CN211285666U

CN211285666U - 一种厚软土层的窄长型沉井及其支撑结构

Info

Publication number: CN211285666U
Application number: CN201922245529.0U
Authority: CN
Inventors: 邱庚鸿; 何德华; 陈建宁; 黄金铭; 袁程; 郭一贤; 曹钰; 邹嘉威
Original assignee: Guangzhou Third Municipal Engineering Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Third Municipal Engineering Co Ltd
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-08-18
Anticipated expiration: 2029-12-13

Abstract

本实用新型提供了一种支撑结构，涉及沉井施工技术领域，用于支撑厚软土层的窄长型沉井节段，所述节段为中空的长方体，其中，包含相对的第一侧面和第二侧面，以及相对的第三侧面和第四侧面，所述第一、二侧面的长度大于所述第三、四侧面，所述支撑结构与所述节段可拆卸连接，包括：第一支撑件，所述第一支撑件垂直抵接于所述第一侧面和第二侧面之间；以及第二支撑件，所述第二支撑件两端分别抵接于相邻的两个侧面上。一种厚软土层的窄长型沉井，由多个节段拼接而成，节段内设有上述支撑结构。本实用新型的沉井节段内设置有支撑结构，使沉井节段在下沉时受力更加均匀，有效抵消下沉过程中软土对节段的压力，增加下沉的稳定性。

Description

一种厚软土层的窄长型沉井及其支撑结构

技术领域

本实用新型涉及沉井施工技术领域，具体涉及一种厚软土层的窄长型沉井及其节段。

背景技术

厚软土层具有天然含水量高、强度低、坑底易隆起以及流沙返佣等特点，难以进行沉井施工。陈国平的《软土地基沉井下沉施工技术及应用》中，提出了一种沉井施工方式，采用重型井点降水作为辅助工艺，在降低地下水位的同时固结淤泥，以确保固结后的土质能够满足沉井下沉。

然而，这种方式难以保证大型沉井下沉时的稳定性，沉井下沉时在软土的作用下可能出现倾斜等状况。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型旨在提供一种能够保证稳定下沉的厚软土层的窄长型沉井及其节段。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用以下技术方案来实现：

一种支撑结构，用于支撑厚软土层的窄长型沉井节段，所述节段为中空的长方体，其中，包含相对的第一侧面和第二侧面，以及相对的第三侧面和第四侧面，所述第一、二侧面的长度大于所述第三、四侧面，

所述支撑结构与所述节段可拆卸连接，包括：

第一支撑件，所述第一支撑件垂直抵接于所述第一侧面和第二侧面之间，或，所述第一支撑件垂直抵接于所述第三侧面和第四侧面之间；

以及第二支撑件，所述第二支撑件两端分别抵接于相邻的两个侧面上。

有益地或示例性地，还包括：内隔墙，所述内隔墙与所述第一支撑件平行。

有益地或示例性地，所述第一支撑件包括：若干钢管。

有益地或示例性地，所述第二支撑件包括：若干混凝土柱。

有益地或示例性地，所述第一侧面的长度和所述第三侧面的长度的比例为10～18:3。

一种厚软土层的窄长型沉井，由多个沉井节段拼接而成，所述节段内设有上述的支撑结构，在底部所述节段的下端开口处设有浇注而成的底座。

有益地或示例性地，在底部所述节段的下端面设有刃脚部，还包括多个支撑梁，所述支撑梁设于所述第一侧面和第二侧面的下部靠近所述刃脚部处，所述支撑梁垂直抵接于所述第一侧面和第二侧面之间。

本实用新型的各种实施方式具有以下有益效果为：

1、本实用新型的沉井节段内设置有支撑结构，使沉井节段在下沉时受力更加均匀，有效抵消下沉过程中软土对节段的压力，增加下沉的稳定性。

2、本实用新型设置窄长型的沉井，承载面积大，允许较大的埋置深度，能够承受较大的垂直载荷和水平载荷，能够满足在软土中的施工需求。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本实用新型一个示例性实施一种厚软土层的窄长型沉井节段的俯视图；

图2是本实用新型一个示例性实施一种厚软土层的窄长型沉井节段的图1中的A-A方向剖视图；

图3是本实用新型一个示例性实施一种厚软土层的窄长型沉井节段的图1中的B-B方向剖视图；

图4是本实用新型一个示例性实施一种厚软土层的窄长型沉井的安装剖视图；

图5是本实用新型一个示例性实施一种厚软土层的窄长型沉井的图4中C-C方向剖视图；

图6是本实用新型一个示例性实施的制作一种厚软土层的窄长型沉井施工过程的流程图；

图7是本发明一个示例性实施的一种厚软土层的窄长型沉井施工方法的第一种开挖方向示意图；

图8是本发明一个示例性实施的一种厚软土层的窄长型沉井施工方法的第二种开挖方向示意图；

图9是本发明一个示例性实施的一种厚软土层的窄长型沉井的倾斜纠正的第一状态图；

图10是本发明一个示例性实施的一种厚软土层的窄长型沉井的倾斜纠正的第二状态图；

图11是本发明一个示例性实施的一种厚软土层的窄长型沉井的倾斜纠正的第三状态图；

图12是本发明一个示例性实施的一种厚软土层的窄长型沉井的倾斜纠正的第四状态图。

附图标记：1-节段；21-第一侧面；22-第二侧面；31-第三侧面；32-第四侧面；4-刃脚部；5-支撑梁；6-内隔墙；7-钢管组；8-混凝土柱；9-底座。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步描述。

本实用新型第一方面实施例提供了一种支撑结构，如图1-图5所示，用于支撑厚软土层的窄长型沉井节段1，其中，所述节段1为中空的长方体，其中，包含相对的第一侧面21和第二侧面22，以及相对的第三侧面31和第四侧面32，所述第一、二侧面21,22的长度大于所述第三、四侧面31,32。

所述支撑结构与所述节段1可拆卸连接，包括：第一支撑件，所述第一支撑件垂直抵接于所述第一侧面21和第二侧面22之间；以及第二支撑件，所述第二支撑件两端分别抵接于相邻的两个侧面上。

其中，第一支撑件抵消软土对第一、二侧面31,32的作用力，第二支撑件抵消软土对相邻侧面的垂直连接处的作用力；使沉井节段1在下沉时受力更加均匀，有效抵消下沉过程中软土对节段1的压力，增加下沉的稳定性。

在另一种实施方式中，所述第一支撑件不垂直抵接于所述第一侧面21和第二侧面22之间，而垂直抵接于所述第三侧面31和第四侧面32之间。在另一种实施方式中，第一支撑件同时设置垂直抵接于所述第一侧面21和第二侧面22之间，以及所述第三侧面31和第四侧面32之间。在第三侧面31和第四侧面32之间设置第一支撑件，能够缓冲软土对第三侧面31和第四侧面32的压力，进一步增加下沉的稳定性。

在一种实施方式中，在第三侧面31和第四侧面32之间设置第一支撑件时，第一、二侧面21,22的与所述第三、四侧面31,32的长度相近，如，比例在1～2:1之间。

在另一种实施方式中，当第一、二侧面21,22的与所述第三、四侧面31,32长度相差较大的时，如比例在10～18:3时，为在有限的成本内取得较好的支撑效果，仅在第一、二侧面21,22之间设置第一支撑件2。

其中，第一、二、三、四侧面的比例根据现场施工确定，在一种实施方式中，第一、二侧面21,22的与所述第三、四侧面31,32的比例为10:3，第一、二侧面21,22长度为40m，第三、四侧面31,32长度为12m；在另一种实施方式中，第一、二侧面21,22的与所述第三、四侧面31,32的比例为18:3，第一、二侧面21,22长度为74m，第三、四侧面31,32长度为12m。

作为一种优选的实施方式，第一支撑件仅设置在相对的第一、二侧面21,22之间，一方面，能够降低成本，另一方面，第二支撑件已对长度较短的第三、四侧面31,32进行支撑，在第三、四侧面31,32之间不设置第一支撑件对支撑效果的影响不至太大。

在一种实施方式中，节段1可以是圆形节段1，支撑结构设于圆形节段1的内壁之间。

在一种实施方式中，还包括：内隔墙6，所述内隔墙6与所述第一支撑件平行。在一种优选的实施方式中，当第一支撑件仅设置在第一、二侧面21,22时，内隔墙6设有一个，并将节段1分成均匀的左右两部分，即内隔墙6设置在所述第一、二侧面21,22的中点处，本优选实施方式，能够起到较好的支撑作用。在另一种实施方式中，内隔墙6可以设置多个。

在一种实施方式中，所述第一支撑件包括钢管组7；所述钢管组7包括多根钢管，在一种实施方式中，所述钢管从左至右均匀分布，且所述钢管的两端分别与第一、二侧面21,22连接。在进一步的实施方式中，钢管组7设有两组，从上至下分别设于所述第一、二侧面21,22的上部和中部。

在一种实施方式中，所述同时设置有内隔墙6和第一支撑件的钢管组7，以获得最大的支撑作用。

在一种实施方式中，所述第二支撑件包括多个混凝土柱8，所述混凝土柱8设置有多个，从上至下依次设置在相邻两个侧面上。

混凝土柱8的设置，使得在下沉的过程中，相邻两个侧面的相对关系不会发生改变，始终保持相互垂直状态。

本实施例中设置的支撑结构，使沉井节段在下沉时受力更加均匀，有效抵消下沉过程中软土对节段的压力，增加下沉的稳定性。

本实用新型第二方面实施例提供了一种厚软土层的窄长型沉井，如图1-5所示，由多个沉井节段1拼接而成，所述节段1内设有上述支撑结构，在底部所述节段1的下端开口处设有浇注而成的底座9。

在一种实施方式中，在底部所述节段1的下端面设有刃脚部4，还包括多个支撑梁5，所述支撑梁5设于所述第一侧面21和第二侧面22的下部靠近所述刃脚部4处，所述支撑梁5垂直抵接于所述第一侧面21和第二侧面22之间。

由于支撑结构与节段1为可拆卸连接，内隔墙6、钢管以及混凝土柱8与所述节段1的连接均为可拆卸连接。在一种实施方式中，所述可拆卸连接为混凝土浇筑，在拆卸时，凿除或破坏混凝土浇筑的连接处。

本实施例设置窄长型的沉井，承载面积大，允许较大的埋置深度，能够承受较大的垂直载荷和水平载荷，能够满足在软土中的施工需求。

本实用新型第三方面实施例提供了一种厚软土层的窄长型沉井施工方法，用于制作上述沉井，如图6所示，所述方法包括如下步骤：

步骤1，设定沉井位置，在所述沉井位置处的土层设置水泥搅拌桩，以加固所述土层。在一种实施方式中，步骤1中，所述沉井位置处的土层包括：沉井内部区域的土层和沉井周边区域的土层。

该水泥搅拌桩的设置方法如下：在所述沉井位置处的土层设置钻机，钻机正向旋转，钻头钻孔至预设深度；打开注浆泵同时钻机反向旋转，钻头提钻至地表。在钻头提钻的过程中，注浆泵往孔内注浆，形成水泥搅拌桩。

在一种实施方式中，在所述沉井内部区域的土层中，所述水泥搅拌桩为D800@600的格栅式水泥搅拌桩；在所述沉井周边区域的土层中，所述水泥搅拌桩为D800@600的双排水泥搅拌桩。

本实施方式中，在沉井位置内、外区域均设置水泥搅拌桩，在沉井外区域设置的水泥搅拌桩能够减少沉井承受的主动土压力；在沉井内区域设置的水泥搅拌桩能够加固土层，提高土层强度以及侧向抗力，减少沉井的位移，防止沉井内土层隆起破坏和渗流破坏。

步骤2，在所述土层上方制作第一个节段1。

一种制作第一个节段1方法如下：在预设的沉井位置上设立外模与内模，向外模与内模围成的区域注浆，使节段1成型。另一种制作第一节段1方法为，采用装配式的沉井，将预制的节段1吊装至沉井位置。

在一种实施方式中，所述方法还包括，在步骤2之后，在第一个节段1下端面制作刃脚部4；所述方法还包括：在步骤2之后，在所述第一个节段1靠近刃脚部4的下部制作支撑梁5，所述支撑梁5的两端分别连接在所述第一个节段1的两侧，所述支撑梁5为钢筋混凝土。

步骤3，井内区域排水挖土，直至所述节段1下降至距离地面预设距离。

其中，预设距离为1m以上，以实际施工环境确定。

在一种实施方式中，在步骤1之前，根据现场施工要求，计算沉井及其节段1的尺寸，在沉井位置进行施工准备与测量放线，以便水泥搅拌桩的制作；在步骤2之前，在沉井位置处进行导向和垫层施工，导向和垫层在制作完成第一个节段1，即步骤3之前进行拆除，所述导向和垫层施工包括模板和钢筋的制作，以及平整安装位置。

步骤4，在制作完成的节段1上对位制作下一个节段1。

制作下一个节段1的方法与制作第一个节段1的方法类似。一种对位制作下一个节段1方法如下：在制作完成的节段1的上端面设置内模与外模，向内模与外模围成的区域注浆，使节段1成型。另一种对位制作下一个节段1方法为，采用装配式沉井，将预制的下一个节段1吊装至制作完成的节段1上。

步骤5，井内区域排水挖土，直至所述下一个节段1下降至距离地面预设距离。

步骤6，重复步骤4-5，直至所有节段1制作完毕。

步骤7，向沉井底部注浆，封底。在一种实施方式中，步骤7中，注浆至所述支撑梁上端面的高度。

在一种实施方式中，步骤2和步骤4中，制作第一个节段1和制作下一个节段1包括：在节段1内制作上述的支撑结构，所述支撑结构用于使所述节段1保持结构稳定。在一种实施方式中，步骤7中，注浆至距离所述支撑梁下端面一定距离处，在封底结束后，凿除支撑梁。步骤7中，在封底结束后，拆除所述支撑结构。

在一种实施方式中，所述节段1为中空的长方体，包含相对的第一侧面21和第二侧面22，以及相对的第三侧面31和第四侧面32，所述第一、二侧面21,22的长度大于所述第三、四侧面31,32，步骤3和步骤5中，包括：

S1，从井内区域的中心同时向第一、二、三、四侧面21,22,31,32之间的相接处开挖形成向下凹陷的锅底。

S2，从井内区域的中心同时向第三、四侧面31,32开挖，开挖深度为锅底中心深度，开挖方向如图7所示。

S3，从第一、二、三、四侧面21,22,31,32之间的相接处同时向第一、二侧面21,22的中点开挖，开挖深度为锅底中心深度，开挖方向如图8所示。

本实施方式提供了一种可行的井内区域挖土下沉方式，先从中心开挖锅底，再向作为短边的第三、四侧面31,32开挖，最后从四角的相接处向作为长边的第一、二侧面21,22的中点开挖，能够保证沉井均匀、缓慢地下沉。

在上述实施方式中，第一个节段1的下沉速度不超过0.5m一天，在下沉过程中，最上方节段1的端面高度差不超过0.3m，锅底中心深度为1.5m。

在一种实施方式中，S2和S3的开挖深度不等于锅底中心深度，多次重复S2和S3直至沉井区域与锅底中心深度平齐。在一种实施方式中，S2和S3的开挖深度为0.5m。

在一种实施方式中，在步骤3中，循环S1-S3，直至所述节段下沉至距离地面预设距离；在步骤5中，循环S1-S3，直至所述下一个节段下沉至距离地面预设距离。

在下沉的过程中，由于实际的挖土过程存在不稳定性，不能保证沉井始终保持水平，沉井难以避免地会发生不均匀下沉的情况，导致其实际轴线P2偏离设计轴线P1，严重时，会导致较大的倾斜，影响沉井质量。

在一种实施方式中，如图9-图12所示，步骤3和步骤5中，包括计算沉井的底面的倾斜角度，当底面向一侧倾斜且倾斜角度大于最大允许倾斜角度时，如图9所示，纠正倾斜；将倾斜的底面的下端对应的沉井区域设为第一区域，将倾斜的底面的上端对应的沉井区域设为第二区域，所述纠正倾斜包括：

在第一区域内回填土层，在第二区域内开挖土层，直至底面的倾斜角度小于最大允许倾斜角度。

本实施方式中，采用偏心挖土的方式，向倾斜的下端面处回填土层，向倾斜翘起的上端面处加强挖土，能够有效纠正倾斜。

在一种实施方式中，所述纠正倾斜还包括：当直至底面的倾斜角度小于最大允许倾斜角度后，如图10所示，继续在第二区域内开挖土层，直至所述底面向与所述一侧相对的另一侧倾斜，如图11所示，重新设定第一区域与第二区域，在重新设定的第一区域内回填土层，在重新设定的第二区域内开挖土层，直至底面的倾斜角度为0，如图12所示。

本实施方式中，由于倾斜之后沉井在重力的作用下会发生位移，因此在沉井第一次恢复至竖直角度后，仍继续在原设定的第二区域开挖土层，使沉井向相反的一侧倾斜，使其在重力的作用下发生相反的位移。本实施方式，能够有效地抵消由于沉井倾斜而产生的位移，在纠正倾斜同时纠正位移。

本实用新型上述实施例的施工方法适用于在厚软土层处进行沉井施工，在安装沉井之前，先在沉井位置制作水泥浆搅拌桩，对土层进行加固，防止在下沉过程中，沉井内由于水压力过大引起的坑底隆起、沉井周围土层沉降等现象；同时，水泥搅拌桩还能够使得沉井下沉不发生偏位或者倾斜，能够使得沉井准确地沉降到设计要求的标高。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种支撑结构，其特征是，用于支撑厚软土层的窄长型沉井节段，所述节段为中空的长方体，其中，包含相对的第一侧面和第二侧面，以及相对的第三侧面和第四侧面，所述第一、二侧面的长度大于所述第三、四侧面，

所述支撑结构与所述节段可拆卸连接，包括：

2.根据权利要求1所述的一种支撑结构，其特征是，还包括：内隔墙，所述内隔墙与所述第一支撑件平行。

3.根据权利要求1所述的一种支撑结构，其特征是，所述第一支撑件包括：若干钢管。

4.根据权利要求1所述的一种支撑结构，其特征是，所述第二支撑件包括：若干混凝土柱。

5.根据权利要求1所述的一种支撑结构，其特征是，所述第一侧面的长度和所述第三侧面的长度的比例为10～18:3。

6.一种厚软土层的窄长型沉井，其特征是，由多个沉井节段拼接而成，所述节段内设有权利要求1-5任一所述的支撑结构，在底部所述节段的下端开口处设有浇注而成的底座。

7.根据权利要求6所述的一种厚软土层的窄长型沉井，其特征是，在底部所述节段的下端面设有刃脚部，还包括多个支撑梁，所述支撑梁设于所述第一侧面和第二侧面的下部靠近所述刃脚部处，所述支撑梁垂直抵接于所述第一侧面和第二侧面之间。