一种沉井下沉装置及其施工方法专利检索-沉箱沉箱的修建或沉放（浸没或建于露天水域中的隧道入E02D29/063）专利检索查询-专利查询网

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一种沉井下沉装置及其施工方法
申请号	CN202410130615.X	申请日	2024-01-30	公开(公告)号	CN117779780A	公开(公告)日	2024-03-29
申请人	武汉市水务建设工程有限公司;			发明人	刘雄; 钟丹丹; 黄珂; 肖黎; 李炎; 黄新星; 胡万安;
摘要	本发明涉及沉井技术领域，具体公开一种沉井下沉装置及其施工方法，装置包括限位挡环、支撑环组件、高度调节机构和防陷板，沉井本体的顶端设置有预埋件，限位挡环通过预埋件可拆卸连接在沉井本体的顶端；支撑环组件滑动套设在沉井本体上，且支撑环组件的顶端与限位挡环的底端抵接；高度调节机构沿沉井本体的周向等间距设置，高度调节机构用于调节支撑环组件的位置，并对支撑环组件进行导向；防陷板为环形结构，防陷板套设在沉井本体的外侧，且与沉井本体之间设置有间隙，高度调节机构设置于防陷板的顶端。本发明可实现对沉井本体的下沉速度及下沉距离进行控制，避免出现突沉、超沉等情况。
权利要求	1.一种沉井下沉装置，其特征在于，包括：限位挡环(1)，沉井本体(2)的顶端设置有预埋件(3)，所述限位挡环(1)通过所述预埋件(3)可拆卸连接在所述沉井本体(2)的顶端；支撑环组件，所述支撑环组件滑动套设在所述沉井本体(2)上，且所述支撑环组件的顶端与所述限位挡环(1)的底端抵接；高度调节机构，所述高度调节机构沿所述沉井本体(2)的周向等间距设置，所述高度调节机构用于调节所述支撑环组件的位置，并对所述支撑环组件进行导向；防陷板(4)，所述防陷板(4)为环形结构，所述防陷板(4)套设在所述沉井本体(2)的外侧，且与所述沉井本体(2)之间设置有间隙，所述高度调节机构设置于所述防陷板(4)的顶端。 2.根据权利要求1所述的沉井下沉装置，其特征在于，所述高度调节机构包括支撑底座(5)，所述支撑底座(5)设置于所述防陷板(4)的顶端；所述支撑底座(5)的顶端固定安装有导向柱(6)，所述支撑环组件滑动套设在所述导向柱(6)上；所述导向柱(6)上滑动套设有连接板(7)，所述连接板(7)的顶端与所述支撑环组件的底端抵接；所述支撑底座(5)的顶端设置有高度调节组件，所述高度调节组件的顶端与所述连接板(7)的底端固定连接，所述高度调节组件用于调节所述连接板(7)在所述导向柱(6)上的位置。 3.根据权利要求2所述的沉井下沉装置，其特征在于，所述高度调节组件包括枕板(8)，所述枕板(8)设置于所述支撑底座(5)的顶端；所述枕板(8)的顶端固定安装有液压缸(9)，所述液压缸(9)的顶端与所述连接板(7)固定连接；所述枕板(8)上固定安装有定位件，所述定位件用于对所述连接板(7)进行支撑定位。 4.根据权利要求3所述的沉井下沉装置，其特征在于，所述定位件包括固定连接在所述枕板(8)上的立柱(10)，所述立柱(10)的顶部固定连接有套环(11)，所述套环(11)套设在所述液压缸(9)的外壁上；所述立柱(10)的顶端固定连接有螺纹套筒(12)，所述螺纹套筒(12)的顶端不高于所述液压缸(9)的固定段顶端，所述螺纹套筒(12)内螺纹连接有螺纹杆(13)，所述螺纹杆(13)的顶端与所述连接板(7)的底端抵接。 5.根据权利要求2所述的沉井下沉装置，其特征在于，所述支撑环组件包括滑动套设在所述沉井本体(2)上的支撑环本体(14)，所述支撑环本体(14)的顶端与所述沉井本体(2)的底端抵接；所述支撑环本体(14)的外壁上沿周向等间距固定连接有若干个连接块(15)，所述连接块(15)与所述导向柱(6)一一对应设置，且所述连接块(15)滑动套设在所述导向柱(6)上，所述连接板(7)的顶端与所述连接块(15)的底端抵接；所述支撑环本体(14)的内壁上沿周向等间距设置有若干个防滑件，所述防滑件用于增加所述沉井本体(2)与所述支撑环本体(14)之间的摩擦力。 6.根据权利要求5所述的沉井下沉装置，其特征在于，所述防滑件包括弧形支撑块(16)，所述支撑环本体(14)的内壁上开设有凹槽，所述弧形支撑块(16)设置于所述凹槽内；所述支撑环本体(14)的外壁上固定连接有液压推杆(17)，所述液压推杆(17)的活动端伸入至所述凹槽内并与所述弧形支撑块(16)固定连接，所述弧形支撑块(16)靠近所述沉井本体(2)的一侧设置有防滑结构。 7.根据权利要求1所述的沉井下沉装置，其特征在于，所述预埋件(3)为预设在所述沉井本体(2)顶端的若干个连接螺杆，若干个所述连接螺杆沿所述沉井本体(2)的周向等间距设置，所述连接螺杆上螺纹连接有螺母，所述限位挡环(1)与所述沉井本体(2)通过所述连接螺杆、所述螺母可拆卸连接。 8.一种沉井施工方法，其特征在于，使用权利要求1‑7任一项所述的沉井下沉装置，具体包括以下步骤： S1、沉井砂垫层及刃脚制作； S1.1、放样定位、开挖基坑，确定沉井中心桩位和纵横轴线控制桩位，并将基坑开挖至起沉标高； S1.2、砂垫层施工；在开挖的基坑内分层铺设砂垫层，砂垫层的密实度不小于95％，并在每层砂垫层上浇筑素混凝土； S1.3、刃脚胎膜砌筑； S2、沉井结构制作； S2.1、刃脚钢筋和沉井钢筋的绑扎，并将预埋件(3)固定在沉井钢筋的顶部； S2.2、安装模板并进行混凝土浇筑，混凝土浇筑时逐层进行并进行振捣，且在混凝土浇筑过程中避免混凝土集中，每层平铺厚度控制在25cm‑30cm； S2.3、混凝土养护及拆模；待混凝土达到目标强度后，进行模板拆卸及沉井下沉装置的安装；沉井下沉装置的安装顺序依次为防陷板(4)、高度调节机构、支撑环组件及限位挡环(1)； S3、沉井下沉； S3.1、初沉阶段，对沉井内部的土方进行分层开挖，并通过高度调节机构控制支撑环组件下降，支撑环组件下降的高度为0‑4m； S3.2、正常下沉阶段，对沉井内部的土方进行分层开挖，通过高度调节机构控制沉井下沉速率，并对沉井的扭转量进行监测，控制沉井的高差在10cm之内； S3.3、分节接高沉井；将限位挡环(1)由沉井顶部拆下，并利用支撑环组件对沉井进行定位；重复进行沉井钢筋绑扎、预埋件(3)安装、模板安装及混凝土浇筑、混凝土养护及拆模、并再次安装限位挡环(1)，使高度调节机构与限位挡环(1)重新抵接，然后重复S3.1‑S3.2的操作步骤； S4、沉井封底验收； S4.1、终止沉井下沉；在沉井接近设计标高0.5m‑1m时，降低沉井内的土方开挖深度，并取消支撑环组件对限位挡环(1)的支撑，直至沉井下沉至设计标高；当八小时内沉井的下沉量不大于10mm时，认定沉井下沉终止； S4.2、沉井封底；对沉井底部土体找平碾压，并回填砂石垫层至设计标高，绑扎钢筋并进行沉井底板的混凝土浇筑； S4.3、沉井质量验收。
说明书全文	一种沉井下沉装置及其施工方法技术领域 [0001] 本发明涉及沉井技术领域，尤其涉及一种沉井下沉装置及其施工方法。背景技术 [0002] 沉井是在地面上制作的无盖、无底的结构体，在挖出井内的土体后，靠沉井的自身重量克服摩阻力下沉到设计位置，经封底后沉井可形成地下空间，并作为地下构筑物或地下基础使用。 [0003] 传统沉井技术比较适用于一些特殊基坑工程，特别是工业基础建设中得以应用，得益于其具有两大特征优势：靠沉井结构的三维空间刚度，可直接作为基坑围护结构使用；另外，沉井比较适用于浅水域、软土等地区地质复杂条件的施工工程。然而，由于沉井结构在靠自身体重下沉过程中，空间姿态不可控而出现突沉、超沉、倾斜、中心偏移、井内涌土、井外塌陷等施工安全问题，导致中心位置严重偏移，与此同时，沉井本体结构体内的内应力剧烈变化，造成其几何姿态的变形、扭转、开裂甚至断裂等结构质量安全问题。 [0004] 因此，亟需提供一种沉井下沉装置，以便于控制沉井下沉时的垂直度，从而解决上述问题。发明内容 [0005] 本发明的目的是提供一种沉井下沉装置及其施工方法，以解决上述现有技术存在的问题。 [0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种沉井下沉装置，包括： [0007] 限位挡环，沉井本体的顶端设置有预埋件，所述限位挡环通过所述预埋件可拆卸连接在所述沉井本体的顶端； [0008] 支撑环组件，所述支撑环组件滑动套设在所述沉井本体上，且所述支撑环组件的顶端与所述限位挡环的底端抵接； [0009] 高度调节机构，所述高度调节机构沿所述沉井本体的周向等间距设置，所述高度调节机构用于调节所述支撑环组件的位置，并对所述支撑环组件进行导向； [0010] 防陷板，所述防陷板为环形结构，所述防陷板套设在所述沉井本体的外侧，且与所述沉井本体之间设置有间隙，所述高度调节机构设置于所述防陷板的顶端。 [0011] 优选的，所述高度调节机构包括支撑底座，所述支撑底座设置于所述防陷板的顶端；所述支撑底座的顶端固定安装有导向柱，所述支撑环组件滑动套设在所述导向柱上；所述导向柱上滑动套设有连接板，所述连接板的顶端与所述支撑环组件的底端抵接；所述支撑底座的顶端设置有高度调节组件，所述高度调节组件的顶端与所述连接板的底端固定连接，所述高度调节组件用于调节所述连接板在所述导向柱上的位置。 [0012] 优选的，所述高度调节组件包括枕板，所述枕板设置于所述支撑底座的顶端；所述枕板的顶端固定安装有液压缸，所述液压缸的顶端与所述连接板固定连接；所述枕板上固定安装有定位件，所述定位件用于对所述连接板进行支撑定位。 [0013] 优选的，所述定位件包括固定连接在所述枕板上的立柱，所述立柱的顶部固定连接有套环，所述套环套设在所述液压缸的外壁上；所述立柱的顶端固定连接有螺纹套筒，所述螺纹套筒的顶端不高于所述液压缸的固定段顶端，所述螺纹套筒内螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆的顶端与所述连接板的底端抵接。 [0014] 优选的，所述支撑环组件包括滑动套设在所述沉井本体上的支撑环本体，所述支撑环本体的顶端与所述沉井本体的底端抵接；所述支撑环本体的外壁上沿周向等间距固定连接有若干个连接块，所述连接块与所述导向柱一一对应设置，且所述连接块滑动套设在所述导向柱上，所述连接板的顶端与所述连接块的底端抵接；所述支撑环本体的内壁上沿周向等间距设置有若干个防滑件，所述防滑件用于增加所述沉井本体与所述支撑环本体之间的摩擦力。 [0015] 优选的，所述防滑件包括弧形支撑块，所述支撑环本体的内壁上开设有凹槽，所述弧形支撑块设置于所述凹槽内；所述支撑环本体的外壁上固定连接有液压推杆，所述液压推杆的活动端伸入至所述凹槽内并与所述弧形支撑块固定连接，所述弧形支撑块靠近所述沉井本体的一侧设置有防滑结构。 [0016] 优选的，所述预埋件为预设在所述沉井本体顶端的若干个连接螺杆，若干个所述连接螺杆沿所述沉井本体的周向等间距设置，所述连接螺杆上螺纹连接有螺母，所述限位挡环与所述沉井本体通过所述连接螺杆、所述螺母可拆卸连接。 [0017] 本发明还提供了一种沉井施工方法，具体包括以下步骤： [0018] S1、沉井砂垫层及刃脚制作； [0019] S1.1、放样定位、开挖基坑，确定沉井中心桩位和纵横轴线控制桩位，并将基坑开挖至起沉标高； [0020] S1.2、砂垫层施工；在开挖的基坑内分层铺设砂垫层，砂垫层的密实度不小于95％，并在每层砂垫层上浇筑素混凝土； [0021] S1.3、刃脚胎膜砌筑； [0022] S2、沉井结构制作； [0023] S2.1、刃脚钢筋和沉井钢筋的绑扎，并将预埋件固定在沉井钢筋的顶部； [0024] S2.2、安装模板并进行混凝土浇筑，混凝土浇筑时逐层进行并进行振捣，且在混凝土浇筑过程中避免混凝土集中，每层平铺厚度控制在25cm‑30cm； [0025] S2.3、混凝土养护及拆模；待混凝土达到目标强度后，进行模板拆卸及沉井下沉装置的安装；沉井下沉装置的安装顺序依次为防陷板、高度调节机构、支撑环组件及限位挡环； [0026] S3、沉井下沉； [0027] S3.1、初沉阶段，对沉井内部的土方进行分层开挖，并通过高度调节机构控制支撑环组件下降，支撑环组件下降的高度为0‑4m； [0028] S3.2、正常下沉阶段，对沉井内部的土方进行分层开挖，通过高度调节机构控制沉井下沉速率，并对沉井的扭转量进行监测，控制沉井的高差在10cm之内； [0029] S3.3、分节接高沉井；将限位挡环由沉井顶部拆下，并利用支撑环组件对沉井进行定位；重复进行沉井钢筋绑扎、预埋件安装、模板安装及混凝土浇筑、混凝土养护及拆模、并再次安装限位挡环，使高度调节机构与限位挡环重新抵接，然后重复S3.1‑S3.2的操作步骤； [0030] S4、沉井封底验收； [0031] S4.1、终止沉井下沉；在沉井接近设计标高0.5m‑1m时，降低沉井内的土方开挖深度，并取消支撑环组件对限位挡环的支撑，直至沉井下沉至设计标高；当八小时内沉井的下沉量不大于10mm时，认定沉井下沉终止； [0032] S4.2、沉井封底；对沉井底部土体找平碾压，并回填砂石垫层至设计标高，绑扎钢筋并进行沉井底板的混凝土浇筑； [0033] S4.3、沉井质量验收。 [0034] 与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果： [0035] 1、本发明通过高度调节机构控制支撑环组件的下降距离，即可实现对沉井本体的下沉速度及下沉距离进行控制，避免出现突沉、超沉等情况。 [0036] 2、本发明通过支撑环组件与沉井本体的配合、导向柱与连接块的配合，当沉井本体在下降过程中出现倾斜时，支撑环组件与沉井本体之间、导向柱与连接块之间会摩擦力突增，从而使沉井本体无法下沉，此时通过对高度调节机构的调节，控制沉井本体的下沉距离，从而对沉井本体进行校正，避免沉井本体结构体内的内应力剧烈变化，造成其几何姿态的变形、扭转、开裂甚至断裂等结构质量安全问题。 [0037] 3、本发明在分节接高沉井时，利用高度调节机构维持支撑环组件的高度不变，同时利用支撑环组件上的液压推杆将弧形支撑块压紧在沉井本体上，增大沉井本体与支撑环组件之间的摩擦力，从而避免沉井本体的下沉，有助于在沉井接高时的质量，避免出现中心偏移的情况。附图说明 [0038] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0039] 图1为本发明沉井下沉装置的结构示意图； [0040] 图2为本发明支撑环组件的结构示意图； [0041] 图中：1、限位挡环；2、沉井本体；3、预埋件；4、防陷板；5、支撑底座；6、导向柱；7、连接板；8、枕板；9、液压缸；10、立柱；11、套环；12、螺纹套筒；13、螺纹杆；14、支撑环本体；15、连接块；16、弧形支撑块；17、液压推杆。具体实施方式 [0042] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 [0043] 本发明提供一种沉井下沉装置，包括： [0044] 限位挡环1，沉井本体2的顶端设置有预埋件3，限位挡环1通过预埋件3可拆卸连接在沉井本体2的顶端； [0045] 支撑环组件，支撑环组件滑动套设在沉井本体2上，且支撑环组件的顶端与限位挡环1的底端抵接； [0046] 高度调节机构，高度调节机构沿沉井本体2的周向等间距设置，高度调节机构用于调节支撑环组件的位置，并对支撑环组件进行导向； [0047] 防陷板4，防陷板4为环形结构，防陷板4套设在沉井本体2的外侧，且与沉井本体2之间设置有间隙，高度调节机构设置于防陷板4的顶端。 [0048] 进一步的，高度调节机构包括支撑底座5，支撑底座5设置于防陷板4的顶端；支撑底座5的顶端固定安装有导向柱6，支撑环组件滑动套设在导向柱6上；导向柱6上滑动套设有连接板7，连接板7的顶端与支撑环组件的底端抵接；支撑底座5的顶端设置有高度调节组件，高度调节组件的顶端与连接板7的底端固定连接，高度调节组件用于调节连接板7在导向柱6上的位置。 [0049] 进一步的，高度调节组件包括枕板8，枕板8设置于支撑底座5的顶端；枕板8的顶端固定安装有液压缸9，液压缸9的顶端与连接板7固定连接；枕板8上固定安装有定位件，定位件用于对连接板7进行支撑定位。 [0050] 进一步的，定位件包括固定连接在枕板8上的立柱10，立柱10的顶部固定连接有套环11，套环11套设在液压缸9的外壁上；立柱10的顶端固定连接有螺纹套筒12，螺纹套筒12的顶端不高于液压缸9的固定段顶端，螺纹套筒12内螺纹连接有螺纹杆13，螺纹杆13的顶端与连接板7的底端抵接。 [0051] 进一步的，支撑环组件包括滑动套设在沉井本体2上的支撑环本体14，支撑环本体14的顶端与沉井本体2的底端抵接；支撑环本体14的外壁上沿周向等间距固定连接有若干个连接块15，连接块15与导向柱6一一对应设置，且连接块15滑动套设在导向柱6上，连接板 7的顶端与连接块15的底端抵接；支撑环本体14的内壁上沿周向等间距设置有若干个防滑件，防滑件用于增加沉井本体2与支撑环本体14之间的摩擦力。 [0052] 进一步的，防滑件包括弧形支撑块16，支撑环本体14的内壁上开设有凹槽，弧形支撑块16设置于凹槽内；支撑环本体14的外壁上固定连接有液压推杆17，液压推杆17的活动端伸入至凹槽内并与弧形支撑块16固定连接，弧形支撑块16靠近沉井本体2的一侧设置有防滑结构。 [0053] 进一步的，预埋件3为预设在沉井本体2顶端的若干个连接螺杆，若干个连接螺杆沿沉井本体2的周向等间距设置，连接螺杆上螺纹连接有螺母，限位挡环1与沉井本体2通过连接螺杆、螺母可拆卸连接。 [0054] 本发明提供的沉井下沉装置，工作原理：首先，将沉井本体2的外侧地面进行整平压实，然后将防陷板4设置于沉井本体2的外侧的地面上，然后将四个高度调节机构沿沉井本体2的周向等间距设置，然后再将支撑环组件套设在沉井本体2的外侧，并使高度调节机构的导向柱6贯穿支撑环组件的连接块15，然后再沉井本体2的顶端安装限位挡环1，控制高度调节机构的液压缸9伸长，利用液压缸9上的连接板7使支撑环组件高度上升，直至支撑环组件对限位挡环1接触；此时，利用沉井下沉装置可以对沉井本体2进行支撑，即使对沉井内侧的土方进行开挖，也可以实现沉井本体2不下沉。 [0055] 通过高度调节机构控制支撑环组件的下降距离，即可实现对沉井本体2的下沉速度及下沉距离进行控制，避免出现突沉、超沉等情况。而且，通过支撑环组件与沉井本体2的配合、导向柱6与连接块15的配合，当沉井本体2在下降过程中出现倾斜时，支撑环组件与沉井本体2之间、导向柱6与连接块15之间会摩擦力突增，从而使沉井本体2无法下沉，此时通过对高度调节机构的调节，控制沉井本体2的下沉距离，从而对沉井本体2进行校正，避免沉井本体2结构体内的内应力剧烈变化，造成其几何姿态的变形、扭转、开裂甚至断裂等结构质量安全问题。 [0056] 而且在分节接高沉井时，利用高度调节机构维持支撑环组件的高度不变，同时利用支撑环组件上的液压推杆17将弧形支撑块16压紧在沉井本体2上，增大沉井本体2与支撑环组件之间的摩擦力，从而避免沉井本体2的下沉，有助于在沉井接高时的质量，避免出现中心偏移的情况。 [0057] 本发明还提供了一种沉井施工方法，具体包括以下步骤： [0058] S1、沉井砂垫层及刃脚制作； [0059] S1.1、放样定位、开挖基坑，确定沉井中心桩位和纵横轴线控制桩位，并将基坑开挖至起沉标高； [0060] S1.2、砂垫层施工；在开挖的基坑内分层铺设砂垫层，砂垫层的密实度不小于95％，并在每层砂垫层上浇筑素混凝土； [0061] S1.3、刃脚胎膜砌筑； [0062] S2、沉井结构制作； [0063] S2.1、刃脚钢筋和沉井钢筋的绑扎，并将预埋件3固定在沉井钢筋的顶部； [0064] S2.2、安装模板并进行混凝土浇筑，混凝土浇筑时逐层进行并进行振捣，且在混凝土浇筑过程中避免混凝土集中，每层平铺厚度控制在25cm‑30cm； [0065] S2.3、混凝土养护及拆模；待混凝土达到目标强度后，进行模板拆卸及沉井下沉装置的安装；沉井下沉装置的安装顺序依次为防陷板4、高度调节机构、支撑环组件及限位挡环1； [0066] S3、沉井下沉； [0067] S3.1、初沉阶段，对沉井内部的土方进行分层开挖，并通过高度调节机构控制支撑环组件下降，支撑环组件下降的高度为0‑4m； [0068] S3.2、正常下沉阶段，对沉井内部的土方进行分层开挖，通过高度调节机构控制沉井下沉速率，并对沉井的扭转量进行监测，控制沉井的高差在10cm之内； [0069] S3.3、分节接高沉井；将限位挡环1由沉井顶部拆下，并利用支撑环组件对沉井进行定位；重复进行沉井钢筋绑扎、预埋件3安装、模板安装及混凝土浇筑、混凝土养护及拆模、并再次安装限位挡环1，使高度调节机构与限位挡环1重新抵接，然后重复S3.1‑S3.2的操作步骤； [0070] S4、沉井封底验收； [0071] S4.1、终止沉井下沉；在沉井接近设计标高0.5m‑1m时，降低沉井内的土方开挖深度，并取消支撑环组件对限位挡环1的支撑，直至沉井下沉至设计标高；当八小时内沉井的下沉量不大于10mm时，认定沉井下沉终止； [0072] S4.2、沉井封底；对沉井底部土体找平碾压，并回填砂石垫层至设计标高，绑扎钢筋并进行沉井底板的混凝土浇筑； [0073] S4.3、沉井质量验收。 [0074] 以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。