CN115142457A - 一种水压沉箱施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水压沉箱施工方法，该方法利用潜艇平衡水压力原理，通过沉箱下部刃脚顶部的横向底板将沉箱箱体分隔为底板上仓和底板下仓两个空间，施工中采用不排地下水技术，通过水下传感器进行远程遥控水下自动挖掘机开挖沉箱底土体，在水压力作用下开挖的土成为泥浆后，通过泥浆泵再将泥浆泵入底板上仓中进行泥水分离，分离出的泥浆水通过排水泵回流到底板下仓循环利用，分离出的干泥则通过吊机挖斗排出。底板上仓根据结构高度分多次制作箱体，箱体结构是具有防水抗渗性能的钢筋混凝土结构，箱体在本身自重以及底板上仓压重荷载的作用下逐步下沉到指定深度后，再浇筑沉箱底板下仓混凝土基础。本发明的优点是实现了在有水状态下、不排地下水、不降地下水排出干泥箱体下沉的效果，不仅避免了市区长时间的噪声污染，还降低了成本和能耗，绿色低碳环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种沉箱施工方法，具体涉及一种水压沉箱施工方法，属于建筑施工技术领域。
背景技术
据了解，气压沉箱施工工艺是一种安全的地下工程施工方法，其施工原理是：在沉箱下部设置一个气密性高的钢筋混凝土结构工作室，为了避免沉箱下沉后地下水会涌入工作室，向工作室内注入压力与刃口处地下水压力相等的压缩空气，利用气体压力平衡沉箱内外水压力，形成无水的施工环境下，方便进行无人化远程遥控挖土排土，箱体在本身自重以及顶面压重的作用下逐步下沉到指定深度后，在沉箱结构面底部浇筑混凝土底板。虽然现有的气压沉箱施工方法，结构强度大，能实现大深度地下空间开发，但是对气压要求较高，为保证沉箱周围地下水不渗透到施工处，整个施工过程需要在高压空气环境中进行，又由于施工处空间较大，因此需要采用汽压泵24小时不停地向沉箱底部施工室充气。现有的气压沉箱施工法具有以下缺点：一是汽压泵功率较大，工作时间长，成本较高；二是汽压泵噪声分贝高长时间工作会造成噪声污染。
另外，现有的气压施工法，需要通过升降筒和气阀将挖掘出的弃土外运，设备费用高、效率低，工期长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种能够避免噪声污染环境，并能在沉箱内完成泥水分离的同时降低设备成本，提高设备效率，节约设备能耗，达到节水、节地、节材、环保要求的水压沉箱施工方法。
本发明解决其技术问题的技术方案如下：
一种水压沉箱施工方法，包括以下步骤：
步骤1、制作沉箱
1.1、清理整平沉箱模板装配所用的地坪至较好的持力层，建砂土胚模；在砂土胚模内预埋自动挖掘机集成设备；
1.2、根据结构高度分多次制作沉箱，首先在砂土胚模上制作沉箱底板结构，包括刃脚制作、底板制作，以便下部形成设备正常运转所需的工作空间，其次在底板制作时考虑相关设备预埋件；通过设置在沉箱刃脚顶部的底板将沉箱箱体分隔为底板上仓和底板下仓两个空间；
1.3、沉箱底板结构建造完成后，启动预埋在砂土胚模内的自动挖掘机，把建砂土胚模的材料从底板下仓挖运到蓄水管井井口排出，并把装配沉箱底板下仓的模板通过蓄水管井井口搬出后进行底板下仓及底板上仓施工设备的安装；
步骤2、沉箱下部箱体结构下沉
2.1、在设备安装完毕后，进行沉箱下部箱体结构下沉施工，首先在沉箱底部土体中央开挖一个锅底形的泥浆池，然后逐步均匀向四周扩大，泥浆池扩大过程中保留刃脚周围土体，使其挤土下沉；
2.2、自动挖掘机挖掘出的泥土与渗入底板下仓内的地下水在泥浆池混合形成泥浆，通过泥浆泵将泥浆输送至底板上仓中进行泥水分离；
步骤3、沉箱接高
由于沉箱分为多次制作，需要进行多次下沉，在沉箱下沉过程中上节沉箱箱体的箱壁与下部沉箱的箱壁进行接高，同时沉箱底板上仓内的管井也相应接高；
步骤4、沉箱后期下沉
通过调节自动挖掘机的挖掘速度以及沉箱的压重荷载来控制沉箱沉降，沉箱不断接高，刃脚下沉至距设计标高一定距离时，通过泥浆泵和排水泵控制底板下仓内的泥浆浓度，以保证后期封底施工混凝土质量；
步骤5、封底施工
将沉箱下沉至所规定的深度后，在底板下仓内浇筑地下混凝土，使得混凝土与沉箱一体化。
本发明利用潜艇平衡水压力原理，通过沉箱下部刃脚顶部的横向底板将沉箱箱体分隔为底板上仓和底板下仓两个空间，施工中采用不排地下水技术，通过水下传感器进行远程遥控水下自动挖掘机开挖沉箱底土体，在水压力作用下开挖的土成为泥浆后，通过泥浆泵再将泥浆泵入底板上仓中进行泥水分离，分离出的泥浆水通过排水泵回流到底板下仓循环利用，分离出的干泥则通过吊机挖斗排出。底板上仓根据结构高度分多次制作箱体，箱体结构是具有防水抗渗性能的钢筋混凝土结构，箱体在本身自重以及底板上仓压重荷载的作用下逐步下沉到指定深度后，再浇筑沉箱底板下仓混凝土基础。
本发明进一步完善的技术方案如下：
优选地，所述步骤1.1中，在砂土胚模内预埋自动挖掘机集成设备，包含预埋轨道以及焊接在轨道上口、用于埋入沉箱底板混凝土的锚固件，沉箱底板制作时浇筑混凝土使得自动挖掘机集成设备的预埋轨道和锚固件与沉箱底板一体成型；预埋轨道之前将自动挖掘机与轨道集成安装在一起；
所述步骤1.2中，在底板制作过程中预埋供气、照明、排水管井井口、蓄水管井井口；
所述步骤1.3中，设备安装主要包括：在底板下仓内安装泥浆泵、水下照明、距离传感器；在底板上仓内安装排水管井、蓄水管井、排水泵、电控液压泵站系统设备、传感器监控系统设备；电控液压泵站系统设备、传感器监控系统设备均安装在底板上仓内并位于地下水位以上，用于远程操控水下自动挖掘机作业；电控液压泵站系统设备的一端通过线路连接自动挖掘机的水下部分，另一端通过无线通讯信号连接沉箱外控制中心，传感器监控系统设备的一端通过线路连接水下监控设备，另一端通过无线通讯信号连接沉箱外控制中心，这样实现了远程操控水下挖掘作业；将排水管井安装在底板的排水管井井口处，并在排水管井井口的底部设有可拆卸的封盖，泥水分离时关闭封盖使得排水管井封闭，浇筑封底混凝土时打开封盖使得排水管井与底板下仓连通；在排水管井的井壁上设有滤水孔，用来分离泥水使得泥浆中的水过滤后进入排水管井内；排水泵的进口与排水管井的内腔相连，出口通过管路与蓄水管井的内腔相连，排水时排水管井内的水经排水泵输送至蓄水管井；将蓄水管井安装在底板的蓄水管井井口处，蓄水管井通过蓄水管井井口与底板下仓相连。
本发明采用砂土胚模内预埋自动挖掘机集成设备的方式，一方面降低了后期设备安装的劳动强度，提高了工作效率，另一方面能够直接利用自动挖掘机将底板下仓内的砂土挖出，无需人工开挖。
优选地，所述步骤1.3中，自动挖掘机进行挖掘作业，先将底板下仓内的砂土胚模材料通过自动挖掘机挖运至蓄水管井井口处排出，并在底板上铺设一定厚度的砂石作为泥水分离过滤层，在底板上仓内设置排水管井，排水管井内设置排水泵；泥水分离时排水管井采用封盖封闭可用于滤水，浇筑封底混凝土时可打开排水管井井口底部的封盖使其连通底板下仓用作导流井；在底板上仓内还设置用于连通底板下仓的蓄水管井，底板下仓内的泥浆泵将泥浆池的泥浆泵入底板上仓，经过泥水分离过滤层和排水管井井壁的过滤后泥、水分离，使得泥留在底板上仓内，水进入排水管井，排水管井内的水又通过排水泵输送至蓄水管井，以完成水的再循环利用；在自动挖掘机的底盘下安装泥浆泵硬管并且泥浆泵硬管通过连接软管连接泥浆泵，使得泥浆泵可被自动挖掘机挖斗带着移动，泥浆泵的输泥软管穿过蓄水管井后进入底板上仓内。
优选地，所述步骤2.1中，进行沉箱下部箱体结构下沉施工时，首先通过远程遥控自动挖掘机在沉箱底部土体的中央开挖一个锅底形的泥浆池，然后逐步均匀向四周扩大泥浆池，通过安装在底板下仓内的声呐成像系统和距离传感器控制挖掘机工作进程以保留刃脚周围土体，使其挤土下沉；下沉过程中，在沉箱下部箱体结构外地面四周布置有若干个限位桩，以保证箱体下沉的垂直度。
优选地，所述步骤2.2中，自动挖掘机工作过程中确保箱体内水位不低于箱体外水位，以确保箱体平衡稳定，进而确保周边建筑物地下水位平衡稳定。
通过动态调控泥浆泵、排水泵来控制底板上仓内泥浆的重量及压重荷载，进而动态平衡底板下仓的水压力以控制沉箱下沉，通过设置在蓄水管井内的水位传感器确保箱体内蓄水管井的水位不低于箱体外水位，以确保箱体平衡稳定，进而确保周边建筑物地下水位平衡稳定。
优选地，所述步骤4还包括：泥浆在沉箱底板上仓中通过排水管井进行泥、水分离，分离出的水先通过排水泵排入蓄水管井，进而流入底板下仓以便于循环利用，分离出的干泥通过吊机挖斗排出。
优选地，所述排水管井井口的截面呈上宽下窄的喇叭状，在所述排水管井内设置有可提升的钢漏斗，用来浇筑混凝土。
优选地，所述步骤5中，在封底施工前，清理底板下仓的混凝土结构表面，整理锅底形土体，通过循环处理并控制泥浆水密度至符合要求后，将自动挖掘机的水下部分分拆后经蓄水管井井口由吊机吊出，同时将泥浆泵从底板下仓经蓄水管井吊出，将排水泵从排水管井吊出后吊入蓄水管井，用来将蓄水管井的水排出沉箱，打开排水管井底部的封盖将钢漏斗的直管部送入底板下仓，使得钢漏斗的漏斗部卡固在排水管井井口处，直管部自动下垂到底板下仓中；
封底施工时，填充混凝土通过钢漏斗进入底板下仓，填充混凝土挤压底板下仓中的泥浆水，此时的泥浆水需通过吊入蓄水管井内的排水泵泵到箱体外部，填充混凝土满足要求后，底板上仓内的干泥通过吊机挖斗排出沉箱外。
优选地，所述水下自动挖掘机包括挖臂系统、远程遥控系统、电控液压系统、声呐成像系统、泥浆泵送系统、轨道预埋系统、滚轮、支撑部件和液压刹车机构，所述轨道预埋系统包括截面为工字形状的轨道，在所述轨道的两侧分别设置有滚轮，所述滚轮通过支撑部件与挖掘机底盘连接，所述支撑部件包括支撑板和连接板，所述支撑板与滚轮连接，所述连接板的一端连接支撑板，另一端连接挖掘机底盘；所述液压刹车机构安装在挖掘机底盘上，所述液压刹车机构包括液压油缸和刹车片，所述刹车片设于液压油缸的活塞杆上并且所述液压油缸的活塞杆朝向轨道布置。
本发明在底板下部安装自动挖掘机的水下部分，在底板下仓内安装泥浆泵；在底板上仓空间内安装布置蓄水管井，排水管井，自动挖掘机的电控液压泵站系统设备，传感器监控系统设备等；箱体沉入地底后地下水会从刃脚底部涌入底板下仓，地下水充满底板下仓后会在地下水压力作用下进入蓄水管井并蓄水至同沉箱箱体外地下水位高度一致。蓄水管井与底板下仓相通，与底板上仓互不相通，排水管井同蓄水管井互不相通但通过排水泵及管路相连，排水管井具有过滤底板上仓内泥浆的功能。箱体下沉首先是下部箱体结构压重下沉；再次是标准箱体接高压重下沉；最后是顶部箱体后期压重下沉，通过调节自动挖掘机的挖掘速度以及箱体的压重荷载来平衡底板下仓内的水压力进而控制箱体沉降，箱体不断下沉；待箱体沉至所规定的深度后，在底板下仓内浇筑地下混凝土，使得地下混凝土与箱体结合成一体。本发明的水压沉箱施工方法，与传统的气压沉箱施工方法相比，在保留了箱体容易纠偏和控制下沉速度，可以防止突沉、超沉，周边地层沉降小，对环境影响小等优点外，水压沉箱法将箱体底板上仓空间用作沉淀池，底板下仓空间用作泥浆池，节约了施工场地，更有利于环保；泥浆泵将底板下仓中的泥浆抽到底板上仓用作压重何载，节约了施工用水；水压沉箱法在底板上仓内设置了连通底板下仓确保地下水位不降低的蓄水管井和不连通底板下仓通过管井降水法进行泥水分离的排水管井，排水管井分离出的泥浆水通过排水泵抽入蓄水管井再循环回到底板下仓，分离出的干泥则通过吊机挖斗排出箱体。水压沉箱法施工无需配置专门的高压气体泵向工作室内充入高压气体以形成高压工作环境，也无需配置气压沉箱法中的人工舱、材料舱、升降筒和气闸等设备，无需配有医疗舱、减压舱等人员生命保障系统。本发明通过电控液压泵站系统和传感器监控系统远程控制水下无人挖掘作业，从挖土成泥再经泥水分离后排土以及下部箱体下沉开始，箱体混凝土的浇筑，挖土成泥再经泥水分离后排土，箱体下沉，就形成了一个工作循环，实现了在有水状态下、不排地下水、不降地下水排出干泥箱体下沉的效果，不仅避免了市区长时间的噪声污染，还降低了成本和能耗，绿色低碳环保。
本发明利用沉箱独有的底板上仓空间和底板下仓空间，将底板下仓挖出的土变成泥浆后通过泥浆泵泵入底板上仓空间，底板上仓的泥浆被泥水分离的同时又起到了沉箱下沉压重荷载的作用，实现了“四节一环保”绿色施工。本发明在沉箱底板上仓内布置了排水管井，排水管井是利用降水过滤泥浆的设备，过滤出的泥浆水可通过排水泵泵入蓄水管井进行循环利用，过滤出的干泥通过吊机挖斗排出。本发明在沉箱底板上仓内布置了蓄水管井，蓄水管井没有蓄水时是设备和材料进出底板下仓的通道，蓄水时是泥浆分离出的水再循环利用的通道。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明中本发明中水压沉箱施工方法的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明中沉箱底板结构的示意图。
图4为本发明中封底施工的结构示意图。
图5为本发明中底板下仓填入混凝土的示意图。
图6为本发明中挖掘机行走装置的横向剖视图。
图7为本发明中挖掘机的机械臂水平状态示意图。
图8为本发明中挖掘机的机械臂垂直状态示意图。
图9为本发明中主动滚轮的安装示意图。
图10为本发明中从动滚轮的安装示意图。
图中：1.箱体外限位桩，2.箱体外土，3.沉箱底板结构，3-1.底板，3-2.刃脚，3-3.箱壁，3-4.蓄水管井，3-5.底板下仓，3-6.底板上仓，3-7.排水管井,3-8.排水管井井口，3-9.蓄水管井井口，3-10.封盖，4.自动挖掘机的水下部分，4-1.轨道，4-2.主动滚轮，4-2′.从动滚轮，4-3.加强勒板, 4-4.支撑钢板，4-5.第一底盘连接钢板，4-6.底盘，4-7.液压油缸，4-8.刹车片，4-9.防滑垫，4-10.防水罩壳，4-11.回转支承，4-12.第二底盘连接钢板，4-13.水下传感器，4-14.驱动马达，4-15.驱动齿轮，5.泥浆泵，6.沉箱箱体，7.混凝土，8.排水泵，9.泥水分离过滤层,10.钢漏斗。
具体实施方式
下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
实施例1
本实施例水压沉箱施工方法所涉及的设备，其结构如图1和图2所示，包括沉箱、自动挖掘机、泥浆泵5、排水泵8、吊机等，沉箱包括沉箱底板结构3以及从下至上依次设置在沉箱底板结构3上的多节沉箱箱体6，沉箱箱体6的截面呈矩形，在每节沉箱箱体6的内部设有中空横板。如图3所示，沉箱底板结构3由箱壁3-3、刃脚3-2和底板3-1组成，箱壁3-3与刃脚3-2相连，且底板3-1与下方刃脚3-2一起围成底板下仓3-5，箱壁3-3与底板3-1一起围成底板上仓3-6，底板3-1的上表面铺设有一层泥水分离过滤层9。在底板下仓3-5内安装泥浆泵5、水下照明、距离传感器等；在底板上仓3-6内安装排水管井3-7、蓄水管井3-4、排水泵8、电控液压泵站系统设备、传感器监控系统设备等。泥浆泵5设置在底板下仓3-6的锅底形土体内，在底板3-1的中部设有蓄水管井井口3-9，在底板3-1上围绕蓄水管井井口3-9均匀设有多个排水管井井口3-8，蓄水管井3-4安装在蓄水管井井口3-9处，蓄水管井3-4的直径不低于1米，蓄水管井3-4用来安装设备以及材料运输，同时也是泥浆泵5以及自动挖掘机的液压油管等管线的进出通道。蓄水管井3-4通过蓄水管井井口3-9与底板下仓3-5相通，蓄水管井3-4内的水位不低于沉箱外地下水的水位，以不影响周边建筑物的稳定，不破坏地下水平衡为准。自动挖掘机的液压油管穿过蓄水管井3-4连接地下水位以上安装的液压泵站系统，泥浆泵5的输泥软管穿过蓄水管井3-4进入底板上仓15-6，将泥浆输送到底板上仓3-6沉淀。在排水管井3-7的井壁上设有滤水孔，并在井壁外设置有泥水过滤材料，用来分离泥水使得泥浆中的水通过滤水孔进行过滤，过滤后的水进入排水管井3-7的内部。排水管井3-7安装在排水管井井口3-8处，排水管井3-7的辐射半径为3-4米。排水管井井口3-8的底部设有可拆卸的封盖3-10，封盖3-10用来关闭排水管井井口3-8使得泥水分离时排水管井3-7与底板下仓3-5不连通，排水管井3-7用来滤水，浇筑封底混凝土7时打开封盖3-10使得排水管井3-7与底板下仓3-5连通，用作导流井。排水管井井口3-8关闭时对底板上仓3-6中的泥浆进行泥水分离，分离后的水进入排水管井3-7，再通过排水泵8将排水管井3-7内的水输送至蓄水管井3-4；排水管井井口3-8打开时排水管井3-7与底板下仓3-5相连通， 封底混凝土7通过排水管井3-7对底板下仓3-5进行水下混凝土7浇筑。
排水泵8安装在排水管井3-7的内部，排水泵8通过管路与蓄水管井3-4的内腔相连。在浇筑封底混凝土7之前需要先将排水泵8从排水管井3-7中取出。排水时排水管井3-7内的水经排水泵8输送至蓄水管井3-4。排水管井井口3-8的截面呈上宽下窄的喇叭状，在排水管井3-7内设置有用来浇筑混凝土7的可提升的钢漏斗10。
另外，电控液压泵站系统设备、传感器监控系统设备均安装在底板上仓3-6内并位于地下水位以上，用于远程操控自动挖掘机的水下部分4作业；电控液压泵站系统设备的一端通过线路连接自动挖掘机的水下部分4，另一端通过无线通讯信号连接沉箱外控制中心，传感器监控系统设备的一端通过线路连接水下监控设备（水下监控设备包括但不限于安装在自动挖掘机机械臂上的水下传感器4-13），另一端通过无线通讯信号连接沉箱外控制中心，以实现远程操控水下挖掘作业。
自动挖掘机包括挖臂系统、远程遥控系统、电控液压系统、声呐成像系统、水下可视系统、泥浆泵送系统、轨道预埋系统、滚轮、支撑部件和液压刹车机构等，其中挖臂系统、远程遥控系统、电控液压系统、声呐成像系统、水下可视系统、泥浆泵送系统的结构为现有技术，此处不再一一描述。远程遥控系统、电控液压系统安装在底板上仓3-6内，其余设备安装在底板下仓3-5内。轨道预埋系统是挖掘机实现移动的重要组成部分，承担着整个挖掘机的重量。如图6所示，预埋系统包括截面为工字形状的轨道4-1，轨道4-1通过预埋螺栓固定安装在底板3-1的底面上，并在轨道4-1的腹板上端设有加强勒板4-3，加强勒板4-3能够增强轨道4-1的侧向刚度，进而使得轨道4-1能够承受挖掘机整体的重量。轨道4-1的左侧设置有两个主动滚轮4-2，右侧设置有两个从动滚轮4-2′，主动滚轮4-2通过驱动齿轮4-15与驱动马达4-14的驱动轴连接，驱动马达4-14安装在挖掘机底盘4-6上方并可带动主动滚轮4-2在轨道4-1上滚动。具体地，主动滚轮4-2和从动滚轮4-2′分别通过支撑部件与挖掘机底盘4-6的顶部连接，支撑部件包括支撑钢板4-4和第一底盘连接钢板4-5，支撑钢板4-4和第一底盘连接钢板4-5均呈竖向布置。主动滚轮4-2、从动滚轮4-2′的一侧分别设置有支撑钢板4-4并且主动滚轮4-2、从动滚轮4-2′的轮轴分别通过轴承与支撑钢板4-4连接，使得主动滚轮2、从动滚轮2′在相对于支撑钢板4旋转的同时带着支撑钢板4一起水平移动（见图9和图10）。支撑钢板4-4的下端通过螺栓与第一底盘连接钢板4-5连接，第一底盘连接钢板4-5焊接在底盘4-6的顶部钢板上。另外，在支撑钢板4-4上制有可与驱动马达4-14的驱动轴相配合的轴孔，该轴孔内安装有轴承，支撑钢板4-4通过该轴承与驱动马达4-14的驱动轴连接。在驱动轴上设有可与主动滚轮4-2相啮合的驱动齿轮4-15。驱动马达4-14通过驱动轴和驱动齿轮4-15驱动主动滚轮4-2旋转，进而带着支撑钢板4-4、第一底盘连接钢板4-5、底盘4-6以及从动滚轮4-2′一起沿轨道4-1水平移动。滚轮沿轨道4-1移动时，通过支撑部件可带动底盘4-6一起移动。底盘4-6与轨道4-1之间设有液压刹车机构，液压刹车机构包括液压油缸4-7和刹车片4-8，液压油缸4-7的缸体固定安装在底盘4-6的顶部钢板上，其活塞杆竖直布置且面向轨道4-1的底面，并且在活塞杆的端部设有刹车片4-8，刹车片4-8的截面呈U形。液压油缸4-7动作时，其活塞杆向上运动使得刹车片4-8与轨道4-1的底面紧密抵触，并在挖掘机底盘4-6和机械臂等部件的自重作用下，轨道4-1与主动滚轮4-2、从动滚轮4-2′之间密切接触，使得刹车片4-8与轨道4-1之间、轨道4-1与主动滚轮4-2、从动滚轮4-2′之间的摩擦力增大，以实现自动刹车功能。通过调整液压油缸活塞杆的进程可以调节刹车片4-8与轨道4-1的摩擦力，以及轨道4-1与主动滚轮4-2、从动滚轮4-2′的摩擦力，进而进行刹车力度的调整。底盘4-6为由顶部钢板和底部钢板组成的内部中空的腔体结构，底盘4-6的内部空腔中设有回转支承4-11，回转支承4-11通过第二底盘连接钢板4-12与机械臂连接，在机械臂的两侧分别设有一水下传感器4-13（见图7和图8）。在底盘4-6的外部套有防水罩壳4-10，防水罩壳4-10采用防水材料制成。防水罩壳4-10套在底盘4-6的外部并向上延伸，以罩住底盘4-6、第一底盘连接钢板4-5、液压油缸4-7等部件，防止泥水腐蚀上述部件。同时，在轨道4-1与主动滚轮4-2、从动滚轮4-2′之间以及轨道4-1的底面与刹车片4-8接触的位置均设有防滑垫4-9，防滑垫4-9固定安装在轨道4-1上，可增加轨道4-1与主动滚轮4-2/从动滚轮4-2′、轨道4-1与刹车片4-8之间的摩擦力，防止主动滚轮4-2、从动滚轮4-2′、刹车片4-8打滑。
自动挖掘机进行作业时，沉箱下沉前需将挖掘机整个安装在沉箱的底板3-1上。自动挖掘机工作时，操作人员通过控制系统远程控制沉箱下的挖掘机进行水下挖掘作业，当需要挖掘机移动时，通过远程控制驱动马达4-14工作，以驱动主动滚轮4-2旋转，通过支撑部件带着底盘4-6和机械臂一起沿轨道4-1水平移动，移动到目标位置后远程控制液压油缸工作，其活塞杆带着刹车片4-8向上运动使得刹车片4-8与轨道4-1接触进行刹车。刹车后，挖掘机继续进行挖掘作业。
本实施例的挖掘机采用水上水下分体设计，结构简单，体积小巧，水上部分主要是电控液压泵站系统，水下部分主要是无人挖臂系统。控制中心通过遥控控制水上部分来控制水下部分负载作业，同时分体设计还能通过减轻设备重量来降低行走时的动力消耗，同时采用液压刹车能有效地保持刹车平衡，减少了挖臂作业过程中存在的晃动现象，且维修方便，挖臂带有水下可视系统，确保了挖臂适合水下作业环境。
本实施例的水压沉箱施工方法，具体施工步骤如下：
步骤1、制作沉箱
1.1、清理整平沉箱模板装配所用的地坪至较好的持力层，建砂土胚模；在砂土胚模内预埋自动挖掘机集成设备。
在砂土胚模内预埋自动挖掘机集成设备，包含预埋轨道4-1以及焊接在轨道4-1上口、用于埋入沉箱底板混凝土的锚固件，沉箱底板3-1制作时浇筑混凝土使得自动挖掘机集成设备的预埋轨道4-1和锚固件与沉箱底板3-1一体成型。预埋轨道4-1之前将自动挖掘机的水下部分4与轨道4-1集成安装在一起。在砂土胚模内预埋集成设备一方面降低了后期设备安装的劳动强度，提高了工作效率；另一方面能够直接利用自动挖掘机的水下部分4将底板下仓3-5内的砂土挖出，无需人工开挖。
1.2、根据结构高度分多次制作沉箱，首先在砂土胚模上制作沉箱底板结构3，包括刃脚3-2制作、底板3-1制作，以便下部形成设备正常运转所需的工作空间，其次在底板3-1制作时考虑相关设备预埋件，预埋供气、照明、排水管井井口3-8（即封底混凝土浇筑管路）、蓄水管井井口3-9；通过设置在沉箱刃脚3-2顶部的底板3-1将沉箱箱体分隔为底板上仓3-6和底板下仓3-5两个空间。
底板3-1制作时安装有预埋件，用来预埋浇筑封底混凝土7的管路外还设置有备用通气管道。
1.3、沉箱底板结构3建造完成后，启动预埋在砂土胚模内的自动挖掘机，把建砂土胚模的材料从底板下仓3-5挖运到蓄水管井井口3-9排出，并把装配沉箱底板下仓3-5的模板通过蓄水管井井口3-9搬出后进行底板下仓3-5及底板上仓3-6施工设备的安装，设备安装主要包括：在底板下仓3-5内安装泥浆泵5、封盖3-10、水下照明、距离传感器等；在底板上仓3-6内安装排水管井3-7、蓄水管井3-4、排水泵8、电控液压泵站系统设备、传感器监控系统设备等。
自动挖掘机进行挖掘作业，先将底板下仓3-5内的砂土胚模材料通过自动挖掘机挖运至蓄水管井井口3-9处排出，并在底板3-1上铺设一定厚度的砂石作为泥水分离过滤层9，在底板上仓3-6内设置排水管井3-7，排水管井3-7内设置排水泵8；排水管井3-7滤水时排水管井3-7底部封闭，用于泥水分离，浇筑封底混凝土7时可打开排水管井井口3-8底部的封盖3-10使其底部端口连通底板下仓3-5用作导流井；在底板上仓3-6内还设置用于连通底板下仓3-5的蓄水管井3-4，底板下仓3-5内的泥浆泵5将泥浆池的泥浆经穿过蓄水管井3-4的输泥软管泵入底板上仓3-6，经过泥水分离过滤层9和排水管井井壁的过滤后泥、水分离，使得泥留在底板上仓3-6内，水进入排水管井3-7，排水管井3-7内的水又通过排水泵8输送至蓄水管井3-4，以完成水的再循环利用；在自动挖掘机的底盘4-6下安装固定泥浆泵硬管并且泥浆泵硬管通过连接软管连接泥浆泵5，使得泥浆泵5可被自动挖掘机挖斗带着移动，而泥浆泵5的输泥软管穿过蓄水管井3-4后进入底板上仓3-6。
步骤2、沉箱下部箱体结构下沉
2.1、在设备安装完毕后，进行沉箱下部箱体结构下沉施工，首先在沉箱底部土体中央开挖一个锅底形的泥浆池，然后逐步均匀向四周扩大，泥浆池扩大过程中保留刃脚3-2周围土体，使其挤土下沉；下沉过程中，在沉箱下部箱体结构外地面四周布置有若干个箱体外限位桩1，箱体外限位桩1安装在箱体外土2中以保证箱体下沉的垂直度。
进行沉箱下部箱体结构下沉施工时，首先通过远程遥控自动挖掘机在沉箱底部土体的中央开挖一个锅底形的泥浆池，然后逐步均匀向四周扩大泥浆池，通过安装在底板下仓3-5内的声呐成像系统和距离传感器控制挖掘机工作进程以保留刃脚3-2周围土体，使其挤土下沉。
2.2、自动挖掘机挖掘出的泥土与渗入底板下仓3-5内的地下水在泥浆池混合形成泥浆，通过泥浆泵5将泥浆输送至底板上仓3-6中进行泥水分离，自动挖掘机工作过程中确保箱体内水位不低于箱体外水位，以确保箱体平衡稳定，进而确保周边建筑物地下水位平衡稳定。
排水泵8、泥浆泵5均连接沉箱外控制中心，通过沉箱外控制中心动态调控泥浆泵5、排水泵8的输出功率来控制底板上仓3-6内泥浆的重量及压重荷载，进而动态平衡底板下仓3-5的水压力以控制沉箱下沉，通过设置在蓄水管井3-4内的水位传感器（水位传感器连接传感器监控系统设备）确保箱体内蓄水管井3-4的水位不低于箱体外水位，以确保箱体平衡稳定，进而确保周边建筑物地下水位平衡稳定。
步骤3、沉箱接高
由于沉箱分为多次制作，需要进行多次下沉，在沉箱下沉过程中上节沉箱箱体箱壁与下部沉箱箱壁进行接高，同时沉箱底板上仓3-6内的排水管井3-7和蓄水管井3-4也相应接高。
上节沉箱箱体箱壁与下部沉箱箱壁每次进行接高时，对下卧层作出稳定复核计算及确保沉箱接高稳定的相应措施，同时沉箱底板上仓3-6内的蓄水管井3-4和排水管井3-7也相应接高。
步骤4、沉箱后期下沉
通过调节自动挖掘机的挖掘速度以及沉箱的压重荷载来控制沉箱沉降，沉箱不断接高，刃脚3-2下沉至距设计标高一定距离时，通过泥浆泵5和排水泵8控制地板下仓内泥浆浓度在1.05T/m³，以保证后期封底施工混凝土7质量。沉箱的压重荷载可通过调节泥浆水位来控制。
泥浆在沉箱底板上仓3-6中通过排水管井3-7进行泥、水分离，分离出的水先通过排水泵8排入蓄水管井3-4，进而流入底板下仓3-5以便于循环利用，分离出的干泥在不需要充当压重荷载时可以通过吊机挖斗排出。
步骤5、封底施工
将沉箱沉至所规定的深度后，在底板下仓3-5内浇筑地下混凝土7，使得混凝土7与沉箱一体化。
在封底施工前，清理底板下仓3-5的混凝土结构表面，整理锅底形土体，通过循环处理并控制泥浆水密度至符合要求后，将自动挖掘机的水下部分4分拆后经蓄水管井井口3-9由吊机吊出，同时将泥浆泵5从底板下仓3-5经蓄水管井3-4吊出，将排水泵8从排水管井3-7吊出后吊入蓄水管井3-4以方便将蓄水管井3-4内的水排出沉箱。然后打开排水管井3-7底部的封盖3-10并将可提升钢漏斗10的直管部送入底板下仓3-5，使得钢漏斗10的漏斗部卡固在排水管井井口3-8处，直管自动下垂到底板下仓3-5中（见图4）；
封底施工时，填充混凝土7通过钢漏斗10进入底板下仓3-5，填充混凝土7挤压底板下仓3-5中的泥浆水，此时的泥浆水需通过吊入蓄水管井3-4内的排水泵8泵到箱体外部，填充混凝图7满足要求后，底板上仓3-6内的干泥通过吊机挖斗排出沉箱外。底板下仓3-5内填充混凝土7（见图5）。
本发明的水压沉箱施工方法具有以下优点：
一是利用沉箱独有的底板上仓3-6空间和底板下仓3-5空间，将底板下仓3-5挖出的土变成泥浆后通过泥浆泵5泵入底板上仓3-6空间，底板上仓3-6的泥浆被泥水分离的同时又起到了沉箱下沉压重荷载的作用，实现了“四节一环保”绿色施工；
二是沉箱底板上仓3-6内布置了排水管井3-7，排水管井3-7是利用降水过滤泥浆的设备，过滤出的泥浆水可通过潜水泵泵入蓄水管井3-4循环利用，过滤出的干泥通过吊机挖斗排出；
三是沉箱底板上仓3-6内布置了蓄水管井3-4，蓄水管井3-4没有蓄水时是设备和材料进出底板下仓3-5的通道，蓄水时是泥浆分离出的水再循环利用的通道；
四是沉箱底板上仓3-6内地下水位以上布置电控液压泵站系统设备和传感器系统设备，设备一端通过线路连接水下无人挖掘机和水下监控设备，另一端无线连接沉箱外控制中心，实现了远程操控水下挖掘作业；
五是沉箱底部安装了水下无人挖掘机，改善了操控人员的工作条件和劳动强度，提高了工作效率，实现了施工机械化，信息化，智能化；
六是无人挖掘机安装技术采用集成预埋设备技术，节约了成本，提高了效率；
七是采用声呐传感器成像技术，距离、压力等传感器信息处理技术实现了远程水下监控，可以更方便地辨别并处理地下障碍物。
八是通过排水管井浇筑填充水下混凝土技术。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种水压沉箱施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、制作沉箱
1.1、清理整平沉箱模板装配所用的地坪至较好的持力层，建砂土胚模；在砂土胚模内预埋自动挖掘机集成设备；
1.2、根据结构高度分多次制作沉箱，首先在砂土胚模上制作沉箱底板结构，包括刃脚制作、底板制作，以便下部形成设备正常运转所需的工作空间，其次在底板制作时考虑相关设备预埋件；通过设置在沉箱刃脚顶部的底板将沉箱箱体分隔为底板上仓和底板下仓两个空间；
1.3、沉箱底板结构建造完成后，启动预埋在砂土胚模内的自动挖掘机，把建砂土胚模的材料从底板下仓挖运到蓄水管井井口排出，并把装配沉箱底板下仓的模板通过蓄水管井井口搬出后进行底板下仓及底板上仓施工设备的安装；
步骤2、沉箱下部箱体结构下沉
2.1、在设备安装完毕后，进行沉箱下部箱体结构下沉施工，首先在沉箱底部土体中央开挖一个锅底形的泥浆池，然后逐步均匀向四周扩大，泥浆池扩大过程中保留刃脚周围土体，使其挤土下沉；
2.2、自动挖掘机挖掘出的泥土与渗入底板下仓内的地下水在泥浆池混合形成泥浆，通过泥浆泵将泥浆输送至底板上仓中进行泥水分离；
步骤3、沉箱接高
由于沉箱分为多次制作，需要进行多次下沉，在沉箱下沉过程中上节沉箱箱体的箱壁与下部沉箱的箱壁进行接高，同时沉箱底板上仓内的管井也相应接高；
步骤4、沉箱后期下沉
通过调节自动挖掘机的挖掘速度以及沉箱的压重荷载来控制沉箱沉降，沉箱不断接高，刃脚下沉至距设计标高一定距离时，通过泥浆泵和排水泵控制底板下仓内的泥浆浓度，以保证后期封底施工混凝土质量；
步骤5、封底施工
将沉箱下沉至所规定的深度后，在底板下仓内浇筑地下混凝土，使得混凝土与沉箱一体化。
2.根据权利要求1所述一种水压沉箱施工方法，其特征在于：所述步骤1.1中，在砂土胚模内预埋自动挖掘机集成设备，包含预埋轨道以及焊接在轨道上口、用于埋入沉箱底板混凝土的锚固件，沉箱底板制作时浇筑混凝土使得自动挖掘机集成设备的预埋轨道和锚固件与沉箱底板一体成型；预埋轨道之前将自动挖掘机与轨道集成安装在一起；
所述步骤1.2中，在底板制作过程中预埋供气、照明、排水管井井口、蓄水管井井口；
所述步骤1.3中，设备安装主要包括：在底板下仓内安装泥浆泵、水下照明、距离传感器；在底板上仓内安装排水管井、蓄水管井、排水泵、电控液压泵站系统设备、传感器监控系统设备；电控液压泵站系统设备、传感器监控系统设备均安装在底板上仓内并位于地下水位以上，用于远程操控水下自动挖掘机作业；电控液压泵站系统设备的一端通过线路连接自动挖掘机的水下部分，另一端通过无线通讯信号连接沉箱外控制中心，传感器监控系统设备的一端通过线路连接水下监控设备，另一端通过无线通讯信号连接沉箱外控制中心，这样实现了远程操控水下挖掘作业；将排水管井安装在底板的排水管井井口处，并在排水管井井口的底部设有可拆卸的封盖，泥水分离时关闭封盖使得排水管井封闭，浇筑封底混凝土时打开封盖使得排水管井与底板下仓连通；在排水管井的井壁上设有滤水孔，用来分离泥水使得泥浆中的水过滤后进入排水管井内；排水泵的进口与排水管井的内腔相连，出口通过管路与蓄水管井的内腔相连，排水时排水管井内的水经排水泵输送至蓄水管井；将蓄水管井安装在底板的蓄水管井井口处，蓄水管井通过蓄水管井井口与底板下仓相连。
3.根据权利要求2所述一种水压沉箱施工方法，其特征在于：所述步骤1.3中，自动挖掘机进行挖掘作业，先将底板下仓内的砂土胚模材料通过自动挖掘机挖运至蓄水管井井口处排出，并在底板上铺设一定厚度的砂石作为泥水分离过滤层，在底板上仓内设置排水管井，排水管井内设置排水泵；泥水分离时排水管井采用封盖封闭可用于滤水，浇筑封底混凝土时可打开排水管井井口底部的封盖使其连通底板下仓用作导流井；在底板上仓内还设置用于连通底板下仓的蓄水管井，底板下仓内的泥浆泵将泥浆池的泥浆泵入底板上仓，经过泥水分离过滤层和排水管井井壁的过滤后泥、水分离，使得泥留在底板上仓内，水进入排水管井，排水管井内的水又通过排水泵输送至蓄水管井，以完成水的再循环利用；在自动挖掘机的底盘下安装泥浆泵硬管并且泥浆泵硬管通过连接软管连接泥浆泵，使得泥浆泵可被自动挖掘机挖斗带着移动，泥浆泵的输泥软管穿过蓄水管井后进入底板上仓内。
4.根据权利要求3所述一种水压沉箱施工方法，其特征在于：所述步骤2.1中，进行沉箱下部箱体结构下沉施工时，首先通过远程遥控自动挖掘机在沉箱底部土体的中央开挖一个锅底形的泥浆池，然后逐步均匀向四周扩大泥浆池，通过安装在底板下仓内的声呐成像系统和距离传感器控制挖掘机工作进程以保留刃脚周围土体，使其挤土下沉；下沉过程中，在沉箱下部箱体结构外地面四周布置有若干个限位桩，以保证箱体下沉的垂直度。
5.根据权利要求1所述一种水压沉箱施工方法，其特征在于：所述步骤2.2中，自动挖掘机工作过程中确保箱体内水位不低于箱体外水位，以确保箱体平衡稳定，进而确保周边建筑物地下水位平衡稳定。
6.根据权利要求5所述一种水压沉箱施工方法，其特征在于，通过动态调控泥浆泵、排水泵来控制底板上仓内泥浆的重量及压重荷载，进而动态平衡底板下仓的水压力以控制沉箱下沉，通过设置在蓄水管井内的水位传感器确保箱体内蓄水管井的水位不低于箱体外水位，以确保箱体平衡稳定，进而确保周边建筑物地下水位平衡稳定。
7.根据权利要求1所述一种水压沉箱施工方法，其特征在于，所述步骤4还包括：泥浆在沉箱底板上仓中通过排水管井进行泥、水分离，分离出的水先通过排水泵排入蓄水管井，进而流入底板下仓以便于循环利用，分离出的干泥通过吊机挖斗排出。
8.根据权利要求2所述一种水压沉箱施工方法，其特征在于：所述排水管井井口的截面呈上宽下窄的喇叭状，在所述排水管井内设置有可提升的钢漏斗，用来浇筑混凝土。
9.根据权利要求8所述一种水压沉箱施工方法，其特征在于：所述步骤5中，在封底施工前，清理底板下仓的混凝土结构表面，整理锅底形土体，通过循环处理并控制泥浆水密度至符合要求后，将自动挖掘机的水下部分分拆后经蓄水管井井口由吊机吊出，同时将泥浆泵从底板下仓经蓄水管井吊出，将排水泵从排水管井吊出后吊入蓄水管井，用来将蓄水管井的水排出沉箱，打开排水管井底部的封盖将钢漏斗的直管部送入底板下仓，使得钢漏斗的漏斗部卡固在排水管井井口处，直管部自动下垂到底板下仓中；
封底施工时，填充混凝土通过钢漏斗进入底板下仓，填充混凝土挤压底板下仓中的泥浆水，此时的泥浆水需通过吊入蓄水管井内的排水泵泵到箱体外部，填充混凝土满足要求后，底板上仓内的干泥通过吊机挖斗排出沉箱外。
10.根据权利要求1所述一种水压沉箱施工方法，其特征在于：所述水下自动挖掘机包括挖臂系统、远程遥控系统、电控液压系统、声呐成像系统、泥浆泵送系统、轨道预埋系统、滚轮、支撑部件和液压刹车机构，所述轨道预埋系统包括截面为工字形状的轨道，在所述轨道的两侧分别设置有滚轮，所述滚轮通过支撑部件与挖掘机底盘连接，所述支撑部件包括支撑板和连接板，所述支撑板与滚轮连接，所述连接板的一端连接支撑板，另一端连接挖掘机底盘；所述液压刹车机构安装在挖掘机底盘上，所述液压刹车机构包括液压油缸和刹车片，所述刹车片设于液压油缸的活塞杆上并且所述液压油缸的活塞杆朝向轨道布置。
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|---|---|---|---|---|
| CN204502479U (zh) * | 2015-01-21 | 2015-07-29 | 苏州市和源环保科技有限公司 | 一种导沉斜管沉淀集成箱 |
| CN112761644A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-07 | 北京中岩智泊科技有限公司 | 一种悬浮下沉竖井成井工艺 |
| CN112942398A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-06-11 | 北京中岩智泊科技有限公司 | 一种拼装沉井施工系统和工艺 |
| CN112962648A (zh) * | 2017-04-24 | 2021-06-15 | 上海约堡重工机械制造有限公司 | 一种利用地下竖井机器人施作大直径沉井的方法 |
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2022
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204502479U (zh) * | 2015-01-21 | 2015-07-29 | 苏州市和源环保科技有限公司 | 一种导沉斜管沉淀集成箱 |
| CN112962648A (zh) * | 2017-04-24 | 2021-06-15 | 上海约堡重工机械制造有限公司 | 一种利用地下竖井机器人施作大直径沉井的方法 |
| CN112761644A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-07 | 北京中岩智泊科技有限公司 | 一种悬浮下沉竖井成井工艺 |
| CN112942398A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-06-11 | 北京中岩智泊科技有限公司 | 一种拼装沉井施工系统和工艺 |
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