时常发生竖井突沉、超沉、倾斜及偏移等风险导致周围土层扰动较大的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种适合软土地区的主动压入式竖井施工方法，包括如下步骤：

于竖井的施工位置处开挖一设定深度的基坑；

于所述基坑内设与待施工的竖井的尺寸相适配的一竖井刃脚环，且所述竖井刃脚环的下部与所述基坑的底部之间围合形成一密闭的泥水舱；

在设置竖井刃脚环时，提供一土体挖掘机构，将所述土体挖掘机构置于所述基坑的底部并位于所述泥水舱内；

于地面上对应所述基坑处架设压力机构；

利用所述压力机构下压所述竖井刃脚环以使得所述竖井刃脚环的底部有部分压入到土体中，接着向所述泥水舱内灌注浆液并利用所述土体挖掘机构挖掘位于所述竖井刃脚环内的土体，从而使得挖掘下来的土与灌注到泥水舱内的浆液混合形成泥水，再将所形成的泥水自所述泥水舱内排出进而实现了井内取土；在利用所述土体挖掘机构挖掘土体时，向所述泥水舱内注入压缩空气以调节所述泥水舱内的压力以保证土体开挖面处于稳定状态；

待所述竖井刃脚环下压到位后，于所述竖井刃脚环的顶部连接一竖井预制环；

利用所述压力机构下压所述竖井预制环并重复井内取土的步骤，接着再于所述竖井预制环的顶部连接新的竖井预制环，重复该步骤直至所述竖井刃脚环下沉至设计深度；以及

排除所述泥水舱内的泥水，再将所述土体挖掘机构取出，接着向所述泥水舱内注入混凝土以实现封堵所述泥水舱，从而完成了主动压入式竖井的施工。

本发明的竖井施工方法采用竖井刃脚环的下部形成密闭的泥水舱，利用土体挖掘机构在该密闭的泥水舱内进行土体挖掘，通过加入到泥水舱内的浆液将挖掘的土体转化成泥浆并排出，实现了竖井的逐步下沉并置换出竖井内部的土体，在掘进开挖过程中，密闭的泥水舱具有一定的压力，能够保证开挖过程的稳定性，降低该竖井压入过程对周围地层扰动的影响。且在挖掘的过程中能够根据实际的压力情况，通过送气管向泥水舱内注入压缩空气以实时调节泥水舱内的压力，确保开挖面土层保持上下压力动态平衡，提高了施工安全性。

本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工方法的进一步改进在于，在利用所述压力机构下压所述竖井预制环时，向所述竖井刃脚环及所述竖井预制环的内部设置配重以增大施加于所述竖井刃脚环底部的下沉力。

本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工方法的进一步改进在于，在设置竖井刃脚环时，于所述竖井刃脚环的底部设置向外凸伸的环状凸台，通过所述环状凸台的设置使得所述竖井刃脚环和所述竖井预制环的外表面与土体之间形成有护壁槽；

在下压所述竖井刃脚环和所述竖井预制环时，向所述护壁槽内注入减摩泥浆以使所述减摩泥浆充满所述护壁槽。

本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工方法的进一步改进在于，在所述竖井刃脚环下沉至设计深度后，向所述护壁槽内压入置换泥浆以置换所述护壁槽内原有的减摩泥浆。

本发明还提供了一种适合软土地区的主动压入式竖井施工系统，设于挖掘形成于竖井的施工位置处且具有设定深度的基坑处，该竖井施工系统包括：

置于所述基坑内的竖井刃脚环，所述竖井刃脚环的尺寸与待施工的竖井的尺寸相一致，且所述竖井刃脚环的下部与所述基坑的底部之间围合形成一密闭的泥水舱；

置于所述基坑的底部并位于所述泥水舱内的土体挖掘机构；

架设于地面上对应所述基坑处的压力机构，通过所述压力机构可下压所述竖井刃脚环；

埋设于所述竖井刃脚环内并与所述泥水舱连通的送气管，通过所述送气管向所述泥水舱内注入压缩空气以调节所述泥水舱内的压力；

埋设于所述竖井刃脚环内并与所述泥水舱连通的送泥管，通过所述送泥管可向所述泥水舱内注入浆液；以及

埋设于所述竖井刃脚环内并与所述泥水舱连通的排泥管，通过所述排泥管可将所述泥水舱内的泥水排出。

本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工系统的进一步改进在于，所述竖井刃脚环的上部形成有配重舱，所述配重舱内设置有配重以增大施加于所述竖井刃脚环底部的下沉力。

本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工系统的进一步改进在于，所述竖井刃脚环的底部设有向外凸伸的环状凸台，通过所述环状凸台的设置使得所述竖井刃脚环的外表面与土体之间形成有护壁槽。

本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工系统的进一步改进在于，所述竖井刃脚环内埋设有压浆管，所述压浆管与所述护壁槽的底部连通，通过所述压浆管可向所述护壁槽内压入减摩泥浆。

附图说明

图1为本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工系统中的竖井刃脚环设置好后的结构示意图。

图2为本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工系统中的竖井刃脚环压入过程的结构示意图。

图3为本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工系统中竖井刃脚环之上连接好竖井预制环的结构示意图。

图4为图3所示结构压入过程的结构示意图。

图5为本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工系统中最后一节竖井预制环压入过程的结构示意图。

图6为本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工系统中最后一节竖井预制环压入完成后的结构示意图。’

图7为本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工系统中拆除压力机构的结构示意图。

图8为本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工系统完成竖井施工后的结构示意图。

图9为本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种适合软土地区的主动压入式竖井施工系统及方法，用于解决传统的压入式竖井掘进施工方法应用在软土地区时会存在竖井突沉、超沉、倾斜、偏移等风险，从而导致周围地层产生较大扰动的问题。本发明的施工系统及方法在下沉竖井刃脚环及竖井预制环时，通过压力机构对竖井刃脚环及竖井预制环施加下沉力，在下沉的过程中，还可以通过向配重舱内设置配重来增大下沉力，能够让竖井刃脚环及竖井预制环更好的下沉。进一步地，在基坑内还设置有导向结构，利用导向结构可对竖井刃脚环及竖井预制环的下沉起到导向作用。再进一步地，竖井刃脚环的下部形成有密闭的泥水舱，该密闭的泥水舱内具有一定的压力，可保证开挖过程中稳定性，且在挖掘的过程中还可以通过送气管向泥水舱内注入压缩空气以调节泥水舱内的压力，确保开挖面土层保持上下压力动态平衡，提高了施工安全性，极大程度的降低了施工对周围地层扰动的影响。下面结合附图对本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工系统及方法进行说明。

参阅图1，显示了本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工系统中的竖井刃脚环设置好后的结构示意图。下面结合图1，对本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工系统进行说明。

如图1所示，本发明的适合软土地区的主动压入式竖井施工系统设于挖掘形成于竖井的施工位置处且具有设定深度的基坑21处，该竖井施工系统包括竖井刃脚环22、土体挖掘机构23、压力机构24、送泥管25、排泥管26以及送气管27；竖井刃脚环22置于基坑21内，该竖井刃脚环22的尺寸与待施工的竖井的尺寸相一致，且竖井刃脚环22的下部与基坑21的底部之间围合形成一密闭的泥水舱221；土体挖掘机构23置于基坑21的底部并位于泥水舱221内；压力机构24架设于地面10上并对应基坑21处设置，通过压力机构24可下压竖井刃脚环22；送泥管25埋设于竖井刃脚环22内，该送泥管25与泥水舱221连通，通过送泥管25可向泥水舱221内注入浆液；排泥管26埋设于竖井刃脚环22内，该排泥管26与泥水舱221连通，通过排泥管26可将泥水舱221内的泥水排出。较佳地，向泥水舱221内注入的浆液为泥水浆液，还可以为水。送气管27埋设于竖井刃脚环22内并与泥水舱221连通，通过该送气管27向泥水舱221内注入压缩空气以调节泥水舱221内压力。较佳地，送气管27上设有开关阀，在需要向泥水舱221内送入压缩空气时才打开开关阀，在不需要送气时则关闭该开关阀。

在施工的过程中，随着竖井刃脚环22的下沉深度不断的加深，土体开挖面处的压力会不断的增大，虽然泥水舱221为密闭的空间，内部具有一定的压力能够起到稳定土体开挖面，减小承压水突涌、竖井突沉以及周边土体较大扰动的风险。但随着土体开挖面处的压力不断的增大，需要适时的开启送气管27以向泥水舱221内送入压缩空气实现对泥水舱221进行加压，通过调控泥水舱221内的压力，来保证土体开挖面处的上下压力动态平衡，能够更加确保施工的稳定性和安全性。较佳地，在泥水舱221内设有压力传感器，以检测泥水舱221内的压力，土体内的压力根据土层的深度能够计算得出，或者根据软土地区的地层勘探情况能够得知。

结合图1和图2所示，在施工时，本发明的施工系统可通过压力机构24下压竖井刃脚环22以让该竖井刃脚环22的底部有部分压入到土体11中；而后通过送泥管25向泥水舱221内注入浆液，同时利用土体挖掘机构23对位于竖井刃脚环22内部的土体进行挖掘并转化为泥水，该泥水通过排泥管26排出，待土体挖掘完成后，继续下压竖井刃脚环22，再利用土体挖掘机构23进行挖掘土体，直至该竖井刃脚环22下压到位，结合图3所示，此时可上提压力机构24，在竖井刃脚环22的顶部连接竖井预制环34，结合图4所示，接着利用压力机构24下压竖井预制环34，土体挖掘机构23进行挖土，再于竖井预制环34的顶部连接另一个竖井预制环34，如此反复直至竖井刃脚环22下沉到设计深度，将泥水舱221内的泥水排出，从而完成了主动压入式竖井的施工。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1所示，竖井刃脚环22的上部形成有配重舱222，该配重舱222内设置配重以增大施加于竖井刃脚环22底部的下沉力。

结合图4和图5所示，竖井刃脚环22上部形成的配重舱222与其下部形成的泥水舱221相隔绝，也即配重舱222和泥水舱221不连通，这样在向配重舱222内设置配重，该配重较佳为液体，加注的液体不会流入到泥水舱221内，该加注到配重舱222内的液体对竖井刃脚环22的底部施加了下沉力，能够便于压力机构24下压该竖井刃脚环22。

进一步地，在竖井刃脚环22上部连接竖井预制环34时，该竖井预制环34的内部空间与配重舱222连通，在设置的配置为液体时，加注的液体的液面高度根据竖井下沉速度而定，该加注的液体相当于配重压在了泥水舱221上，能够让泥水舱221更容易的下沉。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1和图2所示，竖井刃脚环22的底部设有向外凸伸的环状凸台223，通过该环状凸台223的设置使得竖井刃脚环22的外表面与土体之间形成有护壁槽28。环状凸台223设于竖井刃脚环22的外表面，该环状凸台223与土体相接触，能够使泥水舱221形成密闭的空间，且环状凸台223的上部即为护壁槽28，该护壁槽28的设置，能够让竖井刃脚环22的外表面与土体之间有一定的间隙。

进一步地，如图1和图2所示，竖井刃脚环22内埋设有压浆管29，该压浆管29与护壁槽28的底部连通，通过压浆管29可向护壁槽28内压入减摩泥浆，该减摩泥浆充满护壁槽28形成了包裹竖井刃脚环22外周的泥浆套33，通过设置的泥浆套33起到润滑的作用，减小了竖井刃脚环22下沉过程中的摩阻力。泥浆套33还充满了护壁槽28，对竖井刃脚环22的结构稳定性也起到了帮助。

结合图4和图5所示，竖井预制环34的尺寸与竖井刃脚环22顶部的尺寸相一致，如此压入土体11中的竖井预制环34的外周与土体11之间形成间隙，该间隙相当于接长了护壁槽28，随着竖井预制环34的下沉，可通过压浆管29向护壁槽28内补压减摩泥浆，以使得减摩泥浆能够包裹竖井预制环34的外周。

进一步地，在基坑21的口部对应护壁槽28设有密封套，通过密封套封堵护壁槽28的顶部槽口，以避免减摩泥浆向外溢出。

如图1和图2所示，本发明的竖井刃脚环22整体呈管状结构，具有顶部开口和底部开口，该竖井刃脚环22的中部设有分隔板224，通过分隔板224将竖井刃脚环22的内部空间分隔形成上部的配重舱222和下部的泥水舱221。送泥管25、排泥管26以及送气管27均埋设在分隔板224内，且均竖向设置，该送泥管25、排泥管26以及送气管27均一端连通泥水舱221，另一端连通配重舱222，随着竖井刃脚环22的不断下沉，送泥管25、排泥管26以及送气管27的顶部不断的接长，使得送泥管25、排泥管26以及送气管27的顶部位于地面10处，可与对应的设备连接。送泥管25用于向泥水舱221内送入浆液，该送泥管25可与蓄浆槽及水泵连接，排泥管26用于向外排出泥水，该排泥管26可与储浆槽连接，送气管27用于向泥水舱221内送气，该送气管27可与空气压缩机连接。

竖井刃脚环22的底部为变截面结构，竖井刃脚环22的底部的内表面为锥形面，尺寸由上至下逐渐变大。通过变截面结构的设置，能够便于竖井刃脚环22底部压入土体11中。

压浆管29埋设在分隔板224内，该压浆管29露出分隔板224顶部的部分贴设在竖井刃脚环22的内表面，压浆管29的底部位于竖井刃脚环22的外表面并形成压浆口，该压浆口靠近环状凸台223的顶面设置。压浆管29随着井刃脚环22的不断下沉而不断的接长。压浆管29的顶部位于地面10处并与地面10处设置的减摩泥浆的注浆泵连接。

竖井刃脚环22为预制结构件，直接吊至基坑21内。

为提高竖井刃脚环22底部的结构强度，在竖井刃脚环22的底部设置钢结构梁。

在又一较佳实施方式中，竖井刃脚环22的分隔板224的中部设有贯穿孔，土体挖掘机构23可自该贯穿孔处放入到泥水舱221内，在施工完成后，土体挖掘机构23还可自该贯穿孔出取出。排泥管26和送气管27固设在一安装结构上，该安装结构可安装在贯穿孔内，并与该分隔板224密封连接，在施工完成后，可将安装结构自分隔板224上拆下。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1和图4所示，基坑21施工完成后，在基坑21的底部浇筑素混凝土垫层211，并在基坑21的侧壁处施工导向结构32，该导向结构32对竖井刃脚环22及竖井预制环34起到导向作用，能够确保下沉过程中，竖井刃脚环22及竖井预制环34保持竖向状态，控制初沉阶段的水平偏差。具体地，导向结构32包括导向管321和设于导向管321顶部的加固板322，导向管321的顶部有部分伸出地面10，加固板322设于导向管321的管口处且上表面与地面10平齐。

进一步地，在挖掘基坑21之前，先于地面10处在待施工的竖井的四周搭设一圈反力桩31。反力桩31施工好之后再挖掘基坑21，施工导向结构32，导向结构32的加固板322位于反力桩31之上。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1所示，压力机构24包括支架241和设于支架241顶部的压力件242，该压力件242对应竖井刃脚环22设置，压力件242可伸缩调节，结合图2所示，通过伸长压力件242而下压该竖井刃脚环22，实现竖井刃脚环22的下沉作业。结合图3所示，在需要拼装竖井预制环34时，回缩压力件242以留出作业空间安装竖井预制环34，安装好后，结合图4所示，继续通过压力件242而下压竖井预制环34，可实现不断的将竖井预制环34压入土体11内。较佳地压力件242为千斤顶，沿竖井刃脚环22的环状端面间隔设置。支架241为框架结构，包括多个立柱和连接在立柱顶部的多个横梁，其立柱设置在加固板322上并与反力桩31相对应。

在支架241上对应基坑21的口部设有支撑件243，该支撑件243与导向管321的顶部之间有一定的距离，在压力件242回缩之前，结合图3所示，在支撑件243和导向管321之间设置连接固定块35，将连接固定块35与竖井刃脚环22连接固定，以防止压力件242回缩后竖井刃脚环22产生沉降和上移。在连接好竖井预制环34后，将压力件242抵压在竖井预制环34的顶部，此时拆除连接固定块35。后续继续拼装竖井预制环34时，在回缩压力件242之前均需设置连接固定块35，并将连接固定块35与顶部的竖井预制环34连接，以防止竖井在压力件242回缩后产生沉降和上移。

在本发明的一种具体实施方式中，土体挖掘机构23包括驱动件和与驱动件连接的刀盘，刀盘上设有多个磨削刀，驱动件与刀盘连接以驱动刀盘旋转，进而刀盘旋转带着其上的磨削刀磨削土体，进而实现土体的挖掘。该驱动件安装在一安装座上，该安装座通过一移动调节机构安装在分隔板224上，该移动调节机构能够伸缩调节和旋转调节从而调节刀盘所在的位置，以让刀盘能够将位于竖井刃脚环22内部的土体完全挖出。移动调节机构包括伸缩调节件，该伸缩调节件较佳为千斤顶，该千斤顶的活塞杆与安装座连接，通过千斤顶的伸缩可带着安装座横向移动，从而调节了安装座及刀盘的位置。在安装座和千斤顶的活塞杆之间还设有竖向压力件，该竖向压力件驱动安装座向下移动而让刀盘紧压在土体的表面从而实现土体的挖掘。伸缩调节件的端部安装在一转盘上，该转盘可通过电机齿轮驱动旋转，进而转盘的旋转带着伸缩调节件旋转，这样就能够带着刀盘旋转，从而实现调节刀盘的位置。

在基坑21的底部施工有素混凝土垫层211时，土体挖掘机构23的刀盘能够磨削去除该素混凝土垫层211，进而继续向下挖掘土体。在利用刀盘挖掘土体时，让对应竖井中部的土体挖掘深度大于对于竖井边缘的土体的挖掘深度，也即中部超挖，边缘保留部分土体。

结合图6至图8所示，在竖井预制环34完全压入到土体11内之后，此时竖井刃脚环22下沉到设计深度，向护壁槽28内压入置换泥浆以将减摩泥浆置换出来，待其凝固后能够起到固定作用。将土体挖掘机构23取出，并向泥水舱内注入混凝土进行封底作业。而后撤除配重，拆除送泥管、排泥管、送气管和压浆管，在分隔板224之上施工底板，拆除压力机构24，从而完成了竖井的施工。

本发明还提供了一种适合软土地区的主动压入式竖井施工方法，下面对该施工方法进行说明。

本发明的适合软土地区的主动压入式竖井施工方法，包括如下步骤：

如图9所示，执行步骤S101，于竖井的施工位置处开挖一设定深度的基坑；接着执行步骤S102；

执行步骤S102，于基坑内设与待施工的竖井的尺寸相适配的一竖井刃脚环，且竖井刃脚环的下部与基坑的底部之间围合形成一密闭的泥水舱；接着执行步骤S103；

执行步骤S103，在设置竖井刃脚环时，提供一土体挖掘机构，将土体挖掘机构置于基坑的底部并位于泥水舱内；接着执行步骤S104；

执行步骤S104，于地面上对应基坑处架设压力机构；接着执行步骤S105；

执行步骤S105，利用压力机构下压竖井刃脚环以使得竖井刃脚环的底部有部分压入到土体中，接着向泥水舱内灌注浆液并利用土体挖掘机构挖掘位于竖井刃脚环内的土体，从而使得挖掘下来的土与灌注到泥水舱内的浆液混合形成泥水，再将所形成的泥水自泥水舱内排出进而实现了井内取土；在利用土体挖掘机构挖掘土体时，向泥水舱221内注入压缩空气以调节泥水舱221内的压力以保证土体开挖面处于稳定状态。接着执行步骤S106；

执行步骤S106，待竖井刃脚环下压到位后，于竖井刃脚环的顶部连接一竖井预制环；接着执行步骤S107；

执行步骤S107，利用压力机构下压竖井预制环并重复井内取土的步骤，接着再于竖井预制环的顶部连接新的竖井预制环，重复该步骤直至竖井刃脚环下沉至设计深度；接着执行步骤S108；

执行步骤S108，排除泥水舱内的泥水，再将土体挖掘机构取出，接着向泥水舱内注入混凝土以实现封堵泥水舱，从而完成了主动压入式竖井的施工。

在封堵泥水舱之后撤除配重，拆除送泥管、排泥管、送气管和压浆管，在分隔板之上施工底板，拆除压力机构。

较佳地，在竖井刃脚环22内埋设送气管27，通过送气管27适时的向泥水舱221内加入压缩空气，以调节泥水舱221内的压力，让土体的开挖面处的上下压力保持动态平衡，确保施工安全。随着竖井刃脚环22的不断下沉，该送气管27的顶部不断的接长。

在本发明的一种具体实施方式中，如图5所示，在利用压力机构24下压竖井预制环34时，向竖井刃脚环22及竖井预制环34的内部设置配重以增大施加于竖井刃脚环22底部的下沉力。

竖井刃脚环22的上部形成有配重舱222，该配重舱222与泥水舱221相隔绝，从而可在形成的竖井的内部设置配重，配重较佳采用水，来增加结构上部的重量，方便竖井刃脚环22的下沉。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1所示，在设置竖井刃脚环22时，于竖井刃脚环22的底部设置向外凸伸的环状凸台223，通过环状凸台223的设置使得竖井刃脚环22和竖井预制环34的外表面与土体之间形成有护壁槽28；

在下压竖井刃脚环22和竖井预制环34时，向护壁槽28内注入减摩泥浆以使减摩泥浆充满护壁槽28。

随着竖井刃脚环22的不断下沉，不断的向护壁槽28内补充减摩泥浆，利用减摩泥浆起到润滑的作用，减小竖井刃脚环22及竖井预制环34的下沉阻力。

本发明适合软土地区的主动压入式竖井施工方法的进一步改进在于，在竖井刃脚环下沉至设计深度后，向护壁槽内压入置换泥浆以置换护壁槽内原有的减摩泥浆。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1所示，在基坑21施工好后，在基坑21的内壁处施工导向结构32，导向结构32为竖井刃脚环22提供导向作用，控制初沉阶段的水平偏差。

进一步地，基坑21施工之前，先对施工场地进行压实、整平处理，在竖井设置位置处的周围设置若干根反力桩31。基坑21的设定深度小于竖井刃脚环22的高度，在竖井刃脚环22置于基坑21内时，竖井刃脚环22的上部露在基坑21的外侧。

竖井刃脚环22上设置有送泥管25、排泥管26、送气管27以及压浆管29，送泥管25与泥水舱221连通用于向泥水舱221内灌注浆液，排泥管26与泥水舱221连通用于将泥水舱221内的泥水排出，送气管27与泥水舱221连通用于向泥水舱221内加入压缩空气，压浆管29与护壁槽28连通，用于向护壁槽28内注入减摩泥浆，随着竖井刃脚环22的不断下沉，对送泥管25、排泥管26、送气管27以及压浆管29不断的接长。

再进一步地，竖井下沉过程遵循“先压后挖”的原则，确保开挖下沉时竖井刃脚环22底部有一定入土深度。下沉过程为：先利用压力机构24将竖井刃脚环22的底部部分压入到土体11内，而后启动土体挖掘机构23对竖井刃脚环22内的土体进行开挖，挖掘下来的土与送入泥水舱221内的浆液混合形成泥水，进而通过排泥管26排出，实现了井内挖土和出土。

如图1和图2所示，利用压力机构24下压竖井刃脚环22并保持下压状态，土体挖掘机构23向下挖掘土体，两者同步进行，待竖井刃脚环22下沉到位后，结合图3所示，在地面处安装连接固定块35与竖井刃脚环22连接，回缩压力机构24，利用连接固定块35固定住竖井刃脚环，防止其产生沉降和上移，在竖井刃脚环22的顶部拼装竖井预制环34，拼装好后，拆下连接固定块35，利用压力机构24下压竖井预制环34使竖井刃脚环22与竖井预制环34一起下沉，继续利用土体挖掘结构23挖掘土体，下沉的过程中通过压浆管向护壁槽28补充减摩泥浆以减小摩擦阻力。在第一节竖井预制环34压装到位后，继续安装连接固定块34来固定竖井预制环34并在顶部拼装新的竖井预制环34，而后拆除连接固定块34并利用压力机构24下压，重复不断的在顶部连接新的竖井预制环34并不断的下沉竖井刃脚环22与竖井预制环34，直至竖井刃脚环22下沉到设计深度，结合图5所示，在下沉过程中，可向竖井内设置配重以增加下沉力。结合图6所示，竖井刃脚环22下沉到设定深度后，保持压力机构24抵压竖井预制环34，向护壁槽内压入置换泥浆以置换原有的减摩泥浆，在护壁槽28内形成填充结构37。接着将土体挖掘机构取出，并向泥水舱221内注入混凝土进行封底作业，在泥水舱221内形成封堵结构36。回缩压力机构，在竖井的顶部安装连接固定块，而后拆除压力机构24的压力件242并保留支架241，撤除配重，拆除送泥管、排泥管、送气管以及压浆管，在竖井的底部施工底板38，拆除支架和连接固定块，完成了压入式竖井的施工。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种适合软土地区的主动压入式竖井施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

于竖井的施工位置处开挖一设定深度的基坑；

于所述基坑内设与待施工的竖井的尺寸相适配的一竖井刃脚环，且所述竖井刃脚环的下部与所述基坑的底部之间围合形成一密闭的泥水舱；

在设置竖井刃脚环时，提供一土体挖掘机构，将所述土体挖掘机构置于所述基坑的底部并位于所述泥水舱内；

于地面上对应所述基坑处架设压力机构；

利用所述压力机构下压所述竖井刃脚环以使得所述竖井刃脚环的底部有部分压入到土体中，接着向所述泥水舱内灌注浆液并利用所述土体挖掘机构挖掘位于所述竖井刃脚环内的土体，从而使得挖掘下来的土与灌注到泥水舱内的浆液混合形成泥水，再将所形成的泥水自所述泥水舱内排出进而实现了井内取土；在利用所述土体挖掘机构挖掘土体时，向所述泥水舱内注入压缩空气以调节所述泥水舱内的压力以保证土体开挖面处于稳定状态；

待所述竖井刃脚环下压到位后，于所述竖井刃脚环的顶部连接一竖井预制环；

利用所述压力机构下压所述竖井预制环并重复井内取土的步骤，接着再于所述竖井预制环的顶部连接新的竖井预制环，重复该步骤直至所述竖井刃脚环下沉至设计深度；以及

排除所述泥水舱内的泥水，再将所述土体挖掘机构取出，接着向所述泥水舱内注入混凝土以实现封堵所述泥水舱，从而完成了主动压入式竖井的施工。

2.如权利要求1所述的适合软土地区的主动压入式竖井施工方法，其特征在于，在利用所述压力机构下压所述竖井预制环时，向所述竖井刃脚环及所述竖井预制环的内部设置配重以增大施加于所述竖井刃脚环底部的下沉力。

3.如权利要求1所述的适合软土地区的主动压入式竖井施工方法，其特征在于，在设置竖井刃脚环时，于所述竖井刃脚环的底部设置向外凸伸的环状凸台，通过所述环状凸台的设置使得所述竖井刃脚环和所述竖井预制环的外表面与土体之间形成有护壁槽；

在下压所述竖井刃脚环和所述竖井预制环时，向所述护壁槽内注入减摩泥浆以使所述减摩泥浆充满所述护壁槽。

4.如权利要求3所述的适合软土地区的主动压入式竖井施工方法，其特征在于，在所述竖井刃脚环下沉至设计深度后，向所述护壁槽内压入置换泥浆以置换所述护壁槽内原有的减摩泥浆。

5.一种适合软土地区的主动压入式竖井施工系统，设于挖掘形成于竖井的施工位置处且具有设定深度的基坑处，其特征在于，所述竖井施工系统包括：

置于所述基坑内的竖井刃脚环，所述竖井刃脚环的尺寸与待施工的竖井的尺寸相一致，且所述竖井刃脚环的下部与所述基坑的底部之间围合形成一密闭的泥水舱；

置于所述基坑的底部并位于所述泥水舱内的土体挖掘机构；

架设于地面上对应所述基坑处的压力机构，通过所述压力机构可下压所述竖井刃脚环；

埋设于所述竖井刃脚环内并与所述泥水舱连通的送气管，通过所述送气管向所述泥水舱内注入压缩空气以调节所述泥水舱内的压力；

埋设于所述竖井刃脚环内并与所述泥水舱连通的送泥管，通过所述送泥管可向所述泥水舱内注入浆液；以及

埋设于所述竖井刃脚环内并与所述泥水舱连通的排泥管，通过所述排泥管可将所述泥水舱内的泥水排出。

6.如权利要求5所述的适合软土地区的主动压入式竖井施工系统，其特征在于，所述竖井刃脚环的上部形成有配重舱，所述配重舱内设置有配重以增大施加于所述竖井刃脚环底部的下沉力。

7.如权利要求5所述的适合软土地区的主动压入式竖井施工系统，其特征在于，所述竖井刃脚环的底部设有向外凸伸的环状凸台，通过所述环状凸台的设置使得所述竖井刃脚环的外表面与土体之间形成有护壁槽。

8.如权利要求7所述的适合软土地区的主动压入式竖井施工系统，其特征在于，所述竖井刃脚环内埋设有压浆管，所述压浆管与所述护壁槽的底部连通，通过所述压浆管可向所述护壁槽内压入减摩泥浆。

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