CN114370056B - 严寒冻土地区沉井下沉的施工方法、装置、终端、介质 - Google Patents
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Abstract
本发明属于沉井施工技术领域，公开了一种严寒冻土地区沉井下沉的施工方法、装置、终端、介质，结合地勘资料查明地下水的温度、分布变化情况和水量情况；计算确定沉井周边恒温沟槽的宽度和深度，确定供水量；确定深井数量，确定深井泵、排水泵的参数；沟槽尾部设置排水泵和排水管，及时排出地下水；排水管外壁铺设有伴热带，确保管道内不冻结。本发明利用地下水有一定温度并可以保持一定恒温时间的特点，通过不断补充、循环和放热对沉井井壁进行加热，可以化解沉井周边冻土的危害影响；通过排水泵与排水管结合和在排水管外壁缠绕伴热带，对管道进行加热，可以防止管道被冻住，避免地下水的冻结，减小冻害对沉井下沉施工的影响。
Description
技术领域
本发明属于沉井施工技术领域，尤其涉及一种严寒冻土地区沉井下沉的施工方法、装置、终端、介质。
背景技术
目前，在北方冬季严寒时期，由于每年的封冻期时间较长，一般很少使用沉井这种施工工艺来进行泵房地下基础结构或者顶管、盾构工作竖井来进行施工，这主要是因为由于冬季地层冻害严重，冻土深度较大，当冻土中原来含水较多时，或地下水位较高时，冻土会在井壁四周产生严重的膨胀，在此期间进行沉井施工时，冻土很容易将沉井四周的井壁冻胀住出现“抱死”现象，使沉井下部即使都挖空时，沉井也无法下沉，以前一直没有很好的解决办法，因此，沉井法施工一直被北方寒冷地区所排斥，该技术在北方地带一直得不到推广。
后来经过研究发现，深层地下水有一定温度并可以保持一定的恒温时间，通过不断地补充和循环，可以化解沉井周边冻土的危害，通过一定的技术手段来实现所述的补充、循环、放热过程，通过实例应用。因此，亟需一种新的、严寒冻土地区沉井下沉的施工方法，以弥补现有技术的缺陷。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)在北方冬季严寒时期无法进行沉井下沉施工。
(2)在北方冬季进行沉井施工时，容易遇到冻土严重冻涨的现象，会出现“抱死”现象，影响施工进度。
(3)冻害严重时，冻土的膨胀作用会使井壁破坏，对工程项目造成损失。
解决以上问题及缺陷的难度为：采用常规的措施和方法如井内加热、井外采用鉆爆开挖沟槽、沟槽内草料焖烧加热、沟槽内填充保温材料等，都无法阻止寒冷空气对地下冻深的加剧，案例项目起始尝试过很多方法，也没解决冻害问题，要保证沉井能够正常下沉，难度较大。
解决以上问题及缺陷的意义为：解决上述问题，能够彻底实现冬季冻土严重的地区沉井正常下沉，既能保证施工工期，又能够确保沉井的连续下沉，避免出现沉井倒挂现象导致的塌方、管涌等灾害，保证井内施工人员和设备的安全。该工法在技术上实现了冻土地区沉井的安全、快捷、高效等特点，为该技术在这类地区推广应用又创造了一个条件，对加快工程项目建设提供了助力。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种严寒冻土地区沉井下沉的施工方法、装置、终端、介质。
本发明是这样实现的，一种严寒冻土地区沉井下沉的施工方法，所述严寒冻土地区沉井下沉的施工方法包括：
利用地下水有一定温度且保持一定恒温时间的特点，通过不断补充、循环和放热，对沉井井壁进行加热，化解沉井周边冻土的危害影响；通过将排水泵与排水管结合，并在排水管外壁缠绕伴热带，对管道进行加热，防止管道被冻住；如此循环往复，避免地下水冻结，实现严寒冻土地区沉井下沉施工。
进一步，所述严寒冻土地区沉井下沉的施工方法具体包括：利用地下水有一定温度且保持一定恒温时间的特点，收集相关数据进行保存，用于计算和指导地下水使用操作；通过不断补充、循环和放热，利用计算机计算结果，设定相应数量的深井和深井泵，确保足够的水量能够对沉井井壁进行加热，化解沉井周边冻土的危害影响；通过计算，确定补、排流量平衡点布置排水泵及管路的大小，将排水泵与排水管结合，通过计算机模拟低温状态排水管路冻害吸热量，配置管路加热装置，并在排水管外壁缠绕伴热带，对管道进行加热，防止管道被冻住；如此对沉井周边进行循环往复的热水补充加热，避免地下水及地表土的冻结，实现严寒冻土地区沉井下沉施工。
进一步，所述严寒冻土地区沉井下沉的施工方法包括以下步骤：
步骤一，结合地勘资料查明地下水的温度、分布变化情况和水量情况；
步骤二，计算确定沉井周边恒温沟槽的宽度和深度，确定供水量；
步骤三，确定深井数量，确定深井泵、排水泵的参数；
步骤四，沟槽尾部设置排水泵和排水管，及时排出地下水；
步骤五，排水管外壁铺设有伴热带，确保管道内不冻结。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述的严寒冻土地区沉井下沉的施工方法的严寒冻土地区沉井下沉的施工装置，所述严寒冻土地区沉井下沉的施工装置，设置有：
沉井；
所述沉井外部四周开设有恒温沟槽；
所述恒温沟槽内设置有排水泵；
所述排水泵通过排水泵固定索具固定在沉井顶部；
所述恒温沟槽四周开设有深井。
进一步，所述深井内设置有深井泵，所述深井泵与抽水管连接，所述深井泵通过抽水管与恒温沟槽连通。
进一步，所述恒温沟槽内设置有隔离堤。
进一步，所述排水泵上连接有排水管，所述排水管外部设置有伴热带。
进一步，所述恒温沟槽开设在填土层，所述填土层下方为沙地层，所述沙地层下方为砂砾地层，所述砂砾地层下方为岩石地层；所述沉井贯穿所述沙地层和所述填土层，所述沉井下端开口开设在所述砂砾地层。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
利用地下水有一定温度且保持一定恒温时间的特点，收集相关数据进行保存，用于计算和指导地下水使用操作；通过不断补充、循环和放热，利用计算机计算结果，设定相应数量的深井和深井泵，确保足够的水量能够对沉井井壁进行加热，化解沉井周边冻土的危害影响；通过计算，确定补、排流量平衡点布置排水泵及管路的大小，将排水泵与排水管结合，通过计算机模拟低温状态排水管路冻害吸热量，配置管路加热装置，并在排水管外壁缠绕伴热带，对管道进行加热，防止管道被冻住；如此对沉井周边进行循环往复的热水补充加热，避免地下水及地表土的冻结，实现严寒冻土地区沉井下沉施工。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
利用地下水有一定温度且保持一定恒温时间的特点，通过不断补充、循环和放热，对沉井井壁进行加热，化解沉井周边冻土的危害影响；通过将排水泵与排水管结合，并在排水管外壁缠绕伴热带，对管道进行加热，防止管道被冻住；如此循环往复，避免地下水冻结，实现严寒冻土地区沉井下沉施工。
本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的严寒冻土地区沉井下沉的施工装置。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的严寒冻土地区沉井下沉的施工方法，解决在北方冬季冻土地区无法进行沉井下沉施工的问题，本发明利用地下水有一定温度并可以保持一定的恒温时间这一特点，通过不断地补充、循环、放热，对沉井井壁进行加热，可以化解沉井周边冻土的危害影响；通过排水泵与排水管结合和在排水管外壁缠绕伴热带，对管道进行加热，可以防止管道被冻住；如此循环往复，可以避免地下水的冻结，减小冻害对沉井下沉施工的影响；本发明能够解决了大多数北方地区冬季，零下50度以内环境下沉井下沉的问题，有很高的利用价值和推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述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是本发明实施例提供的严寒冻土地区沉井下沉的施工方法流程图。
图2是本发明实施例提供的沉井结构示意图；
图3是本发明实施例提供的沉井铺设示意图；
图中：1、沉井；2、深井；3、深井泵；4、抽水管；5、恒温沟槽；6、排水泵；7、排水泵固定索具；8、排水管；9、伴热带；10、隔难堤；11、岩石地层；12、砂砾地层；13、沙地层；14、填土层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种严寒冻土地区沉井下沉的施工方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的严寒冻土地区沉井下沉的施工方法包括以下步骤：
S101，结合地勘资料查明地下水的温度、分布变化情况和水量情况；
S102，计算确定沉井周边恒温沟槽的宽度和深度，确定供水量；
S103，确定深井数量，确定深井泵、排水泵的参数；
S104，沟槽尾部设置排水泵和排水管，及时排出地下水；
S105，排水管外壁铺设有伴热带，确保管道内不冻结。
如图2和图3所示，本发明实施例提供的严寒冻土地区沉井下沉设施设置有：
沉井1；
沉井1外部四周开设有恒温沟槽5；所述恒温沟槽5内设置有排水泵6，排水泵6通过排水泵固定索具7固定在沉井1顶部；所述恒温沟槽5四周开设有深井2。
深井2内设置有深井泵3，深井泵3与抽水管4连接，深井泵3通过抽水管4与恒温沟槽5连通；恒温沟槽5内设置有隔难堤10；排水泵6上连接有排水管8，排水管8外部设置有伴热带9；恒温沟槽5开设在填土层14，填土层14下方为沙地层13，沙地层13下方为砂砾地层12，砂砾地层12下方为岩石地层11；沉井1贯穿沙地层13和填土层14，沉井1下端开口开设在砂砾地层12。
在本发明实施例中，深井2内设有深井泵3，深井泵3通过抽水管4向恒温沟槽5内注入地下水，沉井1外侧开挖有恒温沟槽5，恒温沟槽5内设有隔离堤10和排水泵6，排水泵6通过排水管8将温度下降后的加热水排出，所述排水管8与排水泵6相连，并通过排水泵固定索具7将排水泵6固定在沉井1的顶部，便于调节排水泵6的定深；所述排水管8外部铺设有伴热带9，伴热带9，对排水管进行加热，防止排水管8长距离输送出现冻结。
本发明实施例提供的严寒冻土地区沉井下沉的施工方法是在沉井1的外围，开挖一道深度大于当地冻土深度的恒温沟槽5，并在沟槽内填筑一道隔离堤10，通过在沉井1附近鉆设的深井2，布置深井泵3和抽水管4，向恒温沟槽5内注入深层地下水，利用地下水蓄热特点，对沉井1的井壁和恒温沟槽5内部进行加热，加热水在沉井1外延井壁流动一周后，通过排水泵6和排水管路8向附近河道排出，爲了防止排水管8在排水过程中失热冻结影响排水，在排水管外壁缠绕有伴热带9对管壁进行加热。该工法通过在吉林松花江盾构竖井下沉施工中运用，在其他方法无法解决冻土对沉井井壁产生冻涨“抱死”的情况下，在室外-480C、冻土深度达到2.8m的情况下，顺利地将沉井下沉到设计深度。
下面结合工作原理对本发明的技术方案作进一步描述。
本工法的原理是利用深层地下水的蓄热特点，将深层地下水通过深井泵3从深井内抽出，让其在沉井1外壁循环加热，并隔离寒冷空气对沉井1周围土体继续冻结，通过连续不断的提供热水在恒温沟槽5内循环，一部分沿着井壁下渗防止寒冷空气通过井壁传递使冻土加深，一部分通过排水泵6和排水管路8向外界排出，使沉井1井壁获得一定的温度，降低表层冻土和与井壁接触的下层土体对井壁的冻涨作用，使沉井1获得下沉的动力。具体操作如下：
通过计算一定量的深层地下水的渗透系数、蓄热温度，预估散热的持续时间，确定深井2的数量、深度和深井泵3的相关参数，准备好排水泵6和管路8的走向等，然后在沉井1的外围，开挖一道深度大于当地冻土深度的恒温沟槽5，并在沟槽内填筑一道隔离堤10，通过在沉井1附近鉆设的深井2，布置深井泵3和抽水管4，向恒温沟槽5内注入深层地下水，利用地下水蓄热特点，对沉井1的井壁和恒温沟槽5内部进行加热，加热水在沉井1外延井壁流动一周后，通过排水泵6和排水管路8向附近河道排出，爲了防止排水管8在排水过程中失热冻结影响排水，在排水管外壁缠绕有伴热带9对管壁进行加热。
该工法只是保证沉井下沉顺利进行的一种措施工法，沉井下沉所需的井内渣土开挖、土方外运、下沉纠偏和下沉系数的保证等，不在此工法内帮助。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种严寒冻土地区沉井下沉的施工方法，其特征在于，所述严寒冻土地区沉井下沉的施工方法包括：
利用地下水能保持恒温时间的机理，通过不断补充、循环和放热，对沉井井壁进行加热，化解沉井周边的冻土；
在排水管外壁缠绕伴热带，对管道进行加热，阻止管道被冻；循环往复，进行地下水冻结，实现严寒冻土地区沉井下沉施工；
所述严寒冻土地区沉井下沉的施工方法具体包括：利用地下水有一定温度且保持一定恒温时间的特点，收集相关数据进行保存，用于计算和指导地下水使用操作；通过不断补充、循环和放热，利用计算机计算结果，设定相应数量的深井和深井泵，确保足够的水量能够对沉井井壁进行加热，化解沉井周边冻土的危害影响；通过计算，确定补、排流量平衡点布置排水泵及管路的大小，将排水泵与排水管结合，通过计算机模拟低温状态排水管路冻害吸热量，配置管路加热装置，并在排水管外壁缠绕伴热带，对管道进行加热，防止管道被冻住；如此对沉井周边进行循环往复的热水补充加热，避免地下水及地表土的冻结，实现严寒冻土地区沉井下沉施工；
所述严寒冻土地区沉井下沉的施工方法进一步包括以下步骤：
步骤一，结合地勘资料获取地下水的温度、分布变化情况和水量情况；
步骤二，计算确定沉井周边恒温沟槽的宽度和深度，确定供水量；
步骤三，确定深井数量，确定深井泵、排水泵的参数；
步骤四，沟槽尾部设置排水泵和排水管，及时排出地下水；
步骤五，排水管外壁铺设有伴热带，确保管道内不冻结。
2.如权利要求1所述的严寒冻土地区沉井下沉的施工方法，其特征在于，所述严寒冻土地区沉井下沉的施工方法包括进一步包括：
在沉井的外围，开挖一道深度大于当地冻土深度的恒温沟槽，并在沟槽内填筑一道隔离堤，通过在沉井附近鉆设的深井，布置深井泵和抽水管，向恒温沟槽内注入深层地下水，利用地下水蓄热特点，对沉井的井壁和恒温沟槽内部进行加热；加热水在沉井外延井壁流动一周后，通过排水泵和排水管路向附近河道排出，防止排水管在排水过程中失热冻结影响排水，在排水管外壁缠绕有伴热带对管壁进行加热。
3.一种应用如权利要求1～2任意一项所述的严寒冻土地区沉井下沉的施工方法的严寒冻土地区沉井下沉的施工装置，其特征在于，所述严寒冻土地区沉井下沉的施工装置，设置有：
沉井；
所述沉井外部四周开设有恒温沟槽；
所述恒温沟槽内设置有排水泵；
所述排水泵通过排水泵固定索具固定在沉井顶部；
所述恒温沟槽四周开设有深井；
所述深井内设置有深井泵，所述深井泵与抽水管连接，所述深井泵通过所述抽水管与所述恒温沟槽连通；所述恒温沟槽内设置有隔离堤；
所述排水泵上连接有排水管，所述排水管外部设置有伴热带；
所述恒温沟槽开设在填土层，所述填土层下方为沙地层，所述沙地层下方为砂砾地层，所述砂砾地层下方为岩石地层；沉井贯穿所述沙地层和所述填土层，所述沉井下端开口开设在所述砂砾地层。
4.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～2任意一项所述的严寒冻土地区沉井下沉的施工方法的控制过程。
5.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～2任意一项所述的严寒冻土地区沉井下沉的施工方法的控制过程。
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| CN106759123A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-05-31 | 石河子大学 | 消除季节冻土区冬季无冰盖、高水位运行的输水渠道冻胀破坏作用的方法 |
| CN206385558U (zh) * | 2017-01-16 | 2017-08-08 | 海南大学 | 一种多年冻土区的新型沉井减阻装置 |
| JP2018035506A (ja) * | 2016-08-29 | 2018-03-08 | 鹿島建設株式会社 | 地下構造物の施工方法 |
| CN210238549U (zh) * | 2019-06-12 | 2020-04-03 | 华东交通大学 | 一种用于冻土地区桩基施工全自动水循环温控装置 |
-
2022
- 2022-01-07 CN CN202210015632.XA patent/CN114370056B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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