[發明專利]護壁式沉井下沉裝置及其施工方法

有效

• 申請號: 201410201065.2
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN103967029A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 戴會超;王雷;張鴻清;毛勁喬;趙彬如
• 申請（專利權）人: 河海大學;中國長江三峽集團公司
• 主分類號: E02D23/08
• 分類號: E02D23/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

技術領域

本發明涉及一種護壁式沉井下沉裝置及其施工方法，屬于水利水電工程基礎開挖施工領域。

背景技術

沉井是鋼筋混凝土結構，主要由井筒(井壁)、隔墻和刃腳等組成。沉井是在預制好的鋼筋混凝土井筒內挖土，依靠井筒自重克服井壁與地層的摩擦阻力逐步沉入地下，以實現工程目標的一項施工技術。

水電建設在六十年代開始引入沉井技術，先后在一些大型水利水電工程中應用，主要用于治理大規模山體滑坡，河流防沖護岸，橋梁墩臺防沖以及取水井筒等；對某些建筑物基礎承載能力不足、又不宜明挖的情況下，也可采用沉井加強基礎。沉井在深基礎施工中具有獨特的優點:由于占地面積小，不需板樁圍護,技術上又比較可靠，與大開挖相比挖土量少，節省投資；無需特殊的專業設備,而且操作簡便；在各類地下構筑物中沉井結構又可作為地下構筑物的圍護結構，沉井內部空間亦可得到充分利用。

目前，在工程中的沉井施工技術主要包括了：傳統的純自沉工法、壓沉沉井工法以及SS沉井工法。隨著施工技術和施工機械的不斷革新，這些沉井施工技術已不能滿足一些工程的要求，具體表現如下：

(1)傳統的純自沉工法，即完全依靠井筒自重克服井壁與土層之間的摩阻力和刃腳下方土體抗力而下沉的施工方法。主要問題是下沉困難：沉不下去、下沉速度極慢或嚴重傾斜。

(2)壓沉沉井工法，即借助于地錨反力裝置強行將沉井壓入地基中的施工方法，但其前提是施工現場應具備可以設置地錨提供有效反力的條件，因此具有一定局限性。

(3)SS沉井工法，即刃腳改形卵礫填縫的自沉沉井工法，這種工法摩阻力與卵礫石粒徑的大小、均勻程度和磨圓度有關，與土層性質及下沉深度關系不大。SS沉井工法多應用于較小型的沉井施工，應用范圍較小，存在沉井下沉過程不易糾偏等問題。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提出一種護壁式沉井下沉裝置及其施工方法，通過助沉單元使得沉井快速下沉，通過糾偏單元調整沉井在下沉過程中傾斜的問題。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的一種護壁式沉井下沉裝置，包括門式支架單元、糾偏單元、助沉單元和輔助單元；

所述門式支架單元包含設備基礎、側支撐架和門式支架，所述側支撐架下部與設備基礎鉸接，側支撐架上部與門式支架鉸接；

所述糾偏單元包含內護壁、外護壁和吊鏈，內護壁和外護壁均由弧形殼體構成；

所述助沉單元包含設備層、外側氣龕、內側氣龕和縱向高壓空氣輸送管道，設備層為空心圓柱體，其內部通過一個隔板分為上下兩層：上層的隔板上布設有高壓空氣泵送機，下層設有橫向高壓空氣輸送管道，同時設備層底部鋪設有軌道，縱向高壓空氣輸送管道預先埋置在內護壁和外護壁中，外側氣龕具有預埋在外護壁底部靠近接觸土層一側的噴氣孔，內側氣龕具有預埋在內護壁底部靠近接觸土層一側的噴氣孔，當高壓空氣泵送機開啟時，高壓空氣經由橫向高壓空氣輸送管道和縱向高壓空氣輸送管道到達內護壁和外護壁處，通過外側氣龕和內側氣龕噴出高壓空氣，在外護壁和內護壁與土層接觸面上形成一道空氣幕，起到助沉作用；在內護壁內側與土層接觸面上，高壓空氣使沉井內部土體松動甚至液化，便于對其進行開挖作業；

所述輔助單元包含啟閉機和電磁鐵線圈組，所述啟閉機安置于門式支架頂部，啟閉機通過吊鏈與下部設備層連接，所述電磁鐵線圈組內置于內護壁中，由內護壁底部向上間隔一定距離設置一組電磁鐵線圈組。

其中，外護壁的厚度與沉井刃腳上部凹壁有關，所述沉井刃腳上部壁面為一內凹壁面，外護壁厚度與沉井外側凹壁面內陷厚度相同，當外護壁貼緊沉井外壁后，可實現外護壁與沉井外側凹壁面的完整貼合，下沉到達設計位置，向上提出內外護壁后，向其間隙中注入水泥砂漿，使井筒和地層緊密固結在一起。

作為優選，還包括姿態監控單元，所述姿態監控單元包含姿態傳感器和與姿態傳感器連接的控制處理器，所述姿態傳感器安裝在沉井側壁上，控制器處理器與啟閉機連接并控制啟閉機的啟動。例如，所述姿態傳感器為DMS2-05三維姿態傳感器，控制器處理器為STM32單片機。

作為優選，所述內護壁和外護壁均由四個90°弧形殼體構成，所述吊鏈有四根，四根吊鏈垂直布置在設備層頂部平面兩條相互垂直軸線的外邊緣位置：四根吊鏈分別在設備層15頂部平面的0°、90°、180°以及270°的外邊緣位置，所述啟閉機有四臺，每臺啟閉機與一根吊鏈連接并位于吊鏈的正上方，每組電磁鐵線圈組有四個電磁鐵線圈。