CN209923959U - 一种高地下水位软弱土场地干法作业沉井结构 - Google Patents

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陈少雄
杨俊青
皮军武
单建华
何志刚
文科
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Abstract

一种高地下水位软弱土场地干法作业沉井结构,包括沉井,沉井外侧设有钢板桩,沉井与钢板桩间留有间隙,沉井与钢板桩间设有水泥搅拌桩,钢板桩底标高位于弱透水土层中;沉井下部设有沉井底板;沉井刃脚下方设有格栅式水泥搅拌桩,位于沉井侧壁下方的格栅式水泥搅拌桩成桩至沉井底部初始工作面标高处,形成支撑沉井的临时水泥搅拌桩墩,临时水泥搅拌桩墩随沉井下沉逐步破除;沉井刃脚下方的格栅式水泥搅拌桩沉井底板间设有混凝土填充物。本实用新型在满足施工场地平面布置的情况下,采用干法作业降低工程施工难度,节省工程费用,减小施工对周边环境影响。

Description

一种高地下水位软弱土场地干法作业沉井结构
技术领域
本实用新型涉及地下结构工程领域,具体是涉及一种高地下水位软弱土场地干法作业沉井结构。
背景技术
近年来,随着我国城镇和工业地下基础设施建设力度的不断加强与升级,在既有城镇和工业基地有限的施工用地范围内,建设深层地下设施(建筑),成为工程建设领域日益关注的问题。尤其是在沿江沿海冲积平原上的既有建构、筑物密集的城镇和工业基地,这些地区地基上部往往由深厚软弱冲积土层堆积而成,且地下水位较高,常年地下水位一般在地面以下0~1.0m左右。在上述地区,如何在有限狭小的场地上进行地下设施(建筑)施工,并克服中大型深层地下设施(建筑)的施工对周围建构筑物的不利影响,同时尽可能降低工程费用,是广大工程技术人员一直在不断探索和研究的课题。
我国经过数十年的工程经验积累和发展,形成了多种成熟的深层地下设施(建筑)的沉井结构和施工方法。对于高地下水位软弱土场地,主要有两种方法及两种方法形成的结构,一种是深基坑法及形成的结构——通过技术手段开挖地基形成深基坑,坑底满堂布置水泥搅拌桩或高压旋喷桩封底,在基坑内完成地下设施(建筑)的建设,最后对基坑进行回填。另一种是沉井法及形成的结构,对于高地下水位软弱土场地一般采用水下作业法施工。即在地面以上制作地下设施(建筑)钢筋混凝土侧壁(沉井)。然后在侧壁(沉井)下端进行掏挖,当侧壁(沉井)下端位于地下水位以下,进行水下机械掏挖。侧壁(沉井)下沉到位后采用水下混凝土封底,封底强度形成后排干井内积水,最后施工地下设施(建筑)底板和其它结构。
上述两种方法及形成的结构,在地势开阔周围建构筑物稀少的区域适用性较好,但对于施工可用地狭小,周围既有建、构筑物密集的场地,实施会遇到诸多问题。深基坑法所采用的基坑支护手段如地下连续墙、排桩等需要较大的工程设备回转场地和泥浆制备场地,施工可用场地往往难以满足施工设备及泥浆池布置要求,且深基坑法工序较复杂,工程费用高。水下作业沉井法主要问题有1、地基土与沉井外侧摩擦力较小,沉井下沉垂直度难以控制。2、水下施工难度大,需派潜水员辅助施工,安全风险大。3、沉井下沉过程中,会带动周边土体产生以沉井为中心的不均匀沉降,可能会对周边建、构筑物造成次生危害。4、水下沉井作业施工难度较大,工程费用较高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是,克服上述背景技术的不足,提供一种高地下水位软弱土场地干法作业沉井结构,在满足施工场地平面布置的情况下,采用干法作业降低工程施工难度,节省工程费用,减小施工对周边环境影响。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是,一种高地下水位软弱土场地干法作业沉井结构,包括沉井,沉井外侧设有钢板桩,沉井与钢板桩间留有间隙,沉井与钢板桩间设有水泥搅拌桩,钢板桩底标高位于弱透水土层中;所述沉井下部设有沉井底板;沉井刃脚下方设有格栅式水泥搅拌桩,位于沉井侧壁下方的格栅式水泥搅拌桩成桩至沉井底部初始工作面标高处,形成支撑沉井的临时水泥搅拌桩墩,临时水泥搅拌桩墩随沉井下沉逐步破除;沉井刃脚下方的格栅式水泥搅拌桩沉井底板间设有混凝土填充物。
进一步,所述间隙宽度300~1000mm。
进一步,所述水泥搅拌桩桩径为300~1000mm,桩与桩之间进行搭接,径向搭接长度为150~300mm。
进一步,所述格栅式水泥搅拌桩桩径为300~800mm,桩与桩之间进行搭接,径向搭接长度为150~300mm。
进一步,所述沉井的侧壁从顶到底由薄变厚 。
与现有技术相比,本实用新型的优点如下:
1. 解决高地下水位软弱土场地沉井施工难以采用干法作业的问题,降低沉井施工难度。
2. 减小沉井下沉过程中,对周边土体产生的不均匀沉降,减轻施工对周边建、构筑物的影响和干扰。
3. 解决高地下水位软弱土场地沉井下沉稳定系数过高,沉井下沉垂直度难以控制的问题,提高沉井施工的安全性。
4、相对于传统高地下水位软弱土场地干作业深层地下设施(建筑)的沉井结构,本实用新型工程费用低。
5、施工所需用地少,噪音小,粉尘和泥浆污染少,对周边环境影响小。
附图说明
图1是本实用新型实施例的立面示意图。
图2是图1所示实施例的沉井段沉井施工前地基处理剖面示意图。
图3是图1所示实施例的沉井段沉井施工后剖面示意图。
图4是图1所示实施例的沉井段下方地基处理剖面示意图。
图中:1—钢板桩,2—水泥搅拌桩,3—格栅式水泥搅拌桩,4—混凝土填充物,5—沉井,6—沉井底板,7—临时水泥搅拌桩墩,a—沉井底部初始工作面,b—沉井刃脚设计平面,c—弱透水土层。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。
参照图1-4,本实施例包括沉井5,沉井5外侧设有钢板桩1,沉井5与钢板桩1间留有间隙,间隙宽度800mm;沉井4与钢板桩1间设有一道水泥搅拌桩2,钢板桩1底标高位于弱透水土层c中;水泥搅拌桩2桩径为800mm,桩与桩之间进行搭接,径向搭接长度为200mm;沉井4下部设有沉井底板6;沉井4刃脚下方设有格栅式水泥搅拌桩3,一部分格栅式水泥搅拌桩3(位于沉井4侧壁下方的格栅式水泥搅拌桩3)成桩至沉井底部初始工作面a标高处,形成支撑沉井4的临时水泥搅拌桩墩7,临时水泥搅拌桩墩7随沉井4下沉逐步破除;格栅式水泥搅拌桩3桩径为600mm,桩与桩之间进行搭接,径向搭接长度为200mm,格栅式水泥搅拌桩3的格栅镂空网格长宽在1~8倍D之间调整(D为桩与桩之间中心距离);沉井4刃脚下方的格栅式水泥搅拌桩3和沉井底板6间设有混凝土填充物4。沉井4的侧壁从顶到底由薄变厚;沉井4的侧壁采用装配式结构分段拼装后下沉;根据工程所在地在地质条件和计算分析结果,格栅式水泥搅拌桩3的桩长在0~H1m之间调整(H1为沉井刃脚底标高至钢板桩桩底标高距离)。
本实用新型高地下水位软弱土场地干法作业沉井结构的施工方法如下:
(1)清理场地表层建筑垃圾、废弃地下设施,平整场地。
(2)根据设计施工图,放线定位钢板桩1位置;按照放线位置,逐块插入钢板桩1至弱透水土层c设计深度。
(3)钢板桩1施工完毕后,在其所围场地内,根据设计施工图的布置,施工水泥搅拌桩;水泥搅拌桩按由外向内的施工顺序原则进行施工,即先施工钢板桩与沉井间水泥搅拌桩2,再施工格栅式水泥搅拌桩3,格栅式水泥搅拌桩3中部分作为临时水泥搅拌桩墩7,临时水泥搅拌桩墩7的桩体喷浆成桩至沉井底部初始工作面a。
(4)根据设计施工图,放线定位沉井5;在沉井底部初始工作面a上支模、制作施工完成沉井5。
(5)沉井5混凝土强度达到90%标准值后,采用机械设备掏挖沉井5内土体,使沉井5逐步下沉,直至沉井5刃脚底部下沉达到沉井刃脚设计平面b;掏挖过程中对临时水泥搅拌桩墩7进行同步破除。
(6)沉井5刃脚底部下沉达到沉井刃脚设计平面b后,沉井5底部灌注混凝土填充物4。
(7)混凝土填充物4上方施工沉井底板6;最终形成本实用新型高地下水位软弱土场地干法作业沉井结构。
本实用新型工作原理:钢板桩+内侧钢板桩与沉井间水泥搅拌桩形成牢靠的侧向防水屏障,其与钢板桩底部不透水土层结合,共同组成地下箱型不透水空间,为干法作业沉井施工创造基本条件。防止沉井施工过程中钢板桩嵌固失稳和钢板桩桩底部土层滑移稳定失效。在沉井刃脚下方设置格栅式水泥搅拌桩层,依托该层较强的水平抗力和剪切抗力,能有效的防止上述两项失稳的发生,确保地下箱型不透水空间的稳定和可靠,保证干法作业沉井施工的可行性和安全性。
钢板桩+内侧钢板桩与沉井间水泥搅拌桩组合体竖向刚度远大于原状土体,在沉井下称过程中产生的竖向变形也远小于原状土体。因此,钢板桩外侧的土体沉降变形将明显小于普通沉井方案所造成的土体不均匀沉降变形,减轻施工对周边建、构筑物的影响和干扰。
通过沉井与钢板桩间设置水泥搅拌桩,增大沉井外侧摩阻力。通过沉井刃脚下方设置支撑沉井的临时水泥搅拌桩墩,根本上解决软弱土中下沉稳定系数过高的问题,同时结合桩墩的破除,可有效调整、控制沉井下沉倾斜和偏移。
本实用新型具有如下优点:
1. 解决高地下水位软弱土场地沉井施工难以采用干法作业的问题,降低沉井施工难度。
2. 减小沉井下沉过程中,对周边土体产生的不均匀沉降,减轻施工对周边建、构筑物的影响和干扰。
3. 解决高地下水位软弱土场地沉井下沉稳定系数过高,沉井下沉垂直度难以控制的问题,提高沉井施工的安全性。
4、相对于传统高地下水位软弱土场地干作业深层地下设施(建筑)的沉井结构,本实用新型工程费用低。
5、施工所需用地少,噪音小,粉尘和泥浆污染少,对周边环境影响小。
本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种修改和变型,倘若这些修改和变型在本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则这些修改和变型也在本实用新型的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种高地下水位软弱土场地干法作业沉井结构,其特征在于:包括沉井,沉井外侧设有钢板桩,沉井与钢板桩间留有间隙,沉井与钢板桩间设有水泥搅拌桩,钢板桩底标高位于弱透水土层中;所述沉井下部设有沉井底板;沉井刃脚下方设有格栅式水泥搅拌桩,位于沉井侧壁下方的格栅式水泥搅拌桩成桩至沉井底部初始工作面标高处,形成支撑沉井的临时水泥搅拌桩墩,临时水泥搅拌桩墩随沉井下沉逐步破除;沉井刃脚下方的格栅式水泥搅拌桩沉井底板间设有混凝土填充物。
2.如权利要求1所述的高地下水位软弱土场地干法作业沉井结构,其特征在于:所述间隙宽度300-1000mm。
3.如权利要求1或2所述的高地下水位软弱土场地干法作业沉井结构,其特征在于:所述水泥搅拌桩桩径为300~1000mm,桩与桩之间进行搭接,径向搭接长度为150-300mm。
4.如权利要求1或2所述的高地下水位软弱土场地干法作业沉井结构,其特征在于:所述格栅式水泥搅拌桩桩径为300-800mm,桩与桩之间进行搭接,径向搭接长度为150-300mm。
5.如权利要求1或2所述的高地下水位软弱土场地干法作业沉井结构,其特征在于:所述沉井的侧壁从顶到底由薄变厚。
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CN112982385A (zh) * 2021-02-01 2021-06-18 中国电建集团市政规划设计研究院有限公司 一种深厚淤泥地层沉井基坑加固的施工方法
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