CN115369902A - 一种富水地质沉井结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种富水地质沉井结构，其包括井壁、井底和降水管；井壁刃脚上方的井壁内侧开设有拼接槽；井底自上而下依次包括井底预制板、垫层和封底结构；井底预制板包括拼装骨架和拼装在其内部的沉井底板预制片，拼装骨架的外侧通过拼接槽与井壁固定连接；封底结构包括加固底板和加固侧围；加固底板包括环向钢筋和加固钢筋，加固底板的表面还设有插筋；加固侧围与刃脚的内侧壁通过紧固组件固定连接；降水管由带有密孔的硬质材料制成，其通过连接板安装于井壁外侧壁上。本发明还提供一种富水地质沉井结构的施工方法。上述沉井结构适用于富水地质条件，有效防止沉井封底施工过程中沉井基底出现管涌、降水井井壁出现坍塌等问题发生。

Description

一种富水地质沉井结构及其施工方法

技术领域

本发明属于市政沉井及相关施工技术领域，具体涉及一种富水地质沉井结构，还涉及一种富水地质沉井的施工方法。

背景技术

在我国沿海地区及部分省份，河流密布，水域面积广阔，地下水位高，绝大部分属于富水地层。沉井是一种常见的建筑基础结构，富水地层的沉井施工具有诸多不便，特别是地层沉井封底是一个非常困难的工程，不仅要对施工工艺和施工质量进行严格的把控，还需要充分考虑地下水流动对施工过程以及后期沉井应用带来的不利影响。

常规的沉井结构及其施工方法直接应用于富水地质地区时，在沉井封底施工过程中，沉井基底易出现管涌、降水井井壁易出现坍塌等情况，这不仅增加了作业难度，耗费工期长，而且管涌、流沙及周边塌陷等问题的存在，也会带来较大的安全隐患。

基于此，提供一种适用于富水地质的沉井结构及其施工方法，以解决沉井封底施工过程中，沉井基底易出现管涌、降水井井壁易塌陷等问题，确保沉井封底施工的安全、顺利的进行，是亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的之一提供一种能够在富水地质条件下，有效防止沉井封底施工过程中沉井基底出现管涌、降水井井壁出现坍塌等问题产生的沉井结构。

本发明的目的之二提供一种能够在富水地质条件下，有效防止沉井封底施工过程中沉井基底出现管涌、降水井井壁出现坍塌等问题产生的沉井结构的施工方法。

本发明实现目的之一采用的技术方案是：提供一种富水地质沉井结构，其包括：井壁、井底和降水管；

所述井壁环绕所述井底设置，其底部设有刃脚，刃脚上方的井壁内侧开设有拼接槽；所述井底自上而下依次包括井底预制板、垫层和封底结构；

所述井底预制板包括拼装骨架和拼装在其内部的多个沉井底板预制片，所述拼装骨架的外侧通过所述拼接槽与井壁固定连接；

所述封底结构包括加固底板和连接在所述加固底板外围并与其形成夹角的加固侧围；所述加固底板包括多道同心设置的环向钢筋以及沿其半径方向设置的加固钢筋，所述加固底板的表面垂直设有的若干插筋；所述加固侧围与所述刃脚的内侧壁通过紧固组件固定连接；

所述降水管由带有密孔的硬质材料制成，其通过连接板安装于所述井壁外侧壁上。

在上述技术方案的基础上，所述沉井结构的外侧环绕设有止水帷幕。

在上述技术方案的基础上，所述拼装骨架包括环形外围及其内部的十字支撑，所述环形外围以及所述十字支撑与沉井底板预制片对应的位置，均设有拼装接口。

在上述技术方案的基础上，所述加固底板上，沿半径方向分布有多个供所述加固钢筋穿过的钢筋紧固件。

在上述技术方案的基础上，所述紧固组件包括螺母、膨胀螺栓和垫片。

在上述技术方案的基础上，所述降水管由多个标准节连接而成，相邻的标准节对应的位置设有螺纹接口。

在上述技术方案的基础上，所述降水管的底部设有锥形伞口，所述锥形伞口内设有钢丝网。

在上述技术方案的基础上，所述连接板为多个，等间距分布于所述降水管与所述井壁之间，其两端通过焊接的方式与降水管和井壁固定连接。

本发明实现目的之二采用的技术方案是：提供一种基于本发明目的之一所述的富水地质沉井结构的施工方法，其包括以下步骤：

S1、根据沉井的下沉速度，将降水管的标准节通过螺纹接口逐节安装，所述降水管通过连接板与井壁上的预埋件固定连接，在沉井井壁外侧设置止水帷幕；

S2、当沉井下沉至设计标高后，将加固侧围与刃脚的内侧壁通过紧固组件固定连接，将加固钢筋穿过加固底板的钢筋紧固件，并设置插筋；

S3、当沉井下沉到位时，利用素混凝土对超挖部分和垫层进行回填；

S4、进行井底预制板的拼装，利用沉井底板预制片的预留钢筋与拼装骨架固定连接，并将拼装骨架外围均匀锚入沉井井壁的拼接槽，然后浇筑沉井底板预制片接头处混凝土；

S5、当沉井的结构强度满足设计强度要求时，进行沉井四周的回填施工。

在上述技术方案的基础上，所述步骤S3还包括：对下沉至设计标高的沉井进行稳定性观测，每小时对自沉量进行观测，当沉井在8小时内自沉累计量不大于10mm时，再进行封底操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的一种富水地质沉井结构，井底结构自上而下分为井底预制板、垫层和封底结构共三层结构。其中，底部的封底结构的加固底板借助于环向钢筋以及沿封底结构半径方向设置的加固钢筋提高了整体结构强度，封底结构的加固底板还设置有插筋；封底结构的加固侧围还通过紧固组件与刃脚的内侧壁实现固定连接，上述结构确保了井底与井壁连接的牢固性和整体稳定性，解决了富水地质地区沉井封底施工过程中沉井基底易出现管涌的问题，保障沉井封底的结构安全。

(2)本发明提供的一种富水地质沉井结构，井底的上层结构井底预制板采用拼装的形式，能够节约工期，缩短施工所需时间，井底预制板的拼装骨架外侧锚入井壁的拼接槽中，进一步加强了井底与井壁之间连接的稳定性。此外，通过将沉井底板预制加工，解决了沉井施工周期较长、影响沉井封底速率的问题，缩短沉井封底的施工周期，避免基低长时间在富水地质裸露，降低风险。

(3)本发明提供的一种富水地质沉井结构，采用降水管替代常规的降水井，降水管采用带有密孔的硬质材料制成，并通过竖向设置的连接板安装于所述井壁外侧壁上。降水管还设置有标准节，标准节之间采用螺纹接口，底部采用锥型伞口并内设钢丝网，与沉井预埋件采用用竖向连接板焊接，解决富水地质地区沉井封底施工过程中降水井井壁易出现坍塌的问题，提升降水效果，保证沉井封底的顺利施工。

附图说明

图1为本发明实施例提供的富水地质沉井结构的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的井底预制板的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的沉井底板预制片的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的封底结构的俯视图；

图5为本发明实施例提供的封底结构的侧视图；

图6为本发明实施例提供的封底结构与刃脚的连接关系的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的降水管的标准节的结构示意图。

其中，1-井壁；11-刃脚；12-拼接槽；2-井底；21-井底预制板；211-拼装骨架；212-沉井底板预制片；213-环形外围；214-十字支撑；215-拼装接口；22-垫层；23-封底结构；231-加固底板；232-加固侧围；233-环向钢筋；234-加固钢筋；235-插筋；236-钢筋紧固件；24-紧固组件；241-螺母；242-膨胀螺栓；243-垫片；3-降水管；31-密孔；32-连接板；33-标准节；34-螺纹接口；35-锥形伞口；36-钢丝网；4-止水帷幕。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

实施例1

请参见图1-4，本实施例提供了一种富水地质沉井结构，其包括：井壁1、井底2和降水管3；所述井壁1环绕所述井底2设置，其底部设有刃脚11，刃脚11上方的井壁1内侧开设有拼接槽12；所述井底2自上而下依次包括井底预制板21、垫层22和封底结构23。

所述井底预制板21包括拼装骨架211和拼装在其内部的若干沉井底板预制片212，所述拼装骨架211的外侧通过所述拼接槽12与井壁1固定连接。

所述封底结构23包括加固底板231和连接在所述加固底板231外围并与其形成夹角的加固侧围232；所述加固底板231包括多道同心设置的环向钢筋233以及沿其半径方向设置的加固钢筋234，所述加固底板231的表面垂直设有的若干插筋235；所述加固侧围232与所述刃脚11的内侧壁通过紧固组件24固定连接；

所述降水管3由带有密孔31的硬质材料制成，其通过连接板32安装于所述井壁1外侧壁上。

本实施例针对现有的沉井结构应用于富水地质条件下，容易出现的管涌和降水井井壁易坍塌的问题，提供了一种新型的沉井结构：

一方面，本实施例针对沉井的井底结构进行改进，将井底结构自上而下分为井底预制板21、垫层22和封底结构23三层结构，其中，上层的井底预制板21采用拼装的结构，能够节约工期，缩短施工所需时间，其外侧安装于井壁1的拼接槽12中，与井壁1实现稳固连接；中间的垫层22为沉井施工提供作业环境，保证沉井基底的承载力；底部的封底结构23借助于环向钢筋233以及沿封底结构23半径方向设置的加固钢筋234的配合提升整体强度，封底结构23还通过加固侧围232与刃脚11的内侧壁实现固定连接，确保了井底结构与井壁1连接的牢固性和整体稳定性，有效避免管涌情况的发生。

另一方面，现有的降水井井壁一般采用泥浆护壁，在富水地质情况下，地下水位的变化和沉井下沉扰动易使降水井出现塌孔，本实施例利用了降水管3代替常规的降水井，降水管3采用硬质材料制成，还分布有利于降水的密孔31，再借助连接板32与沉井井壁1的预埋件进行焊接，整体结构牢固可靠，不易塌陷。

进一步的，所述沉井结构的外侧环绕设有止水帷幕4。

请参见图2，井底预制板21的拼装骨架211包括环形外围213及其内部的十字支撑214，所述环形外围213以及所述十字支撑214与沉井底板预制片212对应的位置，均设有拼装接口215。

请参见图3，在本实施例中，所述沉井底板预制片212为1/4圆的扇形片，其边缘设有用于与拼装骨架211的拼装接口215形成固定连接的预留钢筋。在进行井底预制板21的施工时，先利用沉井底板预制片212边缘的预留钢筋与拼装骨架211的拼装接口215形成固定连接，再将拼装骨架211的环形外围213锚入沉井井壁1的拼装槽12中。

在本实施例中，采用预制加工的方式进行井底预制板21的施工，解决了现有沉井施工周期较长、影响沉井封底速率的问题，有效缩短沉井封底的施工周期，避免基底长时间在富水地质裸露，进一步降低管涌风险。

请参见图4，在本实施例中，封底结构23的加固底板231上，沿半径方向设有多个供所述加固钢筋234穿过的钢筋紧固件236。钢筋紧固件236的一端与加固底板231焊接，其另一端设有供所述加固钢筋234穿过的通孔。进一步的，所述加固钢筋234穿过的钢筋紧固件236后，与对应的环形钢筋233进行绑扎。插筋235是垂直于加固底板231所在平面设置的，插筋235需预留出500mm的长度，用于锚入沉井的垫层22中，以提高沉井封底结构的整体稳定性。

进一步的，所述垫层22采用素混凝土浇筑而成。

请参见图5，在本实施例中，所述紧固组件24包括螺母241、膨胀螺栓242和垫片243。紧固组件的24的设置，将加固侧围232与刃脚11的内侧壁牢固连接，进而加强了封底结构23与井壁1之间的整体连接稳定性。

请参见图6，在本实施例中，所述降水管3由多个标准节33连接而成，相邻的标准节33对应的位置设有螺纹接口34。这种拼装式的结构有利于沉井的下沉施工，施工过程中不易出现弯折的情况。

进一步的，所述降水管3的底部设有锥形伞口35，所述锥形伞口35内设有钢丝网36。其中，底部的锥形伞口35能够减小降水管3施工过程中穿土的阻力，钢丝网36的设置能够对抽水泵进行保护。

进一步的，所述连接板32为多个，等间距设置于所述降水管3与所述井壁1之间，其两端通过焊接的方式与降水管3和井壁1固定连接。降水管3与连接板32的设计取代了常规的降水井结构，解决富水地质地区沉井封底施工过程中降水井井壁易出现坍塌的问题，提升降水效果，保证沉井封底的顺利施工。

实施例2

本实施例提供了一种基于实施例1所述的富水地质沉井结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：根据沉井的下沉速度，将降水管3的标准节33通过螺纹接口34逐节安装，所述降水管3通过连接板32与井壁1上的预埋件固定连接，在沉井井壁1外侧设置止水帷幕4；

步骤2：当沉井下沉至设计标高后，将封底结构23的加固侧围232与刃脚11的内侧壁通过紧固组件24固定连接，将加固钢筋234穿过加固底板231的钢筋紧固件236，并设置垂直的插筋235；

步骤3：当沉井下沉到位时，利用素混凝土对超挖部分和垫层22进行回填；

步骤4：进行井底预制板21的拼装，将沉井底板预制片212的预留钢筋与拼装骨架211的拼装接口215固定连接，再将拼装骨架211外围均匀锚入沉井井壁1的拼接槽12，然后浇筑沉井底板预制片212接头处混凝土；

步骤5：当沉井的结构强度满足设计强度要求时，进行沉井四周的回填施工。

进一步的，所述步骤S3还包括：对下沉至设计标高的沉井进行稳定性观测，每小时对自沉量进行观测，当沉井在8小时内自沉累计量不大于10mm时，再进行封底操作。

所述步骤4中，拼装过程需要确保沉井底板预制片212之间拼接接口215宽度均匀。

所述步骤3和步骤5中，回填施工应均匀、对称进行，防止不均匀受力而使结构产生破坏或位移，填料应分层压实，压实系数应达到设计要求。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种富水地质沉井结构，其特征在于，包括：井壁(1)、井底(2)和降水管(3)；

所述井壁(1)环绕所述井底(2)设置，其底部设有刃脚(11)，刃脚(11)上方的井壁(1)内侧开设有拼接槽(12)；

所述井底(2)自上而下依次包括井底预制板(21)、垫层(22)和封底结构(23)；

所述井底预制板(21)包括拼装骨架(211)和拼装在其内部的多个沉井底板预制片(212)，所述拼装骨架(211)的外侧通过所述拼接槽(12)与井壁(1)固定连接；

所述封底结构(23)包括加固底板(231)和连接在所述加固底板(231)外围并与其形成夹角的加固侧围(232)；

所述加固底板(231)包括多道同心设置的环向钢筋(233)以及沿其半径方向设置的加固钢筋(234)，所述加固底板(231)的表面垂直设有的若干插筋(235)；所述加固侧围(232)与所述刃脚(11)的内侧壁通过紧固组件(24)固定连接；

所述降水管(3)由带有密孔(31)的硬质材料制成，其通过连接板(32)安装于所述井壁(1)外侧壁上。

2.根据权利要求1所述的富水地质沉井结构，其特征在于，所述沉井结构的外侧环绕设有止水帷幕(4)。

3.根据权利要求1所述的富水地质沉井结构，其特征在于，所述拼装骨架(211)包括环形外围(213)及其内部的十字支撑(214)，所述环形外围(213)以及所述十字支撑(214)与沉井底板预制片(212)对应的位置，均设有拼装接口(215)。

4.根据权利要求1所述的富水地质沉井结构，其特征在于，所述加固底板(231)上，沿半径方向分布有多个供所述加固钢筋(234)穿过的钢筋紧固件(236)。

5.根据权利要求4所述的富水地质沉井结构，其特征在于，所述紧固组件(24)包括螺母(241)、膨胀螺栓(242)和垫片(243)。

6.根据权利要求1所述的富水地质沉井结构，其特征在于，所述降水管(3)由多个标准节(33)连接而成，相邻的标准节(33)对应的位置设有螺纹接口(34)。

7.根据权利要求6所述的富水地质沉井结构，其特征在于，所述降水管(3)的底部设有锥形伞口(35)，所述锥形伞口(35)内设有钢丝网(36)。

8.根据权利要求1所述的富水地质沉井结构，其特征在于，所述连接板(32)为多个，等间距分布于所述降水管(3)与所述井壁(1)之间，其两端通过焊接的方式与降水管(3)和井壁(1)固定连接。

9.一种基于权利要求1-8中任一项所述的富水地质沉井结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、根据沉井的下沉速度，将降水管(3)的标准节(33)通过螺纹接口(34)逐节安装，所述降水管(3)通过连接板(32)与井壁(1)上的预埋件固定连接，在沉井井壁(1)外侧设置止水帷幕(4)；

S2、当沉井下沉至设计标高后，将加固侧围(232)与刃脚(11)的内侧壁通过紧固组件(24)固定连接，将加固钢筋(234)穿过加固底板(231)的钢筋紧固件(236)，并设置插筋(235)；

S3、当沉井下沉到位时，利用素混凝土对超挖部分和垫层(22)进行回填；

S4、进行井底预制板(21)的拼装，利用沉井底板预制片(212)的预留钢筋与拼装骨架(211)固定连接，并将拼装骨架(211)外围均匀锚入沉井井壁(1)的拼接槽(12)，然后浇筑沉井底板预制片(212)接头处混凝土；

S5、当沉井的结构强度满足设计强度要求时，进行沉井四周的回填施工。

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：对下沉至设计标高的沉井进行稳定性观测，每小时对自沉量进行观测，当沉井在8小时内自沉累计量不大于10mm时，再进行封底操作。

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