CN1718942A - 陆地沉箱施工工艺及陆地沉箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种陆地沉箱施工工艺及陆地沉箱。一种陆地沉箱施工工艺，对沉箱底板先进行全封闭或部分封闭，然后下沉；一种陆地沉箱，在箱体的四周下部有刃脚，箱体的底部垂直安装有多支高压水枪，水枪之间用水管连通。本发明具有“施工安全、建造经济、工期短、结构寿命长”的优点。

Description

陆地沉箱施工工艺及陆地沉箱
技术领域
本发明涉及一种陆地沉箱施工工艺及陆地沉箱。
背景技术
水工建筑工程中采用沉箱基础是常用的施工工艺，但在陆地修建深基础和地下深构筑物时却没有采用沉箱施工工艺的先例。
沉井是修建深基础和地下深构筑物的主要基础类型。它是在地面或地坑上，先制作开口钢筋混凝土筒身，待筒身达到一定强度后，在井筒内有规律地分层挖土、运土，随着井内土面的逐渐降低，沉井筒身借其自重克服与土壁之间的摩擦力，不断下沉、就位的一种深基或地下工程施工工艺。但在如下三种情况下就不适宜于采用沉井工艺：(1)上部为人工填土，下部为极度软弱的天然土层，且沉井自重较大，虽然对软弱土进行了加固处理，但当沉井下穿人工填土层后，由于土与壁间的摩擦力、刃脚反力、不排水时产生的浮力等合力还不能使下沉系数降到安全的标准，即会发生突沉事故(造成超沉、倾斜、位移甚至倾覆)时；(2)如采用沉井工艺，但要进行地基加固处理，该处理工艺造价成本较高时；(3)当沉井沉到设计位置，即使不排水开挖井内土，但由于外侧土流动性佳，外压大于内压，外侧土反涌无法清理干净时。
如广东省广州市番禺黄阁污水处理厂的集污井(参见附图11～16)施工时就遇到用沉井下沉工艺难以克服下沉系数过大的技术难题。该集污井结构为长方体20.8(L)×18.2(W)×16.79(H)，底板厚1m，底板下压重混凝土厚2～2.5m，壁厚60cm～120cm，自重49970KN(不含底板下压重混凝土)。土层结构为：第一层人工填沙2.0m，第二层淤泥(N＝1～4)厚10m，第三层淤泥质细沙土(N＝2～14)厚8m。设计的沉井刃脚踏面处即持力层土的设计承载力为150KN/m2。在该土层构造和沉井结构条件下，如将沉井改为沉箱，同时将箱外土填高2m，蓄水增加箱的浮力，这样的沉箱施工工艺可使工程造价大幅度地降低，缩短施工工期，无下沉安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的单一性和未因地制宜地采用不同的施工工艺，因而存在施工不安全、建造成本高、施工工期长、结构寿命短的不足之处，提供一种陆地沉箱施工工艺及陆地沉箱。
本发明的技术解决方案是：一种陆地沉箱施工工艺，对沉箱底板先进行全封闭或部分封闭，然后下沉。
本发明还提供了一种陆地沉箱，在箱体的四周下部有刃脚，箱体的底部垂直安装有多支高压水枪，水枪之间用水管连通。
本发明具有“施工安全、建造经济、工期短、结构寿命长”的优点，具体表现在如下几点：
1.传统的沉井施工工艺是井壁和底板分开浇注混凝土，结构整体性差，底板弯距大，钢筋和混凝土用量多；井壁和底板结合处容易出现渗漏，如箱内存储物会腐蚀钢筋，那结构寿命必然短。沉箱工艺就没有这些缺点。
2.沉箱工艺是在地面绑扎底板钢筋和浇注混凝土，容易施工；井壁和底板同时浇注混凝土，比沉井少了一道施工工序，节省了施工时间，节约了管理费用。
3.开挖时不用担心出现流沙或反涌，挖泥量少。
4.井壁浇注一段，可下沉一段，连续性好；在停留浇注下一段时，由于支承力足够，新浇注的混凝土在凝固时不会因发生不均匀沉降而开裂，保证了质量。
5.不需进行地基加固处理，节约了大量的施工费用，经济效益特别明显；少了施工工序，节省了施工时间，节约了管理费用。
6.下沉时不会像沉井那样可能发生突沉事故而报废，无安全隐患，工期计划有保障，解除了安全和经济的风险。
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
附图说明
图1a-图1c为不规则沉箱结构示意图：
    其中图1a为不规则沉箱立体图
        图1b为不规则沉箱底板全封闭剖面图
        图1c为不规则沉箱底板部分封闭剖面图
图2为规则沉箱结构示意图
图3a-3c为水枪的几种埋设方法示意图：
其中图3a为沉箱内连接水枪
    图3b为底板内连接水枪
    图3c为水枪在底板下
图4为在底板内连接的水枪平面分布、剖面图
图5a-图5d为排放淤泥的几种方法示意图：
其中图5a为体内埋管排放
图5b为体外埋管排放
图5c为自然挤压+吹高压气排放
图5d为抓斗直接挖土
图6为埋设在体内的淤泥排放管示意图
图7为埋设在体外的淤泥排放管示意图
图8为自然挤压+吹高压气淤泥排放管示意图
图9为封管灌浆效果图
图10障碍物预先处理示意图(a人工填土层、b淤泥土、c淤泥质粉沙土层)
图11为障碍物处理用水枪结构示意图
图12为实施例不规则沉箱示意图
图13为第一节沉箱配重计算示意图
图14为第二节混凝土浇注后沉箱配重计算示意图
图15为沉箱配重物安放位置示意图(A第一节沉箱、B一和二节合并后沉箱)
图16为计算沉箱下沉安全系数的示意图(a人工填土层、b淤泥土层、c淤泥质粉沙上层、d加高填土层、e沉箱下沉前回填土、f蓄水、g定位沙袋)
图中：1.底板全封闭沉箱、2.底板部分封闭沉箱、3.沉箱刃脚、4.主连通管、5.支连通管、6.水枪、7.喷嘴、8.总管、9.止水钢板、10.@150cm吊环、11.截止阀、12.水压力计、13.接高压气或水、14.缩口钢板圈、15.接淤泥泵、16.包裹在铁网土工布内的沙石等过滤材料、17.排泥管、18.软泥自然挤压排放管、19.水枪切割位置、20.混凝土板、21.灌注的水泥浆、22.手动卷轮、23.钢丝绳、24.枪杆、25.加长接口、26.滑轮、27.防爆软内管、28.转向节、29.弹簧、30.钢丝绳固定点、31.手柄、32.排水管、33.形心位置、34.第一节沉箱配重物、35.一和二节合并后配重物、36.塑料薄膜、37.第一节沉箱停留位置、38.挖土抓斗、39.喷嘴。
具体实施方式
陆地上采用沉箱工艺，必须将沉箱下沉范围内的土清除，清除的方法可以是机械清除或其它方法。
本发明提供一种利用高压水将箱下土冲刷成泥浆，再将泥浆抽走，随着箱下土层的下降，使沉箱不断地下沉就位的方法。
采用该方法，必须首先判断该范围的土层内是否有障碍物，参见图10，其判断方法为：除钻探了解土层情况外，每1.5米做一个探摸点，成井字型分布。探摸可用连接的铁杆插钎，人工锤击贯入，或其他机械探测方法。如探出沉箱下沉范围内有大孤石或其它障碍物，处理方法有：a、先进行地下爆破作业，将大障碍物分解变小，完成爆破作业后再探测，并根据爆碎后的障碍物的大小和位置调整该位置的水枪分布和入土深度，保证水枪入土深度大于障碍物的尺寸，使障碍物下沉到足以不阻碍沉箱的下沉；b、探准障碍物位置后，先用长杆高压水枪冲击障碍物底部使障碍物下沉到不阻碍沉箱下沉的安全深度。长杆高压水枪的结构如图11所示，该高压水枪包括枪杆24和枪杆头，枪杆24的第一节上部有手柄31和高压进水管13，枪杆24可由多节普通无缝钢管两端绞牙连接而成，每节长1米左右，节间用内绞牙的加长接口25相连。最后一节即枪杆头由防爆软内管27、转向节28、弹簧29、喷嘴39、滑轮26、钢丝23组成，防爆软内管27的两端用胶粘剂填充使其与加长接口25和喷嘴39紧密结合。钢丝23一端连接于枪杆24第一节上的手动转轮22，中间穿过枪杆头上的滑轮26，另一端固定于喷嘴39上的钢丝固定点30。在使用时，不断加接枪杆24，当枪头进入到障碍物下部时可转动手动卷轮22，通过钢丝23带动枪头转向，使喷嘴39喷出的高压水能直接冲击障碍物的正下部，使障碍物快速下沉。
沉箱的结构：沉箱包括不规则沉箱(图1a-图1c)和规则沉箱(图2)，底板全封闭沉箱1和部分封闭沉箱2；水工工程的沉箱是平底的，本发明的陆地沉箱的底部沿四周有刃脚3。刃脚深度视土质和水枪长度确定，土质越松软刃脚越长，刃脚的主要功能是导引沉箱垂直下沉和隔离水枪冲刷区。
水枪系统的构成(参见图3a-图3c)：由主连通管4、支连通管5、枪杆6、水枪喷嘴7、总管8、止水钢板9、吊环10、截止阀11组成；支连通管5将各个水枪连通，主连通管通入高压水；主连通管4截面面积大于1.2倍的喷嘴7截面面积和；支连通管截5面面积大于1.5倍的喷嘴7截面面积和；枪杆6截面面积大于10倍的喷嘴7截面面积。水枪系统设计的容许压力不小于16kg。水枪分布在平面上成对称排列。
本发明提供的方法详细介绍如下：
一、预埋安装高压水枪(如图3a～图4所示)
(1)水枪材料：可选用D＝20mm无缝钢管作水枪6的枪杆，用同直径圆铁(或水管堵头)在其中心钻孔(孔径5～8mm)作高压水枪的喷嘴，两者的连接方式可焊接或绞牙螺接。
(2)水枪连通管：用多条直径＞100mm的无缝钢管做为之连通管5(根据水枪数量选定根数和尺寸)将水枪6连成一体。支连通管5可内藏或外(板上或板下)露。
(3)水枪6埋设位置：沿箱体四周的刃脚3的中心线位置每隔1m安装一支，枪杆入土20cm，用一根有独立阀门控制的主连通管4连接在一起；另在底板下每隔1m一根，成井字型分布，将它们分成5个区，每区的主连通管4有独立的阀门控制。
连通管可内藏在底板内或裸露在底板下。
水枪密度和杆长依据：根据土的软硬程度计算冲击坑的大小和深度。土质越软越松，水枪越疏(可长可短)；土质越硬越粘，水枪越密长度适中；密实沙质土，水枪密而短。
(4)水枪6埋设深度：不同区的水枪入土深度不同，中间区入土深度50cm，四周30cm。中间区水枪叫主沉工作水枪(即在下沉时一般情况是连续开启的)；四周的四个区的水枪叫下沉调节水枪(当沉箱出现不均匀下沉或偏移时，则通过开或关不同区的水枪来调整该区土层冲刷的程度，以到达调整沉箱均匀下沉或纠偏的目的)。
注意：底板位置的水枪入土深度不能超过刃脚深度(除遇到障碍物时，又非预沉障碍物，则该位置水枪杆长要大于障碍物最大直径)；枪杆一定要垂直安装。
二、排泥管17安装(如附图5a～图8所示)
底板内(或外)安装有4支D＝200mm的用无缝钢管制成的排泥管17，管口伸入底板下20cm，用缩口器将管口直径缩小2～3cm，每2根排泥管在箱体位置(内或侧面)碰头汇合成一根D＝200mm的排泥管，再连通到箱体外与抽泥泵连接(15)。墙体位置的两根排泥管在离板面1.0m高的位置都安装一个有截止阀11的斜三通，用来连接高压水泵或高压气泵(13)。当沉箱高度不大(即排泥扬程不高)时，可不用抽泥泵，直接吹高压气或注高压水就可排放淤泥浆。
管内在吹气或注水口位置焊一道钢板圈，使该位置在吹气或注高压水时产生负压。
三、安装水压力计12(如附图5a～8所示)
在底板中间位置安装一个水压力计12，用来观测板下水的压力，以便指导高压冲水和抽排淤泥。当水压力达到8kg时才开抽泥泵，抽泥工作压力为6～8kg，小于6kg停止抽泥，大于8kg停止冲水。
四、不规则沉箱配重(如图13～15所示)
当沉箱不规则或不对称时，沉箱重心不在其形心位置，此时通过力矩计算，确定配重数量和配重物的摆放位置，以使沉箱重心落在形心位置。
图13中：按钢筋混凝土比重2.50t/m3计算，偏心距M＝M1-M2＝-23.416×2.50＝58.54t.m。在力矩小的一边离开井内壁0.5m(即离井形心8.9m处)为中心线两头往中间推放1m高，平面尺寸1m×？m的碎石袋，总配重为58.54/8.9(力臂)＝6.58t。
图14中：偏心距M＝(M1+M3-M2-M4)×2.50＝93.166×2.50＝232.92t.m。在力矩小的一边离开井内壁0.5m(即离井形心8.7m处)为中心线两头往中间推放1m高，碎石袋总重为232.92/8.7＝26.78t。
G1＝7.79×1×18.2×9.9＝1403.602
G2＝2×6.8×7.79×0.8×6＝508.531
G3＝1.2×4.79×16.6×2.0＝190.834
G4＝0.8×3×16.6×2.2＝87.648
G5＝2×3.7×7.79×0.8×0.75＝34.588
G6＝0.6×7.79×18.2×1.4＝119.093
G7＝2×8.7×7.79×0.8×6.05＝656.043
G8＝1.2×4.79×16.6×9.8＝935.085
G9＝0.8×3×16.6×10＝398.400
五、计算下沉安全系数
下沉安全系数公式为： K = Q - B F + R
K——下沉安全系数，取1.15～1.25
Q——沉箱自重加配重
B——作用于沉箱的浮力(泥浆浮力大于水浮力)
F——沉箱与土间的摩擦力
R——土作用于沉箱底的反力
根据土层情况，分层计算下沉安全系数，为满足K在1.15～1.25的安全范围，可改变各种条件调整公式中的参数(如加高或降低箱外填土、注水提高或抽地下水降低箱外水头、改变箱外土质提高或降低摩擦力系数、在箱内增加附加荷重等)。
当沉箱自重过大时，为安全考虑，须分段浇注混凝土和分节下沉。用不规则沉箱分节下沉的例子加以说明，如附图12～15所示及不规则沉箱K值计算示范表1～5。
六、堆放定位沙袋g(如图16所示)
为使沉箱在下沉过程中不易发生位移，在沉箱四个角的位置，离角点3米范围内堆放沙包，沙包高度1.5～2.0米，顶宽1.0米，边坡1∶1.5。
七、箱外填土、提高箱外水位(如图16所示)
a、在沉箱预制前先要计算填土层的地基承载力，当因填土层厚度薄，地基承载力不够时，要进行加厚填土；b、当沉箱下沉穿过填土层进入软弱天然土层时，由于土层承载力突然降低，K值突然增大，为降低K值，所以要提高箱外水头、增大箱侧摩擦力，故采取箱外填土和蓄水。
八、沉箱冲水下沉
在一切准备就绪后，开始下沉沉箱。首先开中间水枪的高压泵，当箱下水压力达到8kg时开启抽泥泵，保持在6～8kg的压力下抽排淤泥，观测沉箱下沉情况。如压力很快下降到6kg以下，则对称地开启其中2组调节水枪泵，此时如果压力正常，则轮流开关另外的2组调节水枪泵。如只加开2组调节水枪泵压力还上不去，则4组调节水枪泵全打开。如下沉速度不快，可打开刃脚位置的水枪泵。如压力足够，可将排泥管的三通接上高压水或气，加快排泥速度。
在冲水下沉过程中，如发生不均匀沉降，左边沉降快，则关闭左边调整水枪泵，依此类推。如发生偏移，则关闭偏移位置的调整水枪泵，开启反向位置的调整水枪泵，使沉箱发生侧倾，当刃脚位置回复一半时，停止反向位置的调整水枪泵，开启偏移位置的调整水枪泵，使沉箱恢复平衡。不断地使沉箱倾斜、平衡，就可使沉箱复位。
当沉箱下沉到离设计标高位还有100cm时，停止高压冲水，继续抽排泥浆，注意观测沉箱下沉的情况，如果排出的泥浆浓度很高时，沉箱下沉仍然未到位，根据位置差值的多少，控制再冲水的时间，不断地少量冲水和排泥过程，使沉箱下沉就位。
九、提高持力层承载力的技巧：当箱底最终就位处的原土层承载力不够时，且下沉范围内的土层中含沙量高，此时可将水枪杆加长到合适的长度，在冲高压水时不开抽泥泵，即冲水和抽泥浆错开进行，目的是让粗沙自然地沉淀，不断地累积成一定厚度的沙层，增大持力层承载力。节省了箱底加固处理的费用。
十、高压水枪管、排泥管灌注膨胀水泥浆封闭(如图9所示)
完成沉箱就位后，将高压水泵换成高压气泵，向箱底吹高压气以便彻底排清箱下淤泥浆。放空排泥管内的淤泥浆，然后将淤泥泵换成高压注浆机，从排泥管把膨胀水泥沙浆灌入到沉箱底板下，计算注浆量，使排泥管吸入口位置能形成水泥包，封闭管口；高压水枪管也用同样方法将1∶2.5的膨胀水泥浆(用滤网将粗颗粒隔离)灌入封口。压力表拆除后，也同样灌注膨胀水泥浆，然后关闭阀门，切除伸出部分的管，再用混凝土填满预留坑。
灌浆量计算依据：(1)箱下持力层应具有的承载力；(2)有抗浮要求时需增加的重力；(3)无特殊要求时，管内灌满即可。
十一、各种排泥方法(如图5～8所示)
1、泥泵抽泥浆：土体在高压水冲击作用下，变成泥浆，然后由泥浆泵抽出。
2、吹高压气或注高压水排泥：土体在水枪的高压水冲击作用下，变成泥浆，由安装在排泥管内的气枪吹入的高压气体或水泵泵入的高压水作用下将泥浆排出。
3、自然挤压+吹高压气排泥：先打开泥浆排放管的三通截止阀，让软土在沉箱自重的作用下自然地因挤压被排放出来，该土可被马上清除出箱外，但当光靠沉箱自重不能使软土挤出时，可让软土自然流出后暂时留在箱内，增大箱的重力，使软土再次能自然地被挤压出，这样可节省泵水费用同时排出物少。当不能再挤出软土时，关闭三通截止阀，打开高压水枪冲水，同时在三通位置吹高压气或泵高压水使淤泥浆排出。
4、底板部分封闭的沉箱，可在未封闭的井内用人工或抓斗等挖土机械直接挖土，其他底板下的土靠沉箱重力作用下自然挤压往未封闭的井内移动。
第一节箱体(含配重)G1＝Q1+P1＝31966.52kN；             不规则沉箱K值计算示范                       计算表：1
第二节箱体(含配重)G2＝Q1+Q2+P2＝50212.85kN；下沉安全系数K＝(Q-B)/(F+R)；沉箱底面积20.8*18.2；刃脚体积57.58m3
序号 刃脚踏面标高 土的分层位置 地下水面标高   该位置到箱外液面高差(m)   箱外液体容重(kN/m3)   沉箱排出液体重B(kN) 箱内液深(m)   箱内液重W(kN)   土的分层厚度(m)   分层土摩擦力系数(kN/m2)   外侧分层摩擦力   外侧摩擦力合力F(kN)   分层土的容重(kN/m3)   分层土的有效容重(kN/m3) 分层土的压力(kN/m2)   底板面最大反力R(kN) 下沉安全系数K
  第一节   6.50   +8.5～+6.5   8.5   1.0   9.8   4274   0.0   0   2.0   20.0   3120   3120   20.5   10.7   21.4   8101   2.47
  1   5.50   +6.5～+5.5   8.5   2.0   9.8   7984   0.0   0   1.0   20.0   1560   4680   20.5   10.7   10.7   12152   1.42
  2   4.5   +5.5～+4.5   8.5   3.0   9.8   11694   0.0   0   1.0   20.0   1560   6240   20.5   10.7   10.7   16202   0.90
  3   3.5   +4.5～+3.5   8.5   4.0   9.8   15404   0.0   0   1.0   9.8   764   7004   18.0   8.2   8.2   19307   0.63
  4   2.5   +3.5～+2.5   8.5   5.0   9.8   19114   0.0   0   1.0   9.8   764   7769   18.0   8.2   8.2   22411   0.43
  5   1.5   +2.5～+1.5   8.5   6.0   9.8   22824   0.0   0   1.0   9.8   764   8533   18.0   8.2   8.2   25515   0.27
  6   0.5   +1.5～+0.5   8.5   7.0   9.8   26534   0.0   0   1.0   9.8   764   9298   18.0   8.2   8.2   28619   0.14
  7   -0.5   +0.5～-0.5   8.5   8.0   9.8   30243   0.0   0   1.0   9.8   764   10062   18.0   8.2   8.2   31723   0.04
  8(暂停)   -1.5   -0.5～-1.5   8.5   9.0   9.8   33953   0.0   0   1.0   9.8   764   10826   18.0   8.2   8.2   34828   -0.04
  9(第二节) -2.5 -1.5～-2.5 8.5 10.0 9.8 37663 0.0 0 1.0 9.8 764 11591 18.0 8.2 8.2 37932 0.25
  10   -3.5   -2.5～-3.5   8.5   11.0   9.8   41373   0.0   0   1.0   9.8   764   12355   18.0   8.2   8.2   41036   0.17
  11   -4.5   -3.5～-4.5   8.5   12.0   9.8   45083   0.0   0   1.0   9.8   764   13120   18.0   8.2   8.2   44140   0.09
  12   -5.5   -4.5～-5.5   8.5   13.0   9.8   48793   0.0   0   1.0   18.0   1404   14524   19.5   9.7   9.7   47812   0.02
  13   -6.5   -5.5～-6.5   8.5   14.0   9.8   52503   0.0   0   1.0   18.0   1404   15928   19.5   9.7   9.7   51484   -0.03
  14   -7.5   -6.5～-7.5   8.5   15.0   9.8   56213   0.0   0   1.0   18.0   1404   17332   19.5   9.7   9.7   55156   -0.08
  15   -8.5   -7.5～-8.5   8.5   16.0   9.8   59922   0.0   0   1.0   18.0   1404   18736   19.5   9.7   9.7   58828   -0.13
  16   -8.79   -8.5～-8.79   8.5   16.3   9.8   60998   0.0   0   0.3   18.0   407   19143   19.5   9.7   2.8   59893   -0.14
  控制下沉方法(调整绿色数)：(1)调节外侧地下水位；(2)箱内注水；(3)配重；(4)调节外侧地面高程；(5)改变外侧土摩擦系数；(6)下层土置换，改变摩擦力系数。
第一节箱体(含配重)G1＝Q1+P1＝31966.52kN；         不规则沉箱K值计算示范             计算表：2
第二节箱体(含配重)G2＝Q1+Q2+P2＝50212.85kN；下沉安全系数K＝(Q-B)/(F+R)；沉箱底面积20.8*18.2；刃脚体积57.58m3
序号 刃脚踏面标高 土的分层位置 地下水面标高   该位置到箱外液面高差(m)   箱外液体容重(kN/m3)   沉箱排出液体重B(kN) 箱内液深(m)   箱内液重W(kN)   土的分层厚度(m)   分层土摩擦力系数(kN/m2)   外侧分层摩擦力   外侧摩擦力合力F(kN)   分层土的容重(kN/m3)   分层土的有效容重(kN/m3) 分层土的压力(kN/m2)   底板面最大反力R(kN) 下沉安全系数K
  第一节   6.50   +8.5～+6.5   6.5   (1.0)   9.8   0   0.0   0   2.0   20.0   3120   3120   20.5   20.5   41.0   15521   1.71
  1   5.50   +6.5～+5.5   6.5   0.0   9.8   564   0.0   0   1.0   20.0   1560   4680   20.5   20.5   20.5   23281   1.12
  2   4.5   +5.5～+4.5   6.5   1.0   9.8   4274   0.0   0   1.0   20.0   1560   6240   20.5   10.7   10.7   27332   0.82
  3   3.5   +4.5～+3.5   6.5   2.0   9.8   7984   0.0   0   1.0   9.8   764   7004   18.0   8.2   8.2   30436   0.64
  4   2.5   +3.5～+2.5   6.5   3.0   9.8   11694   0.0   0   1.0   9.8   764   7769   18.0   8.2   8.2   33540   0.49
  5   1.5   +2.5～+1.5   6.5   4.0   9.8   15404   0.0   0   1.0   9.8   764   8533   18.0   8.2   8.2   36645   0.37
  6   0.5   +1.5～+0.5   6.5   5.0   9.8   19114   0.0   0   1.0   9.8   764   9298   18.0   8.2   8.2   39749   0.26
  7   -0.5   +0.5～-0.5   6.5   6.0   9.8   22824   0.0   0   1.0   9.8   764   10062   18.0   8.2   8.2   42853   0.17
  8(暂停)   -1.5   -0.5～-1.5   6.5   7.0   9.8   26534   0.0   0   1.0   9.8   764   10826   18.0   8.2   8.2   45957   0.10
  9(第二节) -2.5 -1.5～-2.5 6.5 8.0 9.8 30243 0.0 0 1.0 9.8 764 11591 18.0 8.2 8.2 49061 0.33
  10   -3.5   -2.5～-3.5   6.5   9.0   9.8   33953   0.0   0   1.0   9.8   764   12355   18.0   8.2   8.2   52166   0.25
  11   -4.5   -3.5～-4.5   6.5   10.0   9.8   37663   0.0   0   1.0   9.8   764   13120   18.0   8.2   8.2   55270   0.18
  12   -5.5   -4.5～-5.5   6.5   11.0   9.8   41373   0.0   0   1.0   18.0   1404   14524   19.5   9.7   9.7   58942   0.12
  13   -6.5   -5.5～-6.5   6.5   12.0   9.8   45083   0.0   0   1.0   18.0   1404   15928   19.5   9.7   9.7   62614   0.07
  14   -7.5   -6.5～-7.5   6.5   13.0   9.8   48793   0.0   0   1.0   18.0   1404   17332   19.5   9.7   9.7   66286   0.02
  15   -8.5   -7.5～-8.5   6.5   14.0   9.8   52503   0.0   0   1.0   18.0   1404   18736   19.5   9.7   9.7   69958   -0.03
  16   -8.79   -8.5～-8.79   6.5   14.3   9.8   53579   0.0   0   0.3   18.0   407   19143   19.5   9.7   2.8   71023   -0.04
  控制下沉方法(调整绿色数)：(1)调节外侧地下水位；(2)箱内注水；(3)配重；(4)调节外侧地面高程；(5)改变外侧土摩擦系数；(6)下层土置换，改变摩擦力系数。
第一节箱体(含配重)G1＝Q1+P1＝31966.52kN；        不规则沉箱K值计算示范          计算表：3
第二节箱体(含配重)G2＝Q1+Q2+P2＝50212.85kN；下沉安全系数K＝(Q-B)/(F+R)；沉箱底面积20.8*18.2；刃脚体积57.58m3
序号 刃脚踏面标高 土的分层位置 地下水面标高   该位置到箱外液面高差(m)   箱外液体容重(kN/m3)   沉箱排出液体重B(kN) 箱内液深(m)   箱内液重W(kN)   土的分层厚度(m)   分层土摩擦力系数(kN/m2)   外侧分层摩擦力   外侧摩擦力合力F(kN)   分层土的容重(kN/m3)   分层土的有效容重(kN/m3) 分层土的压力(kN/m2)   底板面最大反力R(kN) 下沉安全系数K
  第一节   6.50   +8.5～+6.5   4.5   (3.0)   9.8   0   0.0   0   1.0   20.0   1560   1560   20.5   20.5   20.5   7760   3.43
  1   5.50   +6.5～+5.5   4.5   (2.0)   9.8   0   0.0   0   1.0   20.0   1560   3120   20.5   20.5   20.5   15521   1.71
  2   4.5   +5.5～+4.5   4.5   (1.0)   9.8   0   0.0   0   1.0   20.0   1560   4680   20.5   20.5   20.5   23281   1.14
  3   3.5   +4.5～+3.5   4.5   0.0   9.8   564   0.0   0   1.0   9.8   764   5444   18.0   18.0   18.0   30096   0.88
  4   2.5   +3.5～+2.5   4.5   1.0   9.8   4274   0.0   0   1.0   9.8   764   6209   18.0   8.2   8.2   33200   0.70
  5   1.5   +2.5～+1.5   4.5   2.0   9.8   7984   0.0   0   1.0   9.8   764   6973   18.0   8.2   8.2   36304   0.55
  6   0.5   +1.5～+0.5   4.5   3.0   9.8   11694   0.0   0   1.0   9.8   764   7738   18.0   8.2   8.2   39408   0.43
  7   -0.5   +0.5～-0.5   4.5   4.0   9.8   15404   0.0   0   1.0   9.8   764   8502   18.0   8.2   8.2   42512   0.32
  8(暂停)   -1.5   -0.5～-1.5   4.5   5.0   9.8   19114   0.0   0   1.0   9.8   764   9266   18.0   8.2   8.2   45616   0.23
  9(第二节) -2.5 -1.5～-2.5 4.5 6.0 9.8 22824 0.0 0 1.0 9.8 764 10031 18.0 8.2 8.2 48721 0.47
  10   -3.5   -2.5～-3.5   4.5   7.0   9.8   26534   0.0   0   1.0   9.8   764   10795   18.0   8.2   8.2   51825   0.38
  11   -4.5   -3.5～-4.5   4.5   8.0   9.8   30243   0.0   0   1.0   9.8   764   11560   18.0   8.2   8.2   54929   0.30
  12   -5.5   -4.5～-5.5   4.5   9.0   9.8   33953   0.0   0   1.0   18.0   1404   12964   19.5   9.7   9.7   58601   0.23
  13   -6.5   -5.5～-6.5   4.5   10.0   9.8   37663   0.0   0   1.0   18.0   1404   14368   19.5   9.7   9.7   62273   0.16
  14   -7.5   -6.5～-7.5   4.5   11.0   9.8   41373   0.0   0   1.0   18.0   1404   15772   19.5   9.7   9.7   65945   0.11
  15   -8.5   -7.5～-8.5   4.5   12.0   9.8   45083   0.0   0   1.0   18.0   1404   17176   19.5   9.7   9.7   69617   0.06
  16   -8.79   -8.5～-8.79   4.5   12.3   9.8   46159   0.0   0   0.3   18.0   407   17583   19.5   9.7   2.8   70682   0.05
  控制下沉方法(调整绿色数)：(1)调节外侧地下水位；(2)箱内注水；(3)配重；(4)调节外侧地面高程；(5)改变外侧土摩擦系数；(6)下层土置换，改变摩擦力系数。
第一节箱体(含配重)G1＝Q1+P1＝31966.52kN；      不规则沉箱K值计算示范      计算表：4
第二节箱体(含配重)G2＝Q1+Q2+P2＝50212.85kN；下沉安全系数K＝(Q-B)/(F+R)；沉箱底面积20.8*18.2；刃脚体积57.58m3
序号 刃脚踏面标高 土的分层位置 地下水面标高   该位置到箱外液面高差(m)   箱外液体容重(kN/m3)   沉箱排出液体重B(kN) 箱内液深(m)   箱内液重W(kN)   土的分层厚度(m)   分层土摩擦力系数(kN/m2)   外侧分层摩擦力   外侧摩擦力合力F(kN)   分层土的容重(kN/m3)   分层土的有效容重(kN/m3) 分层土的压力(kN/m2)   底板面最大反力R(kN) 下沉安全系数K
  第一节   6.50   +8.5～+6.5   4.5   (3.0)   9.8   0   0.0   0   0.0   20.0   0   0   20.5   20.5   0.0   0   #DIV/01
  1   5.50   +6.5～+5.5   4.5   (2.0)   9.8   0   0.0   0   1.0   20.0   1560   1560   20.5   20.5   20.5   7760   3.43
  2   4.5   +5.5～+4.5   4.5   (1.0)   9.8   0   0.0   0   1.0   20.0   1560   3120   20.5   20.5   20.5   15521   1.71
  3   3.5   +4.5～+3.5   4.5   0.0   9.8   564   0.0   0   1.0   9.8   764   3884   18.0   18.0   18.0   22335   1.20
  4   2.5   +3.5～+2.5   4.5   1.0   9.8   4274   0.0   0   1.0   9.8   764   4649   18.0   8.2   8.2   25439   0.92
  5   1.5   +2.5～+1.5   4.5   2.0   9.8   7984   0.0   0   1.0   9.8   764   5413   18.0   8.2   8.2   28543   0.71
  6   0.5   +1.5～+0.5   4.5   3.0   9.8   11694   0.0   0   1.0   9.8   764   6178   18.0   8.2   8.2   31648   0.54
  7   -0.5   +0.5～-0.5   4.5   4.0   9.8   15404   0.0   0   1.0   9.8   764   6942   18.0   8.2   8.2   34752   0.40
  8(暂停)   -1.5   -0.5～-1.5   4.5   5.0   9.8   19114   0.0   0   1.0   9.8   764   7706   18.0   8.2   8.2   37856   0.28
  9(第二节) -2.5 -1.5～-2.5 4.5 6.0 9.8 22824 0.0 0 1.0 9.8 764 8471 18.0 8.2 8.2 40960 0.55
  10   -3.5   -2.5～-3.5   4.5   7.0   9.8   26534   0.0   0   1.0   9.8   764   9235   18.0   8.2   8.2   44064   0.44
  11   -4.5   -3.5～-4.5   4.5   8.0   9.8   30243   0.0   0   1.0   9.8   764   10000   18.0   8.2   8.2   47169   0.35
  12   -5.5   -4.5～-5.5   4.5   9.0   9.8   33953   0.0   0   1.0   18.0   1404   11404   19.5   9.7   9.7   50841   0.26
  13   -6.5   -5.5～-6.5   4.5   10.0   9.8   37663   0.0   0   1.0   18.0   1404   12808   19.5   9.7   9.7   54513   0.19
  14   -7.5   -6.5～-7.5   4.5   11.0   9.8   41373   0.0   0   1.0   18.0   1404   14212   19.5   9.7   9.7   58185   0.12
  15   -8.5   -7.5～-8.5   4.5   12.0   9.8   45083   0.0   0   1.0   18.0   1404   15616   19.5   9.7   9.7   61857   0.07
  16   -8.79   -8.5～-8.79   4.5   12.3   9.8   46159   0.0   0   0.3   18.0   407   16023   19.5   9.7   2.8   62922   0.05
  控制下沉方法(调整绿色数)：(1)调节外侧地下水位；(2)箱内注水；(3)配重；(4)调节外侧地面高程；(5)改变外侧土摩擦系数；(6)下层土置换，改变摩擦力系数。
第一节箱体(含配重)G1＝Q1+P1＝31966.52kN；      不规则沉箱K值计算示范      (二节)计算表：5
第二节箱体(含配重)G2＝Q1+Q2+P2＝50212.85kN：下沉安全系数K=(Q-B)/(F+R)；沉箱底面积20.8*18.2；刃脚体积57.58m3
序号 刃脚踏面标高 土的分层位置 地下水面标高   该位置到箱外液面高差(m)   箱外液体容重(kN/m3)   沉箱排出液体重B(kN) 箱内液深(m)   箱内液重W(kN)   土的分层厚度(m)   分层土摩擦力系数(kN/m2)   外侧分层摩擦力   外侧摩擦力合力F(kN)   分层土的容重(kN/m3)   分层土的有效容重(kN/m3) 分层土的压力(kN/m2)   底板面最大反力R(kN) 下沉安全系数K
  第一节   6.50   +8.5～+6.5   4.5   (3.0)   9.8   0   0.0   0   0.0   20.0   0   0   20.5   20.5   0.0   0   #DIV/01
  1   5.50   +6.5～+5.5   4.5   (2.0)   9.8   0   0.0   0   1.0   20.0   1560   1560   20.5   20.5   20.5   7760   3.43
  2   4.5   +5.5～+4.5   4.5   (1.0)   9.8   0   0.0   0   1.0   20.0   1560   3120   20.5   20.5   20.5   15521   1.71
  3   3.5   +4.5～+3.5   4.5   0.0   9.8   564   0.0   0   1.0   9.8   764   3884   18.0   18.0   18.0   22335   1.20
  4   2.5   +3.5～+2.5   4.5   1.0   9.8   4274   0.0   0   1.0   9.8   764   4649   18.0   8.2   8.2   25439   0.92
  5   1.5   +2.5～+1.5   4.5   2.0   9.8   7984   0.0   0   1.0   9.8   764   5413   18.0   8.2   8.2   28543   0.71
  6   0.5   +1.5～+0.5   4.5   3.0   9.8   11694   0.0   0   1.0   9.8   764   6178   18.0   8.2   8.2   31648   0.54
  7   -0.5   +0.5～-0.5   4.5   4.0   9.8   15404   0.0   0   1.0   9.8   764   6942   18.0   8.2   8.2   34752   0.40
  8(暂停)   -1.5   -0.5～-1.5   4.5   5.0   9.8   11914   0.0   0   1.0   9.8   764   7706   18.0   8.2   8.2   37856   0.28
  9(第二节) -2.5 -1.5～-2.5 4.5 6.0 9.8 22824 0.0 0 1.0 9.8 764 8471 18.0 8.2 8.2 40960 0.55
  l0   -3.5   -2.5～-3.5   4.5   7.0   9.8   26534   0.0   0   1.0   9.8   764   9235   18.0   8.2   8.2   44064   0.44
  11   -4.5   -3.5～-4.5   4.5   8.0   9.8   30243   0.0   0   1.0   9.8   764   10000   18.0   8.2   8.2   47169   0.35
  12   -5.5   -4.5～-5.5   4.5   9.0   9.8   33953   0.0   0   1.0   18.0   1404   11404   19.5   9.7   9.7   50841   0.26
  13   -6.5   -5.5～-6.5   4.5   10.0   9.8   37663   0.0   0   1.0   18.0   1404   12808   19.5   9.7   9.7   54513   0.19
  14   -7.5   -6.5～-7.5   4.5   11.0   9.8   41373   0.0   0   1.0   18.0   1404   14212   19.5   9.7   9.7   58185   0.12
  15   -8.5   -7.5～-8.5   4.5   12.0   9.8   45083   0.0   0   1.0   18.0   1404   15616   19.5   9.7   9.7   61857   0.07
  16   -8.79   -8.5～-8.79   4.5   12.3   9.8   46159   0.0   0   0.3   18.0   407   16023   19.5   9.7   2.8   62922   0.05
  控制下沉方泫(调整绿色数)：(1)调节外侧地下水位；(2)箱内注水：(3)配重：(4)调节外侧地面高程；(5)改变外侧土摩擦系数；(6)下层上置换，改变摩擦力系数。

Claims (9)

1、一种陆地沉箱施工工艺，其特征在于对沉箱底板先进行全封闭或部分封闭，然后下沉。
2、如权利要求1所述的工艺，其特征在于所说的沉箱底部有刃脚。
3、如权利要求1所述的工艺，其特征在于用高压水将沉箱下土冲刷成泥浆，再将泥浆抽走，随着箱下土层的下降，使沉箱不断地下沉就位。
4、如权利要求1所述的工艺，其特征在于对底板部分封闭的沉箱，在未封闭的井内用人工或挖土机械直接挖土，随着箱下土层的下降，使沉箱不断地下沉就位。
5、如权利要求1所述的工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)在沉箱体底部预埋安装高压水枪和排泥管；
(2)在沉箱底板中间位置安装水压力计；
(3)不规则沉箱配重；
(4)按下式计算下沉安全系数：
下沉安全系数公式为： K = Q - B F + R
K-下沉安全系数，取1.15~1.25
Q-沉箱自重加配重
B-作用于沉箱的浮力(泥浆浮力大于水浮力)
F-沉箱与土间的摩擦力
R-土作用于沉箱底的反力
(5)堆放定位沙袋；
(6)箱外填土；
(7)提高箱外水位；
(7)沉箱冲水排泥下沉或未封闭井内挖土下沉；
(8)预埋管灌浆封闭。
6、如权利要求5所述的工艺，其特征在于还包括清除沉箱下沉范围内土层内障碍物的步骤。
7、一种权利要求6所述工艺使用的清除沉箱下沉范围内土层内障碍物所使用的高压水枪，包括枪杆和枪杆头，其特征在于枪杆由多节钢管两端绞牙，节间用内绞牙的加长接口连接，第一节上部有手柄和高压进水管，最后一节即枪杆头由防爆软内管、转向节、喷嘴、滑轮、钢丝组成，防爆软内管的两端用胶粘剂填充使其与加长接口和喷嘴紧密结合，钢丝一端连接于枪杆第一节上的手动转轮，中间穿过枪杆上的滑轮，另一端固定于喷嘴上。
8、一种陆地沉箱，其特征在于在箱体的四周下部有刃脚，箱体的底部垂直安装有多支高压水枪，水枪之间用水管连通。
9、如权利要求8所述的沉箱，其特征在于箱体中心安装一压力计。
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