一种压入式沉井的施工方法

摘要

本发明公开了一种压入式沉井的施工方法，该方法包含如下步骤：将沉井节段逐节压入土层内部；将相邻的所述沉井节段互相连接；在所述沉井节段压入过程中，在所述沉井节段的顶端设置下压组件，所述下压组件用于调节所述沉井节段的姿态以及沉降速度；将所述沉井节段压入完成后，在沉井端口外缘的土层表面环绕设置抱箍，并使所述抱箍与所述沉井节段的外壁固接；通过将所述抱箍抵靠在所述土层表面，使得所述沉井节段停止沉降。本发明的优点是，（1）采用抱箍可以阻止沉井节段发生沉降，施工人员可以在需要的情况下使用抱箍阻止沉井节段发生沉降；（2）压力组件可以调节沉井节段的沉降速度以及姿态，解决了沉井节段的沉降过程难以控制的问题。

权利要求

1.一种压入式沉井的施工方法，其特征在于所述方法包含如下步骤：将沉井节段逐节压入土层内部；将相邻的所述沉井节段互相连接；在所述沉井节段压入过程中，在所述沉井节段的顶端设置下压组件，所述下压组件用于调节所述沉井节段的姿态以及沉降速度；将所述沉井节段压入完成后，在沉井端口外缘的土层表面环绕设置抱箍，并使所述抱箍与所述沉井节段的外壁固接；通过将所述抱箍抵靠在所述土层表面，使得所述沉井节段停止沉降；所述下压组件包括压顶钢架、反力地锚以及牵引装置；所述压顶钢架搭设在所述沉井节段的顶部端口，若干所述反力地锚环绕设置在所述沉井端口周围的土层内部，所述反力地锚通过所述牵引装置连接所述压顶钢架。

2.根据权利要求1所述的一种压入式沉井的施工方法，其特征在于：在所述沉井节段压入土层的过程中，当所述沉井节段的沉降速率小于预定值时，控制所述牵引装置收缩，所述压顶钢架向下压迫所述沉井节段使之加速沉降。

3.根据权利要求1所述的一种压入式沉井的施工方法，其特征在于：在所述沉井节段压入土层的过程中，当所述沉井节段发生倾斜时，调节部分所述牵引装置的拉力，使得所述压顶钢架对所述沉井节段沉降较小的一侧施加更大的竖向压力以便对所述沉井节段进行纠偏。

4.根据权利要求1所述的一种压入式沉井的施工方法，其特征在于：所述沉井最底端的沉井节段的底部边沿设置有尖端朝下的刃脚。

5.根据权利要求1所述的一种压入式沉井的施工方法，其特征在于：在所有沉井节段压入完成后，开挖沉井内部的土方，并在所述沉井的底部浇筑混凝土底板。

说明书

一种压入式沉井的施工方法

技术领域

[0001] 本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种压入式沉井的施工方法。

背景技术

[0002] 在停车位稀缺且用地情况紧张的地区，建造一种立体车库是非常有效的解决方案，这种立体车库可以是采用地下垂直升降类机械型车库，并采用四升降井布置方案，关于升降井的施工方案，目前通常采用以下几种施工方法：

[0003] （1）压气沉箱工法：

[0004] 简单来说就是在沉箱的下部设置一个气密性高的钢筋混凝土结构工作室(working chamber)，通过气压自动调节装置向工作室内注入压力与刃脚处地下水压力相等的压缩空气，以便作业人员可以在无水干涸的环境下进行挖土排土，箱体在本身重量以及上部荷载用水重量的作用下，下沉到指定的深度，最后在沉箱结构的底部浇筑混凝土底板。

[0005] 目前存在的问题是：a）为达到整体可控效果，压气沉箱的作业气压须很高，日本已达到了686kPa（相当于水深70m），机械和人工检修须穿过高压工作室，危险性大；b）设备及结构繁琐，包括作业人员进出口(Man lock)与竖井(Man shaft)、材料及排土用的出入口(material lock)与竖井(material shaft)、以及送排气、通电等管网；c）矩形沉箱不均匀取土与沉降较难控制。

[0006] （2）VSM（下沉式竖井掘进）工法：

[0007] 利用地面承台起吊现浇井壁，旋转手挖土设备、中央吸泥设备，水下全自动挖土作业；开挖至下沉深度后下放井壁，重复施工直至预定深度。

[0008] 目前存在的问题是：a）圆井作业；b) 设备较多、场地占用面积大；c)德国成套施工设备成本昂贵。

[0009] （3）普通沉井工法

[0010] 沉井的受力组成部分主要由刃脚、井壁、内隔墙、底板等构成。当在井内挖土时，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。

[0011] 目前存在的问题是：a) 施工中易发生不均匀开挖导致沉井倾斜；b) 施工过程不可控，减摩及配重助沉效果甚微，易发生下沉困难或突沉等，容易超挖；地表沉降和地中水平位移明显，对周边环境影响较大；c)考虑不排水下沉法时浮力过大，下沉系数（下沉力/抵抗力）难以保证。

发明内容

[0012] 本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种压入式沉井的施工方法，该施工方法通过下压组件调节控制沉井压入过程，解决了现有技术中压入过程难以控制的问题。

[0013] 本发明目的实现由以下技术方案完成：

[0014] 一种压入式沉井的施工方法，其特征在于所述方法包含如下步骤：将沉井节段逐节压入土层内部；将相邻的所述沉井节段互相连接；在所述沉井节段压入过程中，在所述沉井节段的顶端设置下压组件，所述下压组件用于调节所述沉井节段的姿态以及沉降速度；将所述沉井节段压入完成后，在沉井端口外缘的土层表面环绕设置抱箍，并使所述抱箍与所述沉井节段的外壁固接；通过将所述抱箍抵靠在所述土层表面，使得所述沉井节段停止沉降。

[0015] 所述下压组件包括压顶钢架、反力地锚以及牵引装置；所述压顶钢架搭设在所述沉井节段的顶部端口，若干所述反力地锚环绕设置在所述沉井端口周围的土层内部，所述反力地锚通过所述牵引装置连接所述压顶钢架。

[0016] 在所述沉井节段压入土层的过程中，当所述沉井节段的沉降速率小于预定值时，控制所述牵引装置收缩，所述压顶钢架向下压迫所述沉井节段使之加速沉降。

[0017] 在所述沉井节段压入土层的过程中，当所述沉井节段发生倾斜时，调节部分所述牵引装置的拉力，使得所述压顶钢架对所述沉井节段沉降较小的一侧施加更大的竖向压力以便对所述沉井节段进行纠偏。

[0018] 所述沉井最底端的沉井节段的底部边沿设置有尖端朝下的刃脚。

[0019] 在所有沉井节段压入完成后，开挖沉井内部的土方，并在所述沉井的底部浇筑混凝土底板。

[0020] 本发明的优点是，（1）采用抱箍可以阻止沉井发生沉降，施工人员可以在需要的情况下使用抱箍阻止沉井节段发生沉降；（2）压力组件可以调节沉井节段的沉降速度以及姿态，解决了沉井节段的沉降过程难以控制的问题。

附图说明

[0021] 图1为本发明中的沉井施工完成后的剖视图；

[0022] 图2为本发明中的进行施工前期准备时沉井端口的剖视图；

[0023] 图3为本发明中底端的沉井节段架设过程中的剖视图；

[0024] 图4为本发明中底端的沉井节段压入过程中的剖视图；

[0025] 图5为本发明中底端的沉井节段压入完成后的剖视图；

[0026] 图6为本发明中非底端的沉井节段架设过程中的剖视图；

[0027] 图7为本发明中非底端的沉井节段压入过程中的剖视图；

[0028] 图8为本发明中非底端的沉井节段压入过程中的俯视图；

[0029] 图9为本发明中非底端的沉井节段压入完成后的剖视图。

具体实施方式

[0030] 以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

[0031] 如图1-9，图中标记1-13分别为：沉井1、沉井节段2、沉井节段2a、沉井节段2b、沉井端口3、反力地锚4、钢帽5、土层6、刃脚7、下压组件8、抱箍9、穿心千斤顶10、压顶钢架11、牵引机构12、锚索13。

[0032] 实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种压入式沉井的施工方法，在本实施例中，沉井1包括多节沉井节段2，施工过程中依次将各沉井节段2压入土层6内部，同时将相邻的沉井节段2相互连接；本实施例的施工方法具体包括以下步骤：

[0033] 一.施工前期准备

[0034] 如图2所示，在开始施工之前场地整平；在沉井端口3的预设位置周围设置反力地锚4；使用高压旋喷机在沉井底端的预设位置下方施工旋喷桩；在沉井端口3的预设位置周围监测点以及观测井；设置隔离桩措施保护现场周围构筑物安全。

[0035] 二.将底端的沉井节段压入土层

[0036] 如图3和图4所示，将沉井底端的沉井节段2a架设至沉井端口3的预设位置；沉井节段2a可以采用施工现场原位浇筑的混凝土构件，也可以采用工厂预制的混凝土构件；为了便于沉井节段2a压入土层6，在沉井节段2a底部边沿设置有尖端朝下的刃脚7；沉井节段2a架设完成后在其顶端安装下压组件8，下压组件8用于调节沉井节段2a在压入过程中的姿态以及沉降速度。

[0037] 如图3和图4所示，为了防止沉井节段2a在架设过程中发生意外沉降，在沉井端口3外缘的土层6表面环绕设置抱箍9，并使抱箍9与沉井节段2a的外壁固接；通过将抱箍9抵靠在土层6表面，可以阻止沉井节段2a在架设过程中产生沉降，确保其保持静止。

[0038] 如图4和图5所示，下压组件8安装完成后，解除沉井节段2a底部的抱箍9，并对沉井节段2a进行压入；在压入过程中利用沉井节段2a的自身重力以及下压组件8提供的竖向压力使沉井节段2a向下沉降并插入土层6内部；在压入过程中使用下压组件8调节沉井节段2a的姿态以及沉降速度；在沉井节段2a压入完成后将抱箍9固接在沉井节段2a外壁的顶部，以便阻止沉井节段2a继续沉降，使其保持静止；同时在压入完成后移除沉井节段2a顶部的下压组件8，以便对沉井节段2a进行后续施工。

[0039] 三.依次将非底端的沉井节段压入土层

[0040] 如图1所示，本实施例中沉井1包括多节非底端的沉井节段2；在底端的沉井节段2压入土层6之后，依次将非底端的沉井节段2压入土层6，并将相邻的沉井节段2相互连接；非底端的沉井节段2的压入过程包括以下步骤：

[0041] （3.1）如图6和图7所示，将待压入的沉井节段2b连接至已压入土层6的沉井节段2a的顶端，并在沉井节段2b的顶端安装下压组件8；在此过程中抱箍9固接在已压入土层的沉井节段2a的外壁，此时抱箍9用于避免已压入土层6的沉井节段2a在沉井节段2b的连接过程中发生沉降。需要说明的是，沉井节段2b可以是在沉井节段2a的上方进行现场浇筑的，也可以是工厂预制的。

[0042] （3.2）如图6和图7所示，移除沉井节段2a外壁的抱箍9；沉井节段2b在其自重以及下压组件8提供的竖向压力的作用下向下沉降从而插入土层6的内部；在压入过程中使用下压组件8调节沉井节段2b的姿态以及沉降速度。

[0043] （3.3）如图7和图9所示，在沉井节段2b压入完成后将抱箍9固接在沉井节段2b外壁的顶部，以便阻止沉井节段2b继续沉降；同时在压入完成后移除沉井节段2b顶部的下压组件8，以便对沉井节段2b进行后续施工。

[0044] 重复步骤3.1至3.3直到所有非底端的沉井节段2b压入土层6。

[0045] 四.开挖沉井内部的土方并浇筑底板

[0046] 如图1所示，在全部沉井节段2压入完成后，开挖各沉井节段2内部的土方，并在沉井1的底部施工底板以及沉井1内部的各种设施。

[0047] 如图7和图8所示，在本实施例中，下压组件8包括压顶钢架11、反力地锚4以及牵引机构12；压顶钢架11由型钢焊接制成；压顶钢架11架设置在待压入的沉井节段2b的上端部，压顶钢架11用于向其下方的沉井节段2b施加向下的压力，从而增加沉井节段2b的沉降速度。若干反力地锚4环绕设置在沉井端口3外缘的土层6内部；反力地锚4通过牵引机构12连接压顶钢架11。此外，在压顶钢架11的下表面设置有同沉井节段2的顶部边沿相配合的钢帽5，也就是说，当压顶钢架11下压时，沉井节段2的顶部边沿是嵌设在钢帽5中的，该钢帽5用于增加沉井节段2与压顶钢架11之间的接触面积，避免沉井节段的顶部边沿在压顶钢架11的压迫下碎裂。

[0048] 在本实施例中，反力地锚4为钻孔灌注桩；牵引机构12包括锚索13以及穿心千斤顶10；锚索13的一端连接反力地锚4，锚索13的另一端通过穿心千斤顶10连接压顶钢架11的边缘。当穿心千斤顶10收缩时，压顶钢架11向其下方的沉井节段2b施加向下的压力，沉井节段
2b在压顶钢架11的作用下加速向土层6的内部沉降。

[0049] 此外，每个穿心千斤顶10通过比例调速阀连接至液压油泵，各比例调速阀由PLC控制器同步控制。在沉井节段2b压入土层6的过程中，PLC控制器通过位移传感器检测沉井节段2b的姿态；当沉井节段2b的姿态由于沉降不均匀产生倾斜时，PLC控制器通过比例调速阀调节各个穿心千斤顶10向下的拉力，使得压顶钢架11向沉井节段2b沉降较大的一侧施加更小的压力，同时压顶钢架11向沉井节段2b沉降较小的一侧施加更大的压力；通过调节压力，可以调节沉井节段2b不同侧边的沉降速度，继而调整沉井节段2b向土层6内部沉降过程中的姿态。

[0050] 在沉井节段2b压入过程中，当沉井节段2b的沉降速率小于预定值时，PLC控制器控制各个牵引机构12同步收缩，压顶钢架11向下压迫沉井节段2b使之加速沉降。

[0051] 需要说明的是，本实施例中的抱箍9是由两半片抱箍对称拼接在沉井节段2的外壁面，并通过螺栓进行锁紧固定，基于沉井节段2具有较大的重量和尺寸，为了确保抱箍9锁紧后对于沉井节段2具有足够的夹持力，两半片抱箍之间的锁紧装置可以考虑由螺栓锁紧改为由液压装置进行锁紧，采用液压装置更便于抱箍9对沉井节段2进行锁紧或松开，便于沉井节段2的压入或定位的需求。

[0052] 本实施例的有益技术效果为：（1）采用抱箍可以阻止沉井发生沉降，施工人员可以在需要的情况下使用抱箍阻止沉井节段发生沉降；（2）压力组件可以调节沉井节段的沉降速度以及姿态，解决了沉井节段的沉降过程难以控制的问题。