[發(fā)明專利]水下大深度沉井穿越堅(jiān)硬難以破除的土層的施工方法

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• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109339084A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐英武;陳永飛;張海鋒;徐杰;王濤;徐玉夏;熊菲;王平
• 申請（專利權(quán)）人: 上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司
• 主分類號: E02D23/08
• 分類號: E02D23/08
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 王晶

本發(fā)明涉及一種水下大深度沉井穿越堅(jiān)硬難以破除的土層的施工方法，其步驟：沉井采用不排水下沉，在井內(nèi)水面上安置水上作業(yè)平臺，平臺上投入高壓破碎設(shè)備及水下取泥設(shè)備；采用高壓破碎設(shè)備逐層進(jìn)行破碎，高壓破碎設(shè)備的鉆桿鉆進(jìn)至硬土層內(nèi)指定深度，通過高壓破碎設(shè)備的噴嘴噴射超高壓水流切割土體，將土體破碎成漿；高壓破碎設(shè)備將堅(jiān)硬土體充分、有效破碎完成后，采用水下取泥設(shè)備，利用空氣吸泥原理，將土體破碎后形成的泥漿通過取泥設(shè)備中的排泥管路取離井內(nèi)。本發(fā)明采用沉井內(nèi)水面安置工作平臺，對井下土體先高壓破碎后取泥，逐層下沉的方法，破碎取泥效果較好，使沉井安全順利穿越堅(jiān)硬難以破除的土層，保證沉井下沉的質(zhì)量安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種市政沉井施工工藝，特別是一種水下大深度沉井穿越堅(jiān)硬難以破除的土層的施工方法。

背景技術(shù)

沉井是地下結(jié)構(gòu)物和深基礎(chǔ)的一種型式。一般現(xiàn)在地表制作成一個(gè)井筒狀的結(jié)構(gòu)物，然后在井壁的圍護(hù)下通過從井內(nèi)不斷挖土，使沉井在自重作用下逐漸下沉，達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高后，再進(jìn)行封底，構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)。沉井廣泛應(yīng)用于橋梁、煙囪、水塔的施工基礎(chǔ)中，也可以用作水泵房、地下油庫、水池豎井等深井構(gòu)筑物和盾構(gòu)或頂管的工作井，技術(shù)上比較穩(wěn)妥可靠，挖土量少，對鄰近建筑物的影響比較小。

沉井下沉通常采用水力機(jī)械下沉、沖抓下沉、空氣吸泥機(jī)吸泥下沉等施工方法，但對于特殊土層條件下的沉井，比如水下大深度堅(jiān)硬難以破除的土層中下沉沉井，上述施工方法均存在較大難度：硬土層極為堅(jiān)硬，又在大深度水下，常用噴射水流壓力有限，抓斗自重和抓取力有限難以對土層形成有效破碎和抓取，且土體具備高黏性，破碎成漿后若未及時(shí)抽離井底，將很快沉積并具備高強(qiáng)度。

下面以鎮(zhèn)江市大港水廠一期取水工程為例進(jìn)行說明。

1、設(shè)計(jì)的地質(zhì)條件：

沉井為圓形鋼筋砼結(jié)構(gòu)，外徑17.6m，井頂標(biāo)高+8.2m，刃腳底標(biāo)高-33.0m，分為6次接高3次下沉，沉井采用十字底梁，全程采用不排水下沉工藝。

沉井穿越土層自上而下各土層的工程特性簡介如下：

①層雜填土：灰黃色，濕，松散，局部為素填土，成分以粉質(zhì)粘土為主，含較多碎磚、瓦礫等近期堆填的建筑垃圾，徑0.8～100cm，場區(qū)局部表層分布。

③-1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：褐灰色，流塑，搖振反應(yīng)無，稍有光滑，韌性及干強(qiáng)度較高，含腐植質(zhì)，夾0.1～0.2cm粉砂薄層。屬正常固結(jié)土，靈敏度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)屬中等。

④-1層粉砂：灰色，飽和，松散～稍密，局部中密，顆粒級配差，夾薄層粉質(zhì)粘土，單層厚0.1～0.3cm。

④-2-2層粉質(zhì)粘土：灰色、局部灰黃色，軟塑，局部流塑，搖振反應(yīng)無，稍有光滑，干強(qiáng)度及韌性中等，土質(zhì)不均勻，局部夾粉砂、粉土薄層層。

⑤層粉質(zhì)粘土：灰藍(lán)色，硬塑～堅(jiān)硬，局部可塑，搖振反應(yīng)無，稍有光滑，韌性及干強(qiáng)度較高，含鐵錳質(zhì)浸染，偶見鈣質(zhì)結(jié)核，徑2～3cmm，見礫石，礫徑1～3cm，該層場區(qū)鉆孔均有揭露。

表1各土層力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

2、現(xiàn)場取樣發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)條件：

現(xiàn)場在沉井附近具備代表性區(qū)域進(jìn)行鉆孔取樣，發(fā)現(xiàn)實(shí)地土樣⑤層粉質(zhì)粘土極為堅(jiān)硬，鐵錳質(zhì)結(jié)核含量較高，用常用水槍完全無法沖刷破碎，用機(jī)械攪碎成漿，靜置一段時(shí)間后，土樣較快沉淀，重新固結(jié)的土體同樣具備較高強(qiáng)度。

3、鎮(zhèn)江市大港水廠一期取水工程沉井下沉將面臨以下難點(diǎn)：

①隨著下沉深度的增加，取土速度迅速降低，水土流動“時(shí)空效應(yīng)”的影響會大幅降低有效取土下沉的效率；