CN1245559C - 快速沉井的井架结构装置及其成井施工方法 - Google Patents

Abstract

快速沉井的井架结构装置及其成井施工方法，该井架结构装置含有沉井井壁(1)和沉井隔墙(2)，沉井井壁四周构成井圈，井圈内设联系横梁或隔墙(2)，上下井圈构成若干井段，下层井段底设刃脚(8)，井段之间连接隔墙上设上下台阶，台阶内装设数激震器(4)，井壁四周内预埋高压冲水主管(10)、支管(11)，刃脚上设喷头(12)，隔墙交汇处预埋电缆管(13)、电缆管中的电缆与控制器(14)导通，上下井圈和隔墙内外用水平螺栓固定钢夹板，使井架结构构成整体。快速沉井井圈采用预制构件分段吊装，吊装一段，当安装好激震器后振冲下沉一段，再安装一段，再振冲下沉一段，直至设计高程。它下沉速度快、使沉井施工工期大为缩短，施工和施工管理费用少，对主体工程及早受益。

Description

快速沉井的井架结构装置及其成井施工方法

一、技术领域

本发明涉及一种预制钢筋混凝土快速沉井的井架结构装置及其成井施工方法，属于软基处理中的沉井工程领域。

二、背景技术

在软基处理中，沉井对提高基础的承载力、阻挡边坡滑移、截断地基渗流以及抗冲刷是一种安全可靠的结构。但其最大的缺点是传统设计仅借助沉井结构自重克服基础土体对井壁的摩擦阻力而下沉。因此，随着下沉深度的增加除了接长现浇井壁的外露长度，还得增加井壁厚度来增加自重以克服因下沉深度增加而增加的井壁摩擦阻力。按这种原理设计沉井，沉井结构尺寸庞大，消耗建筑材料多，且难以采用预制吊装，加快施工进度。这种现浇沉井，下沉缓慢，直接拖延了基础工程的控制工期，从而延误了工程总工期。四川西部某水电站导流明渠内导墙基础的沉井群施工工期长达33个月就是突出的例证。实践证明，传统沉井施工速度慢是其主要缺点，仅凭自重下沉是其下沉缓慢的主要原因。加之施工采用现场浇筑混凝土，使其工期进一步加长。造成物力和人力的极大浪费。

三、发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种软基处理中预制钢筋混凝土快速沉井的井架结构装置及其成井施工方法，其特点是通过振冲降低沉井井壁与土体间的摩阻力和刃脚端部的阻力进行快速沉降。

本发明的目的由以下技术措施实现：

快速沉井的预制井架结构装置含有沉井井壁和沉井隔墙，沉井井壁四周构成井圈，井圈内设联系横梁或隔墙，上下井圈构成若干井段，下层井段底设刃脚，井段之间的隔墙上设上下台阶，台阶内装设数个激震器，井壁四周内预埋高压冲水主管、支管、刃脚上设喷头、隔墙交汇处预埋电缆管、电缆管中的电缆与控制器导通，构成快速沉井的井架结构装置整体。

激振器与隔墙通过竖直锚固螺栓连接，激震器外壁隔墙上设固定封闭钢夹板用水平锚固螺栓连接，井段与井段之间的井壁钢夹板用水平锚固螺栓连接。

沉井刃脚上设有冲水喷头，冲水喷头与压力冲水支管连接，压力冲水支管与压力冲水主管连接，沉井段间的冲水管用柔性高压软管连接。

沉井刃脚外包防护型钢。

快速沉井的井架结构装置的成井施工方法：

(1)沉井结构为刚性抗震结构，沉井的制作工艺一是将钢筋混凝土预制构件优化组合，预制件在预制厂内制作，立模后用溜筒缓卸混凝土，对钢筋较稀疏部位，用插入式震捣器震捣，在钢筋较密部位用附着式震捣器外部震捣密实，用钢模板浇筑沉井混凝土，混凝土标号不低于250～300号，注意浇后养护，应不短于传统施工的脱模时间。

(2)快速沉井的下沉施工步序是快速沉井井圈采用预制构件分段吊装，当安装好激震器后振冲下沉一段，再安装一段，再振冲下沉一段，激震器随沉井下沉而下沉，使沿程沉井井壁的摩阻力都能减小，直至设计高程，当沉井下沉深度很深时，在上段隔墙顶上加设激振器，增加振动力，同时不断清挖井内土体。

(3)沉井和沉井间的连接是在沉井到位稳定后用冲击钻在沉井间造孔、在槽孔内下钢筋笼，现浇混凝土一次成墙。

本发明具有如下优点：

1、快速沉井是通过振冲来减小沉井下沉阻力来实现沉井快速下沉的。相对于传统沉井设计靠增加沉井结构尺寸从而增加沉井自重下沉，无疑会产生事半功倍的效果。假若通过震动能将井壁和土体间的摩擦系数由0.45～0.60降低至0.08～0.06，意味着可以将沉井的结构自重减小80％～89％，仍能保证沉井的下沉效果。传统沉井井壁厚度可达1～2M。而振冲沉井，由于其井壁厚度仅满足构造和抗震要求，可控制在0.3-0.25M以内，从而可使制作沉井的混凝土原材料成倍减少。

2、由于将沉井的施工工艺由传统的现场浇筑改为预制吊装，不仅可减少现场施工干扰，有利于提高混凝土的施工质量。

3、快速沉井预制吊装快，下沉速度快，故可使沉井施工工期大为缩短，使施工及施工管理费显著减少，主体工程及早受益，由此带来的社会效益和经济效益是十分惊人的。下面以西部某水电站导流明渠内导墙基础沉井群工程为例，进行粗略计算。若采用快速沉井可缩短工程直线工期1.5年，电站提前一年半发电，其经济效益是十分显著的。对于装机六十万仟瓦的水电站，年利用小时按5000小时计，可多发电1.5×5000×600000＝45亿度，若平均电价按每度0.2元计，则可增加人民币9亿元。如是计算尚不包括因工期缩短，工程量减少，从而减少施工及其管理费。

四、附图说明

图1为快速沉井的井架结构俯视图。

图2为A-A剖视图。

图3为B-B剖视图。

1沉井井壁，2沉井隔墙，3竖直锚固螺栓，4激震器，5井壁钢夹板，6隔墙封闭钢夹板，7水平锚固螺栓，8沉井刃脚，9防护型钢，10高压冲水主管，11冲水支管，12喷头，13电缆管，14控制器。

五、具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例

快速沉井的井架结构装置如图1～3所示，该装置含有沉井井壁1和沉井隔墙2，沉井四周井壁构成井圈，井圈内设联系横梁或隔墙2，上下井圈构成若干井段，下层井段底设刃脚8，井段之间的连接隔墙上设上下台阶，台阶内装设数个激震器4，四周井壁内预埋高压冲水主管10、支管11、刃脚上设喷头12，隔墙交汇处预埋电缆管13、电缆管与控制器14导通，构成快速沉井的井架结构装置整体。

激振器4与隔墙2通过竖直锚固螺栓3连接，激震器外壁隔墙上设固定封闭钢夹板6用水平锚固螺栓7连接，井段与井段之间的井壁钢夹板5用水平锚固螺栓7连接，水平锚固螺栓孔可用预埋PVC管形成它既是连接孔，又是井圈的吊装孔。

沉井刃脚8上设有冲水喷头12，冲水喷头与压力冲水支管11连接，冲水支管与压力冲水主管10连接，沉井段间的冲水管用柔性高压软管连接。柔性软管接头既能适用振动变形，又有阻水效果，还能克服调整井段间吊装因定位不准，导致上下管段连接出现的偏差。

沉井刃脚8外包防护型钢9。

快速沉井的井架结构装置的成井施工方法：

1、沉井结构为刚性抗震结构，沉井结构除满足承受上部建筑物荷载、地基土压力和地下水压力要求外，还要承受震动的动力荷载，直至沉井下沉至设计高程为止。

2、在软基处理中，快速沉井采用振冲下沉，为防止地基失稳破坏，一方面要控制下沉速度，另一方面应在井周不断回填砂砾料，使井圈下沉阻力增大，防止井周土体过大变形引起失稳破坏。

3、采用真空抽吸井内淤泥或砂砾，控制标准应以不引起井周土体破坏为原则，对于井内出现的大石，仍可采用井下控制爆破改炮，用抓斗或吊篮清运。

4、激震器的多少和振动功率大小视井圈结构尺寸大小以及井壁与土体摩阻力大小而设定，激震器由电力起动，通过专用软件实现调相、调频、同步或异步震动，激震器的控制器始终位于沉井顶部地表。

5、沉井的制作工艺是将钢筋混凝土预制件优化组合，预制件在预制厂制作，立模后用溜筒缓卸混凝土，对钢筋较稀疏部位，用插入式震捣器震捣，钢筋密部位用附着式震捣器外部震捣密实，用钢模板浇筑沉井混凝土，混凝土标号不低于250～300号，注意浇后养护，脱模不短于传统施工的脱模时间。

6、快速沉井的下沉施工步序与传统沉井井圈采用预制构件分段吊装，而传统沉井采用现场立模浇筑，下沉一段，延续浇筑一段，靠增加井壁厚度延长井深来保证沉井下沉；而本发明则是将预制构件吊装组合一段，当安装好激震器后振冲下沉一段，再安装一段，振冲下沉一段，激震器随沉井下沉而下沉，使沿程沉井井壁的摩阻力都能减小，直至设计高程，当沉井下沉深度很深时，在上段隔墙上加设激振器，增加振动力，同时不断清挖井内土体。

7、沉井和沉井间的连接是在沉井到位稳定后，用冲击钻在沉井间造孔、在槽孔内下钢筋笼，现浇混凝土一次成墙。

Claims (5)

1、快速沉井的井架结构装置，其特征在于该井架结构装置含有沉井井壁(1)和沉井隔墙(2)，沉井四周井壁构成井圈，井圈内设联系横梁或隔墙(2)，上下井圈构成若干井段，下层井段底设刃脚(8)，井段之间的连接隔墙上设上下台阶，台阶内装设数个对称的激震器(4)，四周井壁内预埋高压冲水主管(10)、支管(11)、刃脚上设喷头(12)、隔墙交汇处预埋电缆管(13)、电缆管中的电缆与控制器(14)导通，构成井架结构装置整体。

2、按照权利要求1所述快速沉井的井架结构装置，其特征在于激振器(4)与隔墙(2)通过竖直锚固螺栓(3)连接，激震器外壁隔墙上设固定封闭钢夹板(6)用水平锚固螺栓(7)连接，井段与井段之间的井壁钢夹板(5)用水平锚固螺栓(7)连接。

3、按照权利要求1所述快速沉井的井架结构装置，其特征在于刃脚(8)上设有冲水喷头(12)，冲水喷头与压力冲水支管(11)连接，压力冲水支管与压力冲水主管(10)连接，沉井段间的冲水管用柔性高压软管连接。

4、按照权利要求1所述快速沉井的井架结构装置，其特征在于刃脚(8)外包防护型钢(9)。

5、按照权利要求1～4之一所述快速沉井的井架结构装置的成井施工方法，其特征在于：

(1)沉井结构为刚性抗震结构，沉井的制作工艺是将钢筋混凝土预制构件优化组合，预制件在预制厂内制作，立模后用溜筒缓卸混凝土，对钢筋较稀疏部位，用插入式震捣器震捣，在钢筋较密部位用附着式震捣器外部震捣密实，用钢模板浇筑沉井混凝土，混凝土标号不低于250～300号，注意浇后养护，应不短于传统施工的脱模时间；

(2)快速沉井的下沉施工步序是快速沉井井圈采用预制构件分段吊装，当安装好激震器后振冲下沉一段，再安装一段，再振冲下沉一段，激震器随沉井下沉而下沉，直至设计高程，当沉井下沉深度很深时，在上段隔墙顶上加设激振器，增加振动力，同时不断清挖井内土体；

(3)沉井和沉井间的连接是在沉井到位稳定后用冲击钻在沉井间造孔、在槽孔内下钢筋笼，现浇混凝土一次成墙。

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