一种可回收组合型钢结构沉井及其施工方法与流程

1.本发明涉及钢结构沉井技术领域，具体为一种可回收组合型钢结构沉井及其施工方法。


背景技术：

2.采用非开挖方式(顶管、拉管等)施工的地下管道(污水管、电力干管等)必须有工作井。传统的，沿管线每隔100m左右设置一个钢筋混凝土沉井，钢筋混凝土沉井内净空3.5m*6.0m(或略大)，井深基本在6m以上。
3.钢筋混凝土沉井存在以下不足之处：
4.1、不可重复利用。钢筋混凝土沉井只在管道顶进(临时工况)过程中起作用，待顶管施工完毕，钢筋混凝土沉井就只能当做检查井(永久工况)供人员维护管道使用，与传统的检查井相比，临时沉井用作永久检查井造成大量的钢筋混凝土资源浪费。
5.2、下沉过程难以控制。钢筋混凝土沉井一经浇筑，重量基本稳定，而其下沉过程阻力是变化的，故而难以控制下沉稳定性。
6.3、造价较高，施工工期较长。钢筋混凝土沉井一般分层施工，分次下沉，在混凝土浇筑后需要等待该节沉井达到设计强度，导致钢筋混凝土沉井施工周期长，影响道路或周边环境时间久。为此，需要提供了一种可回收组合型钢结构沉井及其施工方法以解决以上问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种可回收组合型钢结构沉井及其施工方法以解决上述技术问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可回收组合型钢结构沉井，包括四根两两对称设置的钢角柱和四片井壁，所述井壁安装在相邻两根钢角柱之间，四根所述钢角柱和四片井壁组合安装形成钢结构沉井；
9.所述钢角柱横截面形状为方形，所述钢角柱与井壁连接的衔接处焊接有角钢；
10.四片所述井壁包括多根h型钢、多组a型钢板组件和至少一组带通孔的组合钢板件，每组所述a型钢板组件内包括两片a型钢板，所述组合钢板件内包括两个组合钢板，多根所述h型钢设置在相邻两根钢角柱之间，所述角钢与相邻的h型钢翼缘相连接，相邻两根所述h型钢的两端翼缘之间均分别通过a型钢板组件或组合钢板件相连接。
11.优选的，还包括钢刃脚，且钢刃脚底部为锲形形状，所述钢刃脚内部中空且顶部设有开口，所述钢刃脚内腔侧壁之间设置有拉结钢板，所述钢角柱和h型钢均插设在钢刃脚内腔并位于拉结钢板上部。
12.优选的，还包括钢环梁，且钢环梁呈矩形形状，所述钢环梁套设在钢角柱和井壁顶部。
13.优选的，所述h型钢与角钢之间、h型钢与a型钢板组件之间、h型钢与组合钢板之间
均通过多个螺栓组件进行栓接固定；
14.所述螺栓组件包括两个螺母和一根钢螺杆；
15.两个所述螺母分别焊接在角钢相互远离的一侧面上，所述钢螺杆穿过角钢、h型钢并与螺母相栓接；
16.两个所述螺母分别焊接在两片a型钢板相互远离的一侧面上，所述钢螺杆穿过h型钢和内外两片a型钢板并与螺母相栓接；
17.两个所述螺母分别焊接在两个组合钢板相互远离的一侧面上，所述钢螺杆穿过h型钢和内外两个组合钢板并与螺母相栓接。
18.优选的，所述组合钢板包括一片第一b型钢板、两片c型钢板和一片第二b型钢板，两片所述c型钢板上均开设有相互配合的半圆孔，所述组合钢板组合安装时从上往下依次为第一b型钢板、两片c型钢板和第二b型钢板，且两片c型钢板的半圆孔相对设置形成圆孔。
19.一种可回收组合型钢结构沉井的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：
20.s1：在井体位置将钢刃脚焊接成整体，然后钢刃脚空腔内填灌砂、石；
21.s2：将钢角柱和h型钢分别插入钢刃脚，再将a型钢板、第一b型钢板、c型钢板和第二钢板分别用钢螺杆与钢角柱和h型钢进行栓连，形成井壁；
22.s3：将分段的钢环梁扣置于钢角柱和井壁上，并栓接成整体钢环梁；
23.s4：沉井作业，用机械设备挖土至封底混凝土底面；
24.s5：浇注封底混凝土，并浇筑钢筋混凝土底板；
25.s6：在钢筋混凝土底板上进行顶管、拉管等非开挖管道施工作业；
26.s7：管道施工作业完成后，移除井内施工机械，井内回填土方，随土方回填自下而上拆除钢螺杆；
27.s8：土方回填接近地面后拆除钢环梁，利用机械设备拔出a型钢板、第一b型钢板、洞口上方的c型钢板和h型钢，再拔除钢角柱，完成拆除。
28.优选的，所述步骤s1中在焊接钢脚刃前先平整井体位置地坪、清理沉井钢刃脚处地下障碍物。
29.优选的，所述步骤s5还可以为：采用钢板直接放置于封底混凝土上做钢底板。
30.优选的，所述步骤s4中的沉井作业可以视场地具体地质条件采用排水下沉或不排水下沉方式。
31.优选的，所述步骤s7中还包括：修筑水工专业要求的检查井。
32.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
33.本发明采用组合装配的概念，将钢结构沉井构件在工厂制作加工，施工现场地面组装形成刚性结构，按常规沉井施工技术将沉井下沉到位，在完成管道的非开挖施工后，在沉井内边回填土方边拆除钢沉井井壁的连接件，最后在地面将钢构件拔出回收再利用，从而保证了施工过程对周围环境影响最小、风险最小，且围护结构和永久结构合二为一，经济性好、质量高。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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。
35.图1为本发明的平面结构示意图；
36.图2为图1的局部结构示意图；
37.图3为本发明中设置有通孔的井壁结构示意图；
38.图4为本发明中井壁拆分构件示意图；
39.图5为本发明中钢角柱的结构示意图；
40.图6为本发明中冠梁插入钢角柱或井壁后的结构示意图；
41.图7为本发明中钢角柱或井壁插入钢刃脚后的结构示意图；
42.图8为本发明的施工方法流程图。
43.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
44.1、钢角柱；11、角钢；2、井壁；21、h型钢；22、a型钢板；23、组合钢板；231、第一b型钢板；232、c型钢板；233、第二b型钢板；3、钢刃脚；31、拉结钢板；4、钢环梁；5、螺栓组件；51、螺母；52、钢螺杆。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
46.请参阅图1
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8，本发明提供一种技术方案：一种可回收组合型钢结构沉井，包括四根两两对称设置的钢角柱1和四片井壁2，井壁2安装在相邻两根钢角柱1之间，四根钢角柱1和四片井壁2组合安装形成钢结构沉井；
47.钢角柱1横截面形状为方形，钢角柱1与井壁2连接的衔接处焊接有角钢11；
48.四片井壁2包括多根h型钢21、多组a型钢板组件和至少一组带通孔的组合钢板件，每组a型钢板组件内包括两片a型钢板22，组合钢板件内包括两个组合钢板23，多根h型钢21设置在相邻两根钢角柱1之间，角钢11与相邻的h型钢21翼缘相连接，相邻两根h型钢21的两端翼缘之间均分别通过a型钢板组件或组合钢板件相连接。
49.具体的，还包括钢刃脚3，且钢刃脚3底部为锲形形状，钢刃脚3内部中空且顶部设有开口，钢刃脚3内腔侧壁之间设置有拉结钢板31，钢角柱1和h型钢21均插设在钢刃脚3内腔并位于拉结钢板31上部。
50.具体的，还包括钢环梁4，且钢环梁4呈矩形形状，钢环梁4套设在钢角柱1和井壁2顶部。
51.具体的，h型钢21与角钢11之间、h型钢21与a型钢板组件之间、h型钢21与组合钢板23之间均通过多个螺栓组件5进行栓接固定；
52.螺栓组件5包括两个螺母51和一根钢螺杆52；
53.两个螺母51分别焊接在角钢11相互远离的一侧面上，钢螺杆52穿过角钢11、h型钢21并与螺母51相栓接；
54.两个螺母51分别焊接在两片a型钢板22相互远离的一侧面上，钢螺杆52穿过h型钢
21和内外两片a型钢板22并与螺母51相栓接；
55.两个螺母51分别焊接在两个组合钢板23相互远离的一侧面上，钢螺杆52穿过h型钢21和内外两个组合钢板23并与螺母相栓接。
56.具体的，组合钢板23包括一片第一b型钢板231、两片c型钢板232和一片第二b型钢板233，两片c型钢板232上均开设有相互配合的半圆孔，组合钢板23组合安装时从上往下依次为第一b型钢板231、两片c型钢板232和第二b型钢板233，且两片c型钢板232的半圆孔相对设置形成圆孔。
57.一种可回收组合型钢结构沉井的施工方法，施工方法包括以下步骤：
58.s1：在井体位置将钢刃脚3焊接成整体，然后钢刃脚3空腔内填灌砂、石；
59.s2：将钢角柱1和h型钢21分别插入钢刃脚3，再将a型钢板22、第一b型钢板231、c型钢板232和第二钢板233分别用钢螺杆52与钢角柱1和h型钢21进行栓连，形成井壁2；
60.s3：将分段的钢环梁4扣置于钢角柱1和井壁2上，并栓接成整体钢环梁；
61.s4：沉井作业，用机械设备挖土至封底混凝土底面；
62.s5：浇注封底混凝土，并浇筑钢筋混凝土底板；
63.s6：在钢筋混凝土底板上进行顶管、拉管等非开挖管道施工作业；
64.s7：管道施工作业完成后，移除井内施工机械，井内回填土方，随土方回填自下而上拆除钢螺杆；
65.s8：土方回填接近地面后拆除钢环梁4，利用机械设备拔出a型钢板22、第一b型钢板231、洞口上方的c型钢板232和h型钢21，再拔除钢角柱1，完成拆除。
66.具体的，步骤s1中在焊接钢脚刃3前先平整井体位置地坪、清理沉井钢刃脚3处地下障碍物。
67.具体的，步骤s5还可以为：采用钢板直接放置于封底混凝土上做钢底板。
68.具体的，步骤s4中的沉井作业可以视场地具体地质条件采用排水下沉或不排水下沉方式。
69.具体的，步骤s7中还包括：修筑水工专业要求的检查井。
70.实施例：
71.1)、根据设计要求在工厂加工钢构件，包括分段的钢刃脚3、分段的钢环梁4、钢角柱1、a型钢板22、第一b型钢板231、c型钢板232、第二b型钢板233和h型钢21，并将加工好的钢构件运送到施工现场，钢构件加工时，a型钢板22的宽以100mm为模数，高度以300mm为模数；c型钢板232的圆弧半径满足所需施工管道的外半径再加100mm，圆弧至板上边和两侧边尺寸不大于200mm，c型钢板的长、宽以100mm为模数；第一b型钢板231和第二b型钢板233的宽同c型钢板232、高度以100mm为模数；各板的厚度一致，以2mm为模数且不小于8mm；h型钢21横截面高度以100mm为模数，并不小于500mm，h型钢21高度以300mm为模数；h型钢21横截面高度同钢角柱1横截面高度，h型钢21高度同钢角柱1高度；钢沉井的顶标高以接近地面标高或略高于地面标高控制。井壁内h型钢及钢角柱采用同一高度，h型钢上栓接的a型、b型钢板顶标高同钢环梁两侧钢板下端标高，h型钢及钢角柱顶标高同钢环梁下侧钢板底标高；
72.以常规的平面尺寸为3.5m*6.0m顶管工作井为例，非开洞的长边井壁长度为6.0m，开洞的短边井壁长度为3.5m。对长边井壁，以均匀布设h型钢21配置a型钢板22；对短边井壁，以所需施工管道外径并加大200mm控制c型钢板232的圆洞尺寸，在圆洞的两侧分别布设
不少于1根h型钢21并配置a型钢板22，a型钢板22和c型钢板232的宽度宜协调并满足上述模数。
73.2)、平整井体位置地坪、清理钢刃脚3处地下障碍物；
74.3)、在井体位置将自工厂运抵的分段的钢刃脚3焊接成整体，并在钢刃脚3空腔内填灌砂、石；
75.4)、将钢角柱1和h型钢21插入钢刃脚3，先将钢角柱1的角钢11用钢螺杆52与相邻的h型钢21栓连，再将a型钢板22、第一b型钢板231(若有需要)、c型钢板232(若有需要)和第二b型钢板233(若有需要)分别用钢螺杆52与相邻两组h型钢21栓连，形成井壁2(也可以将钢角柱1的角钢11直接与a型钢板22栓连)；
76.5)、视下沉施工需要，在钢沉井井壁腔室内部分或全部填灌砂、石或水；在c型钢板232围合的圆孔内填置砖块；
77.6)、将分段的钢环梁4扣置于钢角柱1和井壁2上，再栓接成整体钢环梁；
78.7)、沉井作业，用机械设备挖土至封底混凝土底面。沉井作业可以视场地具体地质条件采用排水下沉和不排水下沉方式，而钢沉井的入土深度以c型钢板232位置与拟施工管道标高匹配为标准；如沉井的两个方向都需要管道施工作业时，以埋置深度较深管道标高控制沉井的入土深度；
79.8)、浇注封底混凝土，可以视需要浇筑钢筋混凝土底板，也可用钢板直接置放于封底混凝土上做钢底板；
80.9)、在钢筋混凝土底板(或钢底板)上进行顶管、拉管等非开挖管道施工作业；
81.10)、管道施工作业完成后，移除井内施工机械和钢底板(若有)，井内回填土方，必要时修筑水工专业要求的检查井；随土方回填自下而上拆除钢螺杆52；
82.11)、土方回填接近地面后拆除钢环梁4，利用机械设备拔出井壁2内外侧a型钢板22、第一b型钢板231、洞口上方的c型钢板232和h型钢21，再拔除钢角柱1，完成施工。
83.本发明采用组合装配的概念，将钢结构沉井构件在工厂制作加工，施工现场地面组装形成刚性结构，按常规沉井施工技术将沉井下沉到位，在完成管道的非开挖施工后，在沉井内边回填土方边拆除钢沉井井壁的连接件，最后在地面将钢构件拔出回收再利用，从而保证了施工过程对周围环境影响最小、风险最小，且围护结构和永久结构合二为一，经济性好、质量高。
84.上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
85.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
86.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。