CN116791652A - 沉井结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沉井技术领域，公开了一种沉井结构，内支撑桩设置在沉井本体的内部，无需占用沉井外壁空间，可最大限度地利用规划用地，通过化整为零的“沉井群模块化”式，多个沉井终沉后，将相邻沉井各层的井壁墙打通，按对应的框架梁和楼板结构进行整体连接施工，建成如超大规模的城市地下建筑综合体。功能层、金属刃脚通过与本沉井结构拆卸桩节方式的空间姿态控制系统起到协同的作用，可相应减轻沉井自重和减小壁厚，使下沉姿态的控制更精准；框架结构与井壁都在地面上制作并一次浇注整体成型，井壁可直接作为地下室的外墙，框架结构则作为地下室主体结构的支撑体系，可满足民用建筑设计要求的主体结构框架柱的受力中心与对应基桩承压中心的准确对接。

Description

沉井结构

技术领域

本发明涉及沉井技术领域，特别是涉及一种沉井结构。

背景技术

沉井是在地面上制作的无盖、无底的结构体，在挖出井内的土体后，靠沉井的自身重量克服摩阻力下沉到设计位置，经封底后沉井可形成地下空间，并作为地下构筑物或地下基础使用。

长期以来，传统沉井技术比较适用于一些特殊基坑工程，特别是工业基础建设中得以应用，得益于其具有两大特征优势：靠沉井结构的三维空间刚度，可直接作为基坑围护结构使用；另外，沉井比较适用于浅水域、软土等地区地质复杂条件的施工工程。然而，由于沉井结构在靠自身体重下沉过程中，空间姿态不可控而出现突沉、超沉、倾斜、中心偏移、井内涌土、井外塌陷等施工安全问题，导致中心位置严重偏移，与此同时，沉井本体结构体内的内应力剧烈变化，造成其几何姿态的变形、扭转、开裂甚至断裂等结构质量安全问题。上述两大主要问题造成沉井技术百年来无法在民用建筑地下结构工程施工中推广应用。原因是，民用建筑地下结构工程非常重要的传递上部荷载的结构柱受力中心与对应基桩承压中心要在设计要求范围内对接在桩承台中。另外，民用建筑地下工程的主体结构质量要满足长期安全使用要求，而导致目前民用建筑，特别是高层建筑的地下结构工程的施工普遍还是使用传统基坑支护技术，但是所有基坑支护、支撑结构工程随着基坑越深，安全问题越大，建造成本越高，工期越长。更为无奈的是，这些基坑支护、支撑构件都是地下主体结构工程的临时设施，但建筑地下主体结构逐渐建至地面时，这些由大量钢筋、水泥制成的临时支撑构件将由下往上配合拆除，作为建筑垃圾运走处理，临时支护构件将作为地下障碍物永久留在地面下，既造成大量建材和人力资源的浪费，又不利于环保和节能减排发展趋势。因此，至今已建或将开发的民用建筑地下设施工程，都受到基坑支护开挖深度的限制等影响，基本无法按规划设计要求完成地下设施配套需要，造成今天城市停车场紧张，容易导致暴雨水淹等严重社会安全问题。为解决以上问题，迫切需要研发出新的建筑地下结构工程的施工技术方法。

目前，公开号为CN101565946B的中国专利申请中，公开了一种在沉井施工中用于支撑沉井结构的内支撑桩，其通过可依次拆卸的内支撑桩结构，实现沉井的可控下沉，然而，该种沉井结构采用了传统的混凝土刃脚，会产生较大的下沉阻力，影响沉井结构的下沉，更为严重的是，混凝土刃脚在挤压土体的过程中将引起井内外的土体变化，特别是对井内的内支撑桩结构产生挤压甚至造成损坏。

发明内容

本发明的目的是：提供一种沉井结构，其无需占用沉井外壁空间，有利于在城市建筑密集区实施施工，形成沉井群模块化。

为了实现上述目的，本发明提供了一种沉井结构，包括沉井本体、多个内支撑桩、多个支撑柱，以及多个千斤顶；所述沉井本体的井壁内具有框架结构，所述框架结构与所述沉井本体的井壁都在地面上制作并一次浇注整体成型，所述框架结构被配置为地下室的支撑结构，所述沉井本体的井壁底部具有金属刃脚，所述金属刃脚沿沉井本体的井壁周向延伸，用于插入土体，所述沉井本体的井壁被配置为地下室的外墙；

所述框架结构包括沿水平方向延伸的框架梁和沿竖直方向延伸的框架柱，各所述支撑柱的上端对应设有各所述千斤顶，各所述千斤顶分别顶设在所述框架柱上，各所述支撑柱的下端对应连接于各所述内支撑桩端部上；各所述支撑柱分别包括多个在竖直方向上依次可拆卸连接的桩节。

在本申请的一些实施例中，所述沉井本体的外侧壁上设有环绕所述沉井本体的功能层，用于减小沉井外侧壁与土体之间的摩阻力。

在一些实施方式中，各所述支撑柱中：各所述桩节分别由第一法兰、第二法兰，以及沿竖直方向延伸的套筒组成；每个所述桩节中，所述套筒具有上下相对设置的第一端和第二端，所述第一法兰安装在所述第一端上，所述第二法兰安装在所述第二端上；相邻的所述桩节中，上一个所述桩节的第二法兰与下一个所述桩节的第一法兰可拆卸连接；处于最下端的所述桩节中，所述第二法兰可拆卸连接于对应所述内支撑桩的端部上；处于最上端的所述桩节中，所述第一法兰抵接在所述千斤顶上。

在一些实施方式中，每个所述桩节中，所述第一法兰和所述第二法兰的外侧面分别与所述套筒的外侧面齐平，所述第一法兰上设有连通至所述套筒内的第一通孔，所述第二法兰上设有连通至所述套筒内的第二通孔，所述第二法兰上设有背离所述套筒方向延伸的凸台，所述第二通孔开设于所述凸台上；相邻的所述桩节中，上一个所述桩节的第二法兰上的凸台插设于下一个所述桩节的第一法兰上的第一通孔内。

在一些实施方式中，每个所述桩节中，所述凸台的外周壁上设有外螺纹，所述第一通孔的内侧壁上设有内螺纹；相邻的所述桩节中，上一个所述桩节的第二法兰上的凸台与下一个所述桩节的第一法兰上的第一通孔通过螺纹连接，安装拆卸可用链钳操作完成。

在一些实施方式中，每个所述桩节中，所述第一法兰突出于所述套筒的外侧壁并形成第一凸缘，所述第一凸缘上设有第一螺栓孔，所述第二法兰突出于所述套筒的外侧壁并形成第二凸缘，所述第二凸缘上设有第二螺栓孔；所述沉井结构还包括螺栓和螺母，所述螺栓穿过第一螺栓孔和第二螺栓孔并通过螺母紧固，以连接上一个所述桩节的第二凸缘与下一个所述桩节的第一凸缘。

在一些实施方式中，每个所述桩节中，所述第一法兰和所述第二法兰的外径不超过对应的所述内支撑桩的外径。

在一些实施方式中，所述第一通孔的半径为R，所述千斤顶的伸缩部半径为A，所述R＞A，以使所述千斤顶的伸缩部可伸入所述第一通孔内。

在一些实施方式中，所述内支撑桩为钢筋混凝土桩结构或者钢管桩结构。

在一些实施方式中，所述框架柱上设有多个向下延伸的柱体，至少部分所述柱体与部分所述支撑柱一一对应，对应的所述支撑柱的上端顶设在对应的所述千斤顶上。

在一些实施方式中，各所述内支撑桩的下端分别设有桩尖，桩尖插入地基持力层处。

在本申请的一些实施例中，所述金属刃脚包括刃片和加强肋，所述刃片沿所述沉井本体的周向延伸，并与所述沉井本体的底部固定设置，所述加强肋垂直设于所述刃片上，并连接于所述沉井本体和所述刃片之间。

在本申请的一些实施例中，所述沉井本体的井壁底部预埋有圈梁以及与所述圈梁固定连接的第一连接板、第二连接板，所述第一连接板与井壁的外周面齐平，第二连接板沿水平方向延伸，所述刃片的部分内壁与所述第一连接板固定连接，所述加强肋固定连接于第二连接板和所述刃片之间。

在本申请的一些实施例中，记所述金属刃脚的平底根部面至所述金属刃脚的踏面长度为L，记开挖土体的深度为M，记所述千斤顶的最大行程为N，记所述桩节的长度为P；

其中，

L＞M；M≥N；N≥P。通过金属刃脚的切割土体开挖下沉操作，避免了井内土体积压情况发生，既保护了内支撑结构的安全，也最终实现沉井下沉的空间姿态精准、平稳控制的目的。

本发明提供的一种沉井结构与现有技术相比，其有益效果在于：

本沉井结构技术通过可控下沉、去刃脚阻力和减外井壁摩阻力后，促使沉井结构轻型化，并与民用地下工程共同选择框架结构作为沉井和地下室的支撑体系，使得地下室的主体结构施工能以沉井结构施工方式进行实施完成，这样就能使用千斤顶对分布在框架柱的垂直荷载进行调控操作，以实现沉井本体的下沉期间，支撑柱上的千斤顶都通过顶设在框架柱上对沉井本体进行支撑的技术方法。因此，沉井结构可以直接设置为建筑本身的结构，沉井结构下沉完成后，沉井本体可以直接设置为地下室的使用功能主体结构，极大地节省了现有的技术施工步骤和施工成本。

由以上的下沉过程可见，沉井的下沉得到了十分妥当的控制，实现了在沉井下沉中精确、平稳地控制沉井结构的空间姿态。为弥补减少占用沉井外壁空间的技术需要，本申请的沉井结构将千斤顶、支撑柱和内支撑桩设置在沉井本体的内部，无需占用沉井外的支撑空间，各个沉井之间的施工距离可控制得较小，可最大限度地利用规划用地内的土地来开发建设项目，通过化整为零的“沉井群模块化”式，多个沉井终沉后，将相邻沉井各层的井壁墙打通，按对应的框架梁和楼板结构进行整体连接施工，建成如超大规模的城市地下建筑综合体，不仅提升了土地利用率，并达到建设开发最大化，符合超深、超大规模民用建筑对地下空间的需求。

重点是，由于沉井本体的底部集成有金属刃脚，降低沉井下沉施工过程中的地基竖向总阻力，从而使得沉井本体的下沉更容易，大大改善了沉井本体在下沉中因内应力剧烈变化造成其几何姿态变形、扭转、倾斜、开裂甚至断裂的施工安全和质量问题，外侧壁集成有功能层，功能层使得沉井本体与土体的摩阻力大大减小，使得土体对沉井本体的下沉姿态影响更小，功能层、金属刃脚与沉井本体拆卸桩节方式的空间姿态控制系统对下沉姿态控制起到了协同的作用，修正了传统沉井结构需要通过壁厚和较大自重来保持下沉的技术偏见，可相应减小壁厚和减轻沉井自重，从而使得下沉姿态的控制更为精准，而且避免了沉井结构下沉施工中土体对支撑柱、内支撑桩的使用造成威胁，为引入沉井本体使用框架结构作为内部支撑体系创造了条件。

另外，框架结构按照地下室的主体结构预先设计后，沉井本体的井壁与框架结构都在地面上制作并一次浇注整体成型，使得沉井本体的井壁可直接作为地下室的外墙，框架结构则作为地下室主体结构的支撑体系，由于沉井本体能够下沉较深，相较于传统的基坑支护技术和逆作法施工工艺而言，沉井结构应用于民用建筑地下工程施工时可达到前者无法达到的深度，并能按设计建造所需的地下设施使用空间，符合当今民用建筑对大规模、超深地下空间开发的迫切需求；并且，在地面上完成现浇式的框架结构和井壁一体成型后整体性好，刚度大，施工质量和施工安全容易得到保证。

附图说明

图1是本发明实施例的沉井结构的一种支撑柱的桩节剖面图。

图2是本发明实施例的沉井结构的一种支撑柱的桩节之间的连接结构图。

图3是本发明实施例的支撑柱的最下端的桩节与内支撑桩连接示意图。

图4是本发明实施例的沉井结构的整体剖面图。

图5是本发明实施例的沉井结构的另一种支撑柱的桩节剖面图。

图6是本发明实施例的沉井结构的另一种支撑柱的桩节之间的连接结构图。

图7是本发明另一实施例的沉井结构的整体剖面图。

图8是本发明实施例的金属刃脚的剖面图。

图中，1、桩节；2、第一法兰；3、第二法兰；4、套筒；5、凸台；6、第一通孔；7、内支撑桩；8、桩尖；10、千斤顶；12、沉井本体；121、圈梁；13、第二通孔；14、支撑柱；15、第一凸缘；16、第二凸缘；17、螺栓；18、地表；200、框架结构；210、框架梁；220、框架柱；300、金属刃脚；310、刃片；320、加强肋；330、第一连接板；340、第二连接板；400、功能层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“高度”、“宽度”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1至图8，本发明优选实施例提供一种沉井结构，包括沉井本体12、多个内支撑桩7、多个支撑柱14，以及多个千斤顶10。所述沉井本体12的井壁内具有框架结构200，框架结构200包括沿水平方向延伸的框架梁210和沿竖直方向延伸的框架柱220，框架梁210包括互相垂直分布设置的框架横梁和框架纵梁。框架梁210和框架柱220均与沉井本体12的井壁都在地面上制作并一体浇注整体成型。各所述支撑柱14的上端对应设有各所述千斤顶10，各所述千斤顶10分别顶设在所述框架柱220上，各所述支撑柱14的下端对应连接于各所述内支撑桩7；各所述支撑柱14分别包括多个在竖直方向上依次可拆卸连接的桩节1。

框架结构200按照地下室的主体结构预先设计后，沉井本体12的井壁与框架结构200都在地面上制作并一次浇注整体成型，沉井本体12的井壁可直接作为地下室的外墙，框架结构200则作为地下室主体结构的支撑体系(例如框架梁210可以作为分隔地下层之间的隔层)，由于沉井本体能够下沉较深，相较于传统的基坑支护施工技术和逆作法施工工艺而言，沉井结构应用于民用建筑地下工程施工时可达到前者无法达到的深度，既解决地下空间开发的难题，又符合超深、超大规模民用建筑对地下空间开发越来越迫切的需求；并且，在地面上制作完成的现浇式的框架结构和井壁一体成型后整体性好，刚度大，施工便捷、安全，保证了施工质量。

本实施例的沉井结构在施工时，设置多个内支撑桩7、多个支撑柱14和多个千斤顶10对沉井本体12进行支撑，并将多个支撑柱14分为第一批次和第二批次，要求第一批次的支撑柱14能够单独地对沉井本体12进行支撑，且第二批次的支撑柱14同样能够单独地对沉井本体12进行支撑。

在沉井下沉时，首先对第一批次的支撑柱14上的千斤顶10进行收缩操作，此时第二批次的支撑柱14单独对沉井本体12进行临时支撑，而后，分别拆卸第一批次的支撑柱14中的一个桩节1，第一批次的支撑柱14中的千斤顶10随着桩节1的拆卸而下移。

而后，重新对第一批次的支撑柱14中的千斤顶10进行伸长操作，使得第一批次的支撑柱14重新支撑沉井本体12。

继而，对第二批次的支撑柱14中的多个千斤顶10进行收缩操作，此时第一批次的支撑柱14单独对沉井本体12进行临时支撑，分别拆卸第二批次的支撑柱14中的一个桩节1，第二批次的支撑柱14中的千斤顶10随着桩节1的拆卸而下移。

然后，重新对第二批次的支撑柱14中的千斤顶10进行伸长操作，使得第一批次的支撑柱14和第二批次的支撑柱14重新支撑沉井本体12。

最后，沉井本体12下沉，所有支撑柱14上部的千斤顶10随沉井本体12的下沉而收缩，当所有千斤顶10分别收缩至初始的高度时，重复上述步骤，以使得沉井在多次下沉后下沉到预定深度位置。

其中，当最后一个桩节1被拆除后，同时将千斤顶10拆除，并通过后筑施工在内支撑桩7上端部与竖向下延伸出框架柱体的主钢筋，按桩承台的设计要求浇注成钢筋混凝土结构，最终完成建筑主体结构与基桩基础的永久连接。

在上述沉井本体12的下沉期间，支撑柱14上的千斤顶10都通过顶设在框架柱220上对沉井本体12进行支撑、既安全又实用的这种可控下沉施工方法，因此，沉井结构下沉施工完成后，沉井本体12可以直接设置为地下室的框架结构体，改变了以往先完成基坑支护工程后才能对地下室的主体结构工程进行施工的技术偏见，从而减少了建筑地下工程的投资成本，并起到节能减排的作用。

应用本实施例的沉井结构，由以上的下沉过程可见，沉井的下沉得到了十分妥当的控制，也即，通过拆卸桩节1的方式使得沉井本体12的下沉姿态精准可控。

此外，相比于外支撑桩的设计而言，本实施例通过将支撑柱14和内支撑桩7设置在沉井本体12的内部，无需占用沉井外壁空间，各个沉井之间的施工距离可控制得较小，可最大限度地利用规划用地内的土地面积来开发项目，利用化整为零的“沉井群模块化”形式，开发大规模、超深的城市建设项目，通过建筑结构技术使城市地下综合体的使用功能丰富多样化。并且，由于沉井能够下沉较深，使得使用本沉井结构技术的民用建筑工程可建造出发展规划所需的地下空间体，符合当前民用建筑对地下空间开发越来越迫切的需求。

其中，需要说明的是，桩节1的长度P越小，沉井本体12下沉的总次数越多，施工工序越多，但每次下沉时桩节1的拆卸越容易；而桩节1的长度P越大，则沉井本体12下沉的总次数越少，施工工序越少，但每次下沉时桩节1的拆卸越困难。具体地，桩节1的长度P根据实际施工情况进行选择。需要说明的是，其中，设千斤顶10的最大行程为N，千斤顶10的最大行程N是指千斤顶10的伸缩部的能够伸缩的最低高度和最高高度之间的差值，在使用期间，要求桩节1在竖直方向上的长度P小于千斤顶10的最大行程N，即P＜N。一般地，N可选1.0m。而桩节1的长度P可选范围为大于等于0.9m且小于N之间。

进一步地，在一些实施方式中，请参阅图1至图6，各所述支撑柱14中：各所述桩节1分别由第一法兰2、第二法兰3，以及沿竖直方向延伸的套筒4组成；每个所述桩节1中，所述套筒4具有上下相对设置的第一端和第二端，所述第一法兰2安装在所述第一端上，所述第二法兰3安装在所述第二端上；相邻的所述桩节1中，上一个所述桩节1的第二法兰3与下一个所述桩节1的第一法兰2可拆卸连接；处于最下端的所述桩节1中，所述第二法兰3可拆卸连接于对应所述内支撑桩7的端部上；处于最上端的所述桩节1中，所述第一法兰2抵接在千斤顶10上，具体地，第一法兰2抵接在千斤顶10的基座上，千斤顶10顶设在框架柱上。

进一步地，在一些实施方式中，请参阅图1和图2，每个所述桩节1中，所述第一法兰2和所述第二法兰3的外侧面分别与所述套筒4的外侧面齐平，所述第一法兰2上设有分别连通至所述套筒4内的第一通孔6，第一通孔6具有内螺纹，所述第二法兰3上设有连通至所述套筒4内的第二通孔13，所述第二法兰3上设有背离所述套筒4的延伸的凸台5，凸台5具有外螺纹，相邻的所述桩节1中，上一个所述桩节1的第二法兰3与下一个所述桩节1的第一法兰2通过凸台5旋入第一通孔6内以实现螺纹连接，并且，凸台5还起到了定位对准的作用，便于桩节1之间的连接定位。

本实施方式的沉井结构在施工前，需要先将内支撑桩7和支撑柱14预埋入至地表18以下，具体地，将多个桩节1可拆卸连接形成支撑柱14，并将支撑柱14安装在内支撑桩7上，而后将连接为一体的内支撑桩7和支撑柱14埋入至地表18下。本实施方式中，通过凸台5的外螺纹以及第一通孔6的内螺纹的设置，使得桩节1之间的螺纹连接处于套筒4内部，且由于所述第一法兰2和所述第二法兰3的外侧面分别与所述套筒4的外侧面齐平，因此内支撑桩7和支撑柱14的预埋时受到的阻力较小，预埋的过程更容易实现。

可选地，在另一些实施方式中，请参阅图1至图6，每个所述桩节1中，所述第一法兰2突出于所述套筒4的外侧壁并形成第一凸缘15，所述第一凸缘15上设有多个第一螺栓孔，所述第二法兰3突出于所述套筒4的外侧壁并形成第二凸缘16，所述第二凸缘16上设有多个第二螺栓孔；相邻的所述桩节1中，螺栓穿过第一螺栓孔和第二螺栓孔并通过螺母紧固，以连接上一个所述桩节1的第二凸缘16与下一个所述桩节1的第一凸缘15。

本实施方式中，通过第一凸缘15和第二凸缘16的设置，桩节1之间的螺栓17可拆卸连接更为便捷。

进一步地，在一些实施方式中，所述第二法兰3上设有背离所述套筒4的延伸的凸台5，用于插入第一法兰2的第一通孔6，以便于快速定位对准第一法兰2和第二法兰3。

进一步地，在一些实施方式中，请参阅图1至图6，每个所述桩节1中，所述第一法兰2和所述第二法兰3的外径不超过对应的所述内支撑桩7的外径。

本实施方式中，在支撑柱14和内支撑桩7预埋过程中，内支撑桩7将土层排开，由于所述第一凸缘15和所述第二凸缘16不超过对应的所述内支撑桩7的外侧壁，因此第一凸缘15和第二凸缘16可以沿着内支撑桩7排开土层后形成的通道下沉并实现支撑柱14和内支撑桩7的预埋，以降低了支撑柱14和内支撑桩7预埋难度。

进一步地，在一些实施方式中，请参阅图1至图6，所述框架梁210上设有多个向下延伸的柱体(图中未示出)，至少部分所述柱体与部分所述支撑柱14一一对应，对应的所述支撑柱14的上端顶设在对应的所述千斤顶上。

进一步地，在一些实施方式中，请参阅图1至图6，各所述内支撑桩7的下端上分别设有桩尖8，以便于支撑柱14和内支撑桩7的预埋。

进一步地，在一些实施方式中，请参阅图1至图6，所述内支撑桩7为钢筋混凝土桩结构或钢管桩结构。

优选地，所述套筒4外侧壁上设有摩擦层，在拆卸抓取套筒4时，支撑部的设置能够增大作业人员与套筒4之间的作用力，从而便于抬起套筒4以拆除。同时，将支撑部设置为摩擦层，在下沉时，不会挤压土层，方便下沉。

现有技术中，为了进行破土下沉，沉井本体通常设有传统的混凝土刃脚，其壁厚较大，刃脚踏面较大，在沉井本体的下沉过程中，底部不断挤压土体，使得井内的涌土较为严重，将会对本申请中位于沉井本体内的支撑柱14造成挤压，极易导致支撑柱14的位移变形甚至断裂，从而导致现有技术中的沉井本体的下沉姿态控制受到极大的影响，稳定性和安全性无法得到保证。

基于上述考虑，如图8所示，在本实施例中，所述沉井本体12的下端端面上设有用于插设至地下的金属刃脚300，具体地，金属刃脚300呈刀片状，多个金属刃脚300沿沉井本体12的周向排列，金属刃脚300包括刃片310和加强肋320，所述刃片310沿所述沉井本体12的周向延伸，并与所述沉井本体12的井壁底部固定设置，所述加强肋320垂直设于所述刃片310上，并连接于所述沉井本体12和所述刃片310之间。优选地，所述沉井本体12的井壁底部预埋有圈梁121以及与所述圈梁121固定连接的第一连接板330、第二连接板340，所述第一连接板330与井壁的外周面齐平，第二连接板340沿水平方向延伸，所述刃片310的部分内壁与所述第一连接板330固定连接，所述加强肋320固定连接于第二连接板340和所述刃片310之间。

优选地，对土体进行开挖时，记金属刃脚300的平底根部面至所述金属刃脚300的踏面的长度为L，记开挖土体深度为M，记千斤顶的最大行程为N，记所述桩节的长度为P；

其中，

M≤L；M≥N；N≥P。

其中，金属刃脚300的平底根部面具体是指第二连接板340的底面，金属刃脚300的踏面是指刃片310的底面。

由于采用了该种结构的金属刃脚300配合沉井本体1的下沉姿态控制，相较于传统沉井刃脚而言，可设置较大的土体开挖深度M，一方面无需担心产生突沉、倾斜等问题，另一方面可提高沉井结构的下沉效率，更重要的是，可适用于硬土施工工况。其次，土体开挖深度M需不小于千斤顶最大行程N，从而使得沉井本体的下沉更为顺畅和控制定位。

金属刃脚的设置具有如下技术效果：

(1)金属刃脚300相较于传统刃脚而言，可大大减小对井内外土体的水平推力，沉井施工时井内外土体的滑移更易于有效稳定控制，从而防止对内支撑桩7和支撑柱14造成挤压，减小下沉中对沉井本体12姿态控制的影响，从而使得本申请的沉井结构的稳定性和安全性得到保证，且沉井本体结构的制作更为便捷。

(2)沉井结构的设计可不完全考虑靠自重下沉，而是更多地靠金属刃脚300正面减少阻力，从而使得沉井结构的壁厚可设计得较小，并可设置较小的下沉稳定系数和较大的下沉系数。

(3)由于下沉姿态得到精准控制，可防止产生突沉、倾斜等问题，使得在软土地区亦可以采用无踏面的呈尖刀状的金属刃脚。

一般地，现有技术中，在沉井本体下沉的过程中，沉井本体的外侧壁与土体接触并产生摩阻力，这个摩阻力的存在有利有弊，利在于摩阻力的存在可以使得沉井本体下沉时形态得到稳定，弊在于摩阻力的存在会阻碍沉井本体的下沉，导致沉井本体下沉困难。现有技术中，沉井本体下沉时形态的稳定显然比下沉难度增大更值得优先考虑，因此，为了保持沉井本体下沉时形态的稳定，在过往数百年的时间内，技术人员都不会对沉井本体的外侧壁进行降低摩阻力方向的改进。

在另一实施例中，请参阅图7，由于沉井本体12本身已有足够的下沉姿态控制手段，无需再通过土体较大的摩阻力以保持沉井本体12下沉的稳定性，因此，沉井本体12的外侧壁上设有环绕沉井本体12的功能层400，功能层400用于专门助沉，该功能层400可以是柔性防水层或润滑层等有利于减少沉井本体12与土体摩阻力以及使得沉井本体12既实用又稳定的结构，在本实施例中，在沉井本体12已有足够的下沉姿态控制条件下，将只有临时助沉的技术整合为可专门助沉的沉井本体12结构，具体为如下结构形式：

(1)将泥浆铺设于沉井本体12的外侧壁上形成功能层400，泥浆与土体接触从而减少摩阻力；

(2)在沉井本体12的外侧壁上设置若干个凹台，凹台上填充有填砂，通过填砂减少井壁与土体的直接接触，从而减少摩阻力；

(3)在井壁内预埋若干层管路，每层管路上设置多个小孔，对管内通入高压缩空气，向井壁外射出，射出的压缩空气短时存在于井壁上预留的气龛上，再沿井壁上升，在沉井本体12的周围形成一层空气帷幕，从而使得井壁周围土体松动，达到降低井壁与土体之间摩阻力的功能。

通过在沉井本体12的外侧壁上设置功能层400，使得沉井本体12外侧壁与土体之间的摩阻力受到改变，克服了现有技术中沉井本体外侧壁和土体之间必须存在摩阻力且该摩阻力不能轻易改变的技术偏见，使得沉井本体12具备了有利于沉井本体12结构稳定和减小与土体摩阻力的功能。

由于沉井本体下沉姿态无需通过摩阻力来保持稳定，因此设置金属刃脚300可减少阻力、设置功能层可减少摩阻力，使得土体对沉井本体的下沉姿态影响更小，并可提高控制井内井外土体变形的能力，降低沉井下沉运动过程中的地基竖向总抗力，从而使得沉井本体12的下沉更容易。

需要强调的是，功能层400、金属刃脚300与沉井本体12的桩节拆卸方式的空间姿态控制系统起到了协同的作用，修正了传统沉井需要通过较大自重和壁厚来保持下沉的技术偏见，可相应减轻沉井自重和减小壁厚，从而使得下沉姿态的控制更为精准。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种沉井结构，其特征在于，包括沉井本体、多个内支撑桩、多个支撑柱，以及多个千斤顶；

所述沉井本体的井壁内具有框架结构，所述框架结构与所述沉井本体的井壁为一次浇注整体成型，所述框架结构被配置为地下室的支撑结构，所述沉井本体的井壁底部具有金属刃脚，所述金属刃脚沿沉井本体的井壁周向延伸，用于插入土体，所述沉井本体的井壁被配置为地下室的外墙；

所述框架结构包括沿水平方向延伸的框架梁和沿竖直方向延伸的框架柱，各所述支撑柱的上端对应设有各所述千斤顶，各所述千斤顶分别顶设在所述框架柱上，各所述支撑柱的下端对应连接于各所述内支撑桩；

各所述支撑柱分别包括多个在竖直方向上依次可拆卸连接的桩节。

2.根据权利要求1所述的沉井结构，其特征在于，各所述支撑柱中：

各所述桩节分别由第一法兰、第二法兰，以及沿竖直方向延伸的套筒组成；

每个所述桩节中，所述套筒具有上下相对设置的第一端和第二端，所述第一法兰安装在所述第一端上，所述第二法兰安装在所述第二端上；

相邻的所述桩节中，上一个所述桩节的第二法兰与下一个所述桩节的第一法兰可拆卸连接；

处于最下端的所述桩节中，所述第二法兰可拆卸连接于对应所述内支撑桩的端部上；处于最上端的所述桩节中，所述第一法兰抵接在所述千斤顶上。

3.根据权利要求2所述的沉井结构，其特征在于，每个所述桩节中，所述第一法兰和所述第二法兰的外侧面分别与所述套筒的外侧面齐平，所述第一法兰上设有连通至所述套筒内的第一通孔，所述第二法兰上设有连通至所述套筒内的第二通孔，所述第二法兰上设有背离所述套筒方向延伸的凸台，所述第二通孔开设于所述凸台上；

相邻的所述桩节中，上一个所述桩节的第二法兰上的凸台插设于下一个所述桩节的第一法兰上的第一通孔内。

4.根据权利要求3所述的沉井结构，其特征在于，每个所述桩节中，所述凸台的外周壁上设有外螺纹，所述第一通孔的内侧壁上设有内螺纹；

相邻的所述桩节中，上一个所述桩节的第二法兰上的凸台与下一个所述桩节的第一法兰上的第一通孔通过螺纹连接。

5.根据权利要求2所述的沉井结构，其特征在于，每个所述桩节中，所述第一法兰突出于所述套筒的外侧壁并形成第一凸缘，所述第一凸缘上设有第一螺栓孔，所述第二法兰突出于所述套筒的外侧壁并形成第二凸缘，所述第二凸缘上设有第二螺栓孔；

所述沉井结构还包括螺栓和螺母，所述螺栓穿过第一螺栓孔和第二螺栓孔并通过所述螺母紧固，以连接上一个所述桩节的第二凸缘与下一个所述桩节的第一凸缘。

6.根据权利要求5所述的沉井结构，其特征在于，每个所述桩节中，所述第一法兰和所述第二法兰的外径不超过对应的所述内支撑桩的外径。

7.如权利要求3所述的沉井结构，其特征在于，所述第一通孔的半径为R，所述千斤顶的伸缩部半径为A，所述R＞A，以使所述千斤顶的伸缩部可伸入所述第一通孔内。

8.如权利要求1所述的沉井结构，其特征在于，所述内支撑桩为钢筋混凝土桩结构或者钢管桩结构。

9.根据权利要求1所述的沉井结构，其特征在于，所述沉井本体的外侧壁上设有环绕所述沉井本体的功能层，用于减小沉井外侧壁与土体之间的摩阻力。

10.根据权利要求1所述的沉井结构，其特征在于，各所述内支撑桩的下端上分别设有桩尖。

11.根据权利要求1所述的沉井结构，其特征在于：

记所述金属刃脚的平底根部面至所述金属刃脚的踏面长度为L，记开挖土体的深度为M，记所述千斤顶的最大行程为N，记所述桩节的长度为P；

其中，

L＞M；M≥N；N≥P。

12.根据权利要求1所述的沉井结构，其特征在于：

所述金属刃脚包括刃片和加强肋，所述刃片沿所述沉井本体的周向延伸，并与所述沉井本体的井壁底部固定设置，所述加强肋垂直设于所述刃片上，并连接于所述沉井本体和所述刃片之间。