复杂环境下微扰动竖向压入式薄壁沉井施工工法的制作方法

1.本发明为一种复杂环境下的薄壁沉井施工工法，尤其是一种通过减少土体扰动最大限度地降低对周边环境的影响的薄壁沉井施工工法。


背景技术：

2.随着我国社会经济的快速发展以及城市化进程的加快，城市的地铁、污水管线、电力管线得到快速的发展；隧道的工作井通常采用地下连续墙、咬合桩、钻孔灌注桩作为围护；超深基坑涉及承压水，基坑开挖渗漏风险高，且基坑开挖暴露时间长，需持续降承压水，周边扰动及沉降控制难度大；但市区周边构筑物多，借地困难；因市区内场地受限且周边建构筑物沉降要求高，因此急需采用一种全新的工艺来解决上述问题。


技术实现要素：

3.本发明提出一种复杂环境下微扰动竖向压入式薄壁沉井施工工法，该工法能解决城市复杂环境下，施工借地困难，周边建构筑物沉降要求高等现实问题。
4.为解决上述问题，本发明的技术方案是：一种复杂环境下微扰动竖向压入式薄壁沉井施工工法，首先，沿薄壁沉井外侧打设的一圈咬合桩，深度略低于刃脚标高，并通过圈梁将咬合桩顶部连成整体提供下压反力，设置多个地锚反力装置，然后，通过穿心千斤顶提供向下的拉力，千斤顶施加压力于井壁沉井牛腿上，从而对沉井产生下压力，最后，在取土的同时，将薄壁沉井压入土体。
5.进一步，在进行压沉过程中，穿心千斤顶油缸向上顶，反力钢绞线传递压力至咬合桩，咬合桩起到抗拔桩的作用。
6.进一步，咬合桩自成一套围护体系，在沉井下沉过程中，咬合桩起到隔离桩的作用，减小沉井下沉对周边环境的扰动。
7.进一步，在沉井下沉到位后，咬合桩与沉井采用连系梁连接，沉井与咬合桩成为一个整体，咬合桩增大沉井的抗浮力，确保了沉井使用过程中的安全。
8.进一步，整个沉井压沉阶段，均在不排水状态下进行，沉井仓内应始终保持一定的土塞高度，确保井内外水压力稳定；沉井下沉前期、中期、终沉主要采用机械挖土方式，必要时由潜水员及潜水机器人实施取土作业。
9.进一步，在薄壁沉井压入土体时，通过在沉井刃角下节留置适宜高度的土塞，用于平衡沉井内外土压力，大大降低沉井外土体滑移现象，更有效地保证周边建构筑物的安全。
10.进一步，在沉井下沉到位后即进行水下封底，同时将薄壁沉井与咬合桩桩顶圈梁进行有效连接，咬合桩发挥抗桩作用，提供有效的抗浮力满足薄壁沉井抗浮要求，确保沉井的使用安全。
11.进一步，地锚反力装置的反力拉锚为多股钢绞线，根据下沉深度灵活调整，给下沉足够的压力，操作更为便捷，确保下沉速度；通过地锚反力装置使得沉井刃脚贯入土层的深度更深，从而使得沉井内在保持更高的土塞同时仍然具备足够的下沉系数。
12.进一步，穿心千斤顶采用的千斤顶钢绞线组合装置为双套，可同步纠偏，能根据实际情况单独纠偏，并通过plc系统对沉井压沉千斤顶实现远程控制，及时掌握行程位移、油压和相关设备情况。
13.进一步，沉井牛腿、穿心千斤顶、钢绞线、圈梁、咬合桩组成完整的压沉传力系统。
14.本发明的有益效果是：本发明的复杂环境下微扰动竖向压入式薄壁沉井施工工法，在井外侧预先设置一圈咬合桩提供下压力，并兼作隔离围护体和沉井封底抗拔桩；同时人为对沉井施加合理可控的垂直下压力，使沉井具有适宜的下沉系数，并辅以其他减阻手段，使下压力能够主导沉井的下沉，在预留土塞的工况下可控下沉，可大大消除土层对沉井产生的不利影响，降低施工风险，提高工效，通过减少土体扰动最大限度地降低对周边环境的影响。
附图说明
15.图1是本发明的复杂环境下微扰动竖向压入式薄壁沉井施工工法施工流程图；
16.图2是本发明的微扰动竖向压入式薄壁沉井施工过程中的剖面图(咬合桩作为隔离桩、沉井带水下沉、沉井内留有土赛)；
17.图3是本发明的微扰动竖向压入式薄壁沉井施工示意图；
18.图4是本发明的微扰动竖向压入式薄壁沉井压沉受力示意；
19.图5是本发明的微扰动竖向压入式薄壁沉井下沉到位后水下封底后咬合桩与沉井连接示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
21.如图1至图5所示，本发明的复杂环境下微扰动竖向压入式薄壁沉井施工工法，首先，沿沉井外侧打设的一圈咬合桩2，(深度略低于刃脚标高)，并通过圈梁将咬合桩2顶部连成整体提供下压反力，设置多个地锚反力装置，通过穿心千斤顶提供向下的拉力，千斤顶施加压力于井壁钢制的牛腿6上，从而对沉井产生下压力，沉井带水5下沉、沉井内留有土赛4，在适当取土的同时，将薄壁沉井压入土体。在下沉过程中咬合桩2兼作为减少环境影响的隔离挡土墙。
22.反力拉锚为多股钢绞线，可根据下沉深度灵活调整，给下沉足够的压力，操作更为便捷，确保下沉速度；千斤顶钢绞线组合装置为双套，可同步纠偏，也可根据实际情况单独纠偏，并通过plc系统对沉井压沉千斤顶实现远程控制，及时掌握行程位移、油压和相关设备情况。牛腿6、穿心千斤顶、钢绞线7、圈梁、咬合桩2等组成完整的压沉传力系统，压沉传力系统易于控制沉井姿态且精度高，下沉过程中及终沉阶段刃脚高差小。通过压沉装置采取了竖向压入式沉井施工工艺，沉井具备了更高的下沉系数调节空间，通过调节沉井的下沉系数，可提高沉井下沉速度，保证工期。
23.由于整个沉井压沉阶段，均在不排水状态下进行(沉井内水位确保与高于地下水位)，沉井仓内应始终保持一定的土塞高度，确保井内外水压力稳定；沉井下沉前期、中期、终沉主要采用机械挖土方式，必要时由潜水员及潜水机器人实施取土作业。
24.沉井下沉到位后即进行水下封底，同时将薄壁沉井与咬合桩桩顶圈梁进行有效连
接，咬合桩发挥抗桩作用，提供有效的抗浮力满足薄壁沉井抗浮要求，确保沉井的使用安全。
25.由于整个沉井压沉阶段，均在不排水状态下进行(沉井内水位确保与地面持平)，沉井仓内应始终保持一定的土塞高度，确保井内外水压力稳定；沉井下沉前期、中期、终沉主要采用机械挖土方式，即采用吊车 抓斗方式。
26.由于整个沉井压沉阶段，均在不排水状态下进行(沉井内水位确保与高于地下水位)，沉井仓内应始终保持一定的土塞高度，确保井内外水压力稳定；沉井下沉前期、中期、终沉主要采用机械挖土方式，必要时由潜水员及潜水机器人实施取土作业。
27.沉井下沉到位后即进行水下封底，同时将薄壁沉井与咬合桩桩顶圈梁进行有效连接，咬合桩发挥抗桩作用，提供有效的抗浮力满足薄壁沉井抗浮要求，确保沉井的使用安全。
28.由于整个沉井压沉阶段，均在不排水状态下进行(沉井内水位确保与地面持平)，沉井仓内应始终保持一定的土塞高度，确保井内外水压力稳定；沉井下沉前期、中期、终沉主要采用机械挖土方式，即采用吊车 抓斗方式。
29.进行压沉过程中，千斤顶油缸向上顶，反力钢绞线传递压力至咬合桩，咬合桩起到抗拔桩的作用。
30.咬合桩自成一套围护体系，在沉井下沉过程中，咬合桩起到隔离桩的作用，减小沉井下沉对周边环境的扰动。
31.沉井下沉到位后，咬合桩2与沉井1(底部有混泥土封底4)采用连系梁3连接，如图5所示，沉井1与咬合桩2成为一个整体，咬合桩增大沉井的抗浮力，确保了沉井使用过程中的安全。
32.采用薄壁沉井结构，有效的减小了刃角踏面的基底反力，大大增加了压沉的施工功效。
33.通过留置适宜高度的土塞，平衡内外土压力，大大降低井外土体滑移现象，可更有效地保证周边建构筑物的安全。
34.下沉期间通过留置土塞，对沉井外部土体扰动小。通过反力系统使得沉井刃脚贯入土层的深度更深，从而使得沉井内在保持更高的土塞同时仍然具备足够的下沉系数。