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非开挖或钻进沉管、沉井或沉箱施工方法
申请号	CN201810311730.1	申请日	2018-04-09	公开(公告)号	CN108487285A	公开(公告)日	2018-09-04
申请人	大连久鼎祥瑞特种工程技术研究院有限公司;			发明人	卢明全;
摘要	本发明公开了一种沉管、沉井或沉箱施工工艺方法。本发明的沉管、沉井或沉箱由若干的下沉节构成，每个下沉节上都设有高压注水管出口和高压注水管侧喷口，高压注水管向上连接于高压注浆泵，启动高压注浆泵，将底部土层冲开，下沉节在重力作用下下沉，每个下沉节下沉到指定位置后，连接上一节下沉节，重复上述操作，直到整体施工深度达到要求。本发明可以实现桥梁、桥涵、引水工程、给水工程等工程领域的快速施工、减少工程量、节约工程用地的施工效果。解决一些海水养殖场或者海洋馆大量纯净海水的需求问题。
权利要求	1.非开挖或钻进沉管、沉井或沉箱施工方法，包括以下施工步骤：一、预制下沉节，沉管、沉井或沉箱由至少一个下沉节构成，最下一级下沉节底部设有刃口，下沉节内壁安装有高压注水管，高压注水管出水口位于最下一级下沉节的底部的刃口处，高压注水管出水口的水流喷射方向竖直向下，高压注水管向上与高压注浆泵相连；二、选定施工区域，将最下一级下沉节放置在地层上；三、高压注浆泵与高压注水管相连，启动高压注浆泵，高压水流从下沉节底部刃口处的高压注水管出水口喷出，将下方的土层冲开，土层被冲开后下沉节在重力作用下不断下沉，同时将下沉节内的残土移走；四、最下一级下沉节下沉一段距离后，吊起上一级下沉节，放置在最下一级下沉节的上方并相互连接，将两个下沉节之间的高压注水管相联通；五、重复步骤三的操作，直至已连接下沉节下沉到指定位置；六、当施工深度不够时，重复步骤三、步骤四的操作，当施工深度达到要求后，结束施工。 2.如权利要求1所述的非开挖或钻进沉管、沉井或沉箱施工方法，其特征在于：所述下沉节的侧壁上还设有开口朝向外侧的高压注水管侧喷口，高压注水管出水口和高压注水管侧喷口均与高压注水管相连接。 3.如权利要求2所述的非开挖或钻进沉管、沉井或沉箱施工方法，其特征在于：所述高压注水管侧喷口的水流喷射方向朝向斜上方。 4.如权利要求1所述的非开挖或钻进沉管、沉井或沉箱施工方法，其特征在于：相邻两个下沉节之间通过螺栓连接。 5.如权利要求1所述的非开挖或钻进沉管、沉井或沉箱施工方法，其特征在于：所述高压注水管为至少两道。 6.如权利要求1所述的非开挖或钻进沉管、沉井或沉箱施工方法，其特征在于：所述高压注浆泵连接至少一根高压注水管。
说明书全文	非开挖或钻进沉管、沉井或沉箱施工方法技术领域 [0001] 本发明涉及桥梁、桥涵、引水工程、给水工程等技术领域。背景技术 [0002] 目前，沉管、沉井或沉箱施工被广泛地应用在桥梁、桥涵、引水工程、给水工程等领域，然而在一些不能大面积地上开挖的施工区域，如何快速施工、减少工程量以及节约工程用地一直是一个技术难题。 [0003] 如果通过勘查工程地质、水文地质情况，在不能进行大面积地面开槽作业的区域，采取非开挖或钻进沉管、沉井或沉箱施工方法，能够减少沉管、沉井或沉箱下沉过程中与土壤的摩擦阻力和刃脚的反力，可有效地实现快速施工、减少工程量、施工方便以及节约工程用地的施工效果。发明内容 [0004] 本发明所解决的技术问题是提供一种沉管、沉井或沉箱施工工艺方法，采用非开挖或钻进的施工方式，实现桥梁、桥涵、引水工程、给水工程中沉管、沉井或沉箱的快速施工。 [0005] 本发明采用的技术方案是，非开挖或钻进沉管、沉井或沉箱施工方法，包括以下施工步骤： [0006] 一、预制下沉节，沉管、沉井或沉箱由至少一个下沉节构成，最下一级下沉节底部设有刃口，下沉节内壁安装有高压注水管，高压注水管出水口位于最下一级下沉节的底部的刃口处，高压注水管出水口的水流喷射方向竖直向下，高压注水管向上与高压注浆泵相连； [0007] 二、选定施工区域，将最下一级下沉节放置在地层上； [0008] 三、高压注浆泵与高压注水管相连，启动高压注浆泵，高压水流从下沉节底部刃口处的高压注水管出水口喷出，将下方的土层冲开，土层被冲开后下沉节在重力作用下不断下沉，同时将下沉节内的残土移走； [0009] 四、最下一级下沉节下沉一段距离后，吊起上一级下沉节，放置在最下一级下沉节的上方并相互连接，将两个下沉节之间的高压注水管相联通； [0010] 五、重复步骤三的操作，直至已连接下沉节下沉到指定位置； [0011] 六、当施工深度不够时，重复步骤三、步骤四的操作，当施工深度达到要求后，结束施工。 [0012] 下沉节的侧壁上还设有开口朝向外侧的高压注水管侧喷口，高压注水管出水口和高压注水管侧喷口均与高压注水管相连接。 [0013] 所述高压注水管侧喷口的水流喷射方向朝向斜上方。 [0014] 相邻两个下沉节之间通过螺栓连接。 [0015] 高压注水管为至少两道。 [0016] 高压注浆泵连接至少一根高压注水管。 [0017] 本发明的有益效果是提供一种先进的非开挖或钻进沉管、沉井或沉箱施工方法，实现桥梁、桥涵、引水工程、给水工程等工程领域的快速施工、减少工程量、节约工程用地的施工效果。附图说明 [0018] 图1为本发明的过滤渗井剖面图。 [0019] 图2为图1中沿A-A的剖视图。 [0020] 图3为最下一级井圈下端刃口的结构示意图。 [0021] 图4为沉井结构剖视图。 [0022] 图中标记为：1-控制室；2-护筒；3-海水输送管；4-法兰盘连接；5-高强度塑料通风管盖帽；6-浮标；7-高潮线；8-通风软管；9-低潮线；10-施工维修平台；11-内侧井圈；12-过滤层；13-外侧井圈；14-潜水泵；15-高压注水管；16-高压注水管侧喷口；17-高压注水管出水口；18-沉井；19-电缆保护管；20-高压注水管出水口；21-钢刃口。具体实施方式 [0023] 下面结合附图对本发明作进一步说明。 [0024] 本发明的沉管、沉井或沉箱均有若干个下沉节上下相连而构成。下沉节上下相互连接构成沉井、沉管、沉箱或者类似的利用自重下沉的施工结构。如果是沉井，每个下沉节就是一个井圈，如果是沉管或者沉箱施工，每个下沉节就是一截沉管或者一段沉箱，施工原理和每节沉管或沉箱的互相连接结构与下述相同。 [0025] 以沉井为例，沉井底部采用钢刃口设计，钢刃口处可减小底部残积土反力，如图2所示。井壁外部为钢板，内部为混凝土。如图1、图4所示，井壁内固定有高压注水管，钢刃口底部有高压注水管出水口20，沉井外侧壁设有高压注水管侧喷口16，高压注水管出水口20和高压注水管侧喷口16均与高压注水管相连通。 [0026] 每节沉井均有上述结构，上下相邻两节沉井之间的高压注水管之间设有连接装置，各高压注水管向上依次相连，若干条井口处汇集成一束，连接至泵站处高压注浆泵，高压注浆泵可以为多个高压注水管供压。高压注水管内喷射材料材质可选择水或者泥浆。启动高压注浆泵，水或者泥浆由泵站泥浆池内至钢刃口处高速喷出，冲开底部地层，沉井在自重的作用下下沉，所喷射的高压水也使地层结构变得松散在井壁外侧形成泥浆膜减少沉井下沉摩擦力。高压注水管侧喷口16将高压泥浆或水相相井壁外喷出，进一步使井壁土层变得松散，使井壁周围布满均匀的泥浆膜，其水流方向斜向上喷射，与井圈下沉方向相反，水流冲击效果更好，同时也减少侧喷口的管件与土层之间的摩擦力。 [0027] 高压注浆泵设为一个或多个，多个高压注浆泵就可也以对高压注水管分区控制，根据施工情况对不同侧壁不同区域的高压注水管压力进行分区控制，可调节结构下沉速度与平衡性，如有倾斜，可减小其侧压力，加大对侧泵压，纠正直至水平。 [0028] 具体施工步骤，下面以沉井为例，每个下沉节为一个井圈， [0029] 一、预制井圈，最下一级井圈底部设有刃口，井圈内壁安装有高压注水管，高压注水管出水口20位于最下一级井圈的底部的刃口处，高压注水管出水口20的水流喷射方向竖直向下，高压注水管向上与高压注浆泵相连； [0030] 二、选定施工区域，将最下一级井圈放置在地层上； [0031] 三、高压注浆泵与高压注水管相连，启动高压注浆泵，高压水流从井圈底部刃口处的高压注水管出水口20喷出，将下方的土层冲开，土层被冲开后井圈在重力作用下不断下沉，同时采用抓铲等设备将井圈内的残土移走； [0032] 四、最下一级井圈下沉一段距离后，吊起上一级井圈，放置在最下一级井圈的上方并相互连接，将两个井圈之间的高压注水管相联通； [0033] 五、重复步骤三的操作，直至已连接井圈下沉到指定位置； [0034] 六、当施工深度不够时，重复步骤三、步骤四的操作，当施工深度达到要求后，结束施工。 [0035] 具体下沉节的结构还可以根据施工环境和用途作进一步改进。 [0036] 例如引用海水时，需要在海底作业，沉井需要采用过滤渗井结构，如图1所示，井壁可以由内侧井圈11和外侧井圈14之间夹过滤层12的结构，内侧井圈11和外侧井圈14均有钢板拼焊而成，过滤层12依据颗粒级配采用三级过滤层。沉井内安装潜水泵和海水输送管3，将沉井18内的海水输送至所需场所。海水的输送采用地下非开挖钻机牵引护筒2至沉井18，然后从井内反向牵引海水输送管3以及电缆和电缆保护管19至控制室1。 [0037] 井圈内部预留维修爬梯15，两节井圈之间采用螺栓连接，从上向下数，第二节井圈安放施工维修平台10，施工维修平台10采用钢结构，连接处井圈预埋螺栓，井圈完成后吊装钢结构支架放置于预埋件处，螺栓连接，铺装平台垫板，施工维修平台10主要方便设备仪器维修。 [0038] 海底施工的沉井底部构建底板，井底水下浇筑混凝土垫层，混凝土垫层初凝后吊放钢筋网至混凝土上，继续浇筑混凝土封底，形成底板。底板上部为沉积层，沉积物厚度达到要求后可进行洗井作业。 [0039] 沉井18上部安装井盖，井盖为上下两层钢板中间为钢丝网构成，上下钢板上均设有孔洞，孔洞的尺寸的间距根据渗水量要求确定；井盖连接通风软管8、浮标6和高强度塑料通风管盖帽5，浮标6、盖帽5等一直漂浮于海面上，起到定位和提醒作用。软管与井内联通可保证井内气压平衡。 [0040] 本发明的有益效果是桥梁、桥涵、引水工程、给水工程中沉管、沉井或沉箱的快速施工，尤其适用于海水的引进，解决一些海水养殖场或者海洋馆大量纯净海水的需求问题。