一种沉井方法及沉井结构与流程

1.本发明涉及沉井技术领域，特别涉及一种沉井施工方法以及沉井结构。


背景技术：

2.沉井是修筑深基础和地下构筑物的一种施工工艺。施工时先在地面或基坑内制作开口的钢筋混凝土井身，待其达到规定强度后，在井身内部分层挖土运出，随着挖土和土面的降低，沉井井身藉其自重或在其他措施协助下克服与土壁间的摩阻力和刃脚反力，不断下沉，直至设计标高就位，然后进行封底。
3.如中国申请(专利号cn111809643a)公开的一种沉井施工方法以及沉井结构，其包括在待施工沉井位置打入两圈与沉井形状匹配的工程桩；在两圈工程桩之间开挖深槽；在深槽内加工形成具有中通护筒的刃脚层，通过开挖每一层筒壁下部土方，依靠刃脚层自重下沉，再依次增加标准层，使圆筒护壁下沉到位，最后将沉井护壁内的土方挖除至刃脚层底部，并在底部浇筑底层。但是施工工序较多，质量控制难，沉井在下沉过程中，容易出现沉井倾斜。


技术实现要素：

4.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种沉井施工方法及沉井结构，减少工艺流程，防止沉井倾斜。为了解决上述技术问题，本发明一种沉井结构，包括一圈由若干个围绕形成沉井形状的工程桩；以及一圈与沉井形状匹配的支撑桩，在工程桩与支撑桩之间浇筑有沉井护壁；在所述沉井护壁围绕形成的底面浇筑有沉井底层；所述沉井护壁包括自下而上依次浇筑的刃脚层和多层浇筑层；在所述刃脚层和浇筑层自上而下贯穿形成有护筒；在所述刃脚层的外侧边缘设置有刃脚；所述沉井底层通过所述护筒内的钢筋笼与沉井底面的钢筋搭接浇筑形成，且其延伸至覆盖所述刃脚。
5.进一步的，在待施工沉井位置位置打入一圈与沉井形状匹配的工程桩；再在内围打入一圈与沉井形状匹配的支撑桩，工程桩高于支撑桩；在每根支撑桩的顶端连接钢结构柱，其中，每根钢结构柱的底端与对应的支撑桩的顶端连接，所述钢结构柱由所述待开挖的基坑延伸至地面；连接所有钢结构柱的支撑梁，所述支撑梁与所述钢结构柱垂直；在每个钢结构柱的顶端设置双向千斤顶；在每个双向千斤顶的顶部连接管节柱；在沉井的内壁沿轴向对应管节柱的位置间隔设置钢牛腿；将所述沉井套设于所述钢结构柱所围成的空间外，所述沉井的内壁与所述钢结构柱相邻，将所述钢牛腿架设于所述管节柱上。
6.进一步的，所述支撑梁包括平台圈梁与横向钢梁，其中，所述平台圈梁将所有钢管柱连接在一起，所述横向钢梁连接于所述平台圈梁内部。
7.进一步的，所述支撑梁包括平台圈梁与横向钢梁，其中，所述平台圈梁将所有钢管柱连接在一起，所述横向钢梁连接于所述平台圈梁内部。
8.进一步的，在深槽中置入预制刃脚层；或在深槽的两侧壁上拼接外模板，并浇筑形成刃脚层，所述刃脚层的内外边缘处均设置有刃脚，所述刃脚包括相对的侧面呈坡面的内
刃脚和外刃脚。
9.进一步的，其特征在于，在每个双向千斤顶上设置位移和受力传感器；将所述双向千斤顶、位移和受力传感器与控制器连接；控制器通过位移传感器获取各管节柱的位移，若位移不一致，控制器根据受力传感器采集的双向千斤顶上的受力，控制双向千斤顶对管节柱高度进行调节。
10.本发明另一方面还提供一种沉井方法，包括以下步骤：
11.s100、在待施工沉井位置位置打入一圈与沉井形状匹配的工程桩；再在内围打入一圈与沉井形状匹配的支撑桩，工程桩高于支撑桩；
12.s200、在工程桩与灌注桩之间开挖深槽；
13.s300、在深槽内加工形成具有中通护筒的刃脚层；
14.s400、钢结构柱上设置有吊车，所述钢结构平台下的基坑内设置有抓斗挖土设备，将支撑梁的端部伸入沉井的井壁内侧的钢牛腿的下方；再开始挖土，直到沉井下沉至钢牛腿落到支撑梁上；
15.s500、拆下s400中所有钢牛腿，将所有钢牛腿垂直上移并固定安装在沉井的井壁内侧，所有钢牛腿的下端面位于同一水平面，再开始沉井施工，直到沉井下沉至钢牛腿落到支撑梁上；
16.s600、刃脚层下沉后，在护筒上方拼接下一个护筒，并在深槽的两侧壁上拼接外模板，在外模板与护筒之间的空间内浇筑混凝土形成浇筑层；
17.s700、拆除外模板后，重复步骤s400-s600，直至沉井的井壁下端下沉至底部设计标高为止；然后拆除钢牛腿、支撑梁，拆除沉井的底部设计标高之上的钢结构柱、支撑桩。刃脚层与多层浇筑层形成沉井护壁；
18.s800、将沉井护壁内的土方挖除至刃脚层底部，并在底部浇筑底层。
19.进一步的，所述内刃脚通过锚固设置于所述刃脚层上；在步骤s800挖除土方后，将内刃脚拆除后再浇筑底层。
20.进一步的，在步骤s800中，浇筑底层步骤包括：
21.s801、在护筒内置入钢筋笼；
22.s802、在沉井底部搭设钢筋，并与护筒内的钢筋笼搭接；
23.s803、对护筒内以及沉井底部进行混凝土浇筑形成整体。
24.进一步的，在待开挖的基坑底部对称设置多根支撑桩，在每根支撑桩的顶端连接钢结构柱，包括：在基坑底部打好桩孔后放入灌注桩的钢筋笼；在所述灌注桩的钢筋笼内灌注混凝土至第一设计标高；采用液压调垂系统控制钢管柱插入钢筋笼中的混凝土至第二设计标高。
25.与现有技术相比，本发明针对沉井下沉工程中垂直度控制精度低、倾斜、遇特软土层易产生突沉、操作平台搭设复杂等问题，提供了一种一柱(钢结构柱)一桩(支撑桩)导向式可控沉井施工结构，以钢立柱插入支撑柱形成“一柱一桩”布置在沉井内侧作为竖向承载构件，用支撑梁把一柱一桩连成整体，有利于沉井下沉稳定性。通过每个双向千斤的顶部连接有管节柱，所述钢牛腿架设于所述管节柱上，作为沉井下沉过程中的重要导向构件，当需要沉井下沉时，可以将所述钢管柱所围成的空间内的基坑内的土不断挖除，同时拆除架设于所述管节柱上的最下部的钢牛腿a，然后沉井可以依靠自身的重力下沉至钢牛腿a上部的
钢牛腿b架设于所述管节柱上的位置，后续可以通过不断拆除架设于所述管节柱上的最下部的钢牛腿，实现沉井的不断依靠自身的重力下降。另外，在沉井下降的过程中，如果发生倾斜，可以通过千斤顶对的管节柱高度进行调节，从而保证沉井下降的过程中始终保持垂直状态，从而有效控制沉井下降过程中的垂直度与稳定性，方便施工并降低施工风险，节约成本。
附图说明
26.图1为本发明实施例沉井结构示意图；
27.图2是本发明实施例的沉井施工结构的示意图；
28.图3是本发明一实施例的沉井施工方法的第一工况示意图；
29.图4是本发明一实施例的沉井施工方法的第二工况示意图；
30.图5为本发明实施例沉井施工方法流程框图。
31.图中：1、工程桩；2、支撑桩；3、沉井护壁；4、钢结构住；5、支撑梁；6、千斤顶；7、管节柱；8、护筒；9、刃脚层；10、钢牛腿架；11、吊车；12、地面；13、浇筑层；14、钢牛腿
具体实施方式
32.下面对本发明的实施例作详细说明，下述的实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
33.实施例
34.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的试验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
35.参考图1-4，一种沉井方法及沉井结构，其基本构造包括工程桩1，支撑桩2和沉井护壁3。其中工程桩1及支撑桩2包括多根，并且各围绕形成一圈沉井形状，支撑桩2在内，具体可以为十二根，每六根围绕形成一个沉井形状，工程桩1的深度可直接打入泥浆层以下的较硬土质。每根支撑桩2的顶端连接有钢结构柱4，每根钢结构柱4的底端与对应的支撑桩2的顶端连接，所述钢结构柱4由所述待开挖的基坑延伸至地面；连接所有钢结构柱4的支撑梁5，所述支撑梁5与所述钢结构柱4垂直；设置于每个钢结构柱4的顶端的千斤顶6；每个千斤顶6的顶部连接有管节柱7；
36.为了形成一个完整的沉井护壁，本实施例还在沉井护壁围绕形成的底面浇筑有沉井底层。其中，沉井护壁3包括自下而上依次浇筑的刃脚层9和多层浇筑层13。在刃脚层9和浇筑层13自上而下贯穿形成有护筒8；沉井底层通过护筒8内的钢筋笼与沉井底面的钢筋搭接浇筑形成，且其延伸至覆盖刃脚。
37.在此，本发明针对沉井下沉工程中垂直度控制精度低、倾斜、遇特软土层易产生突沉、操作平台搭设复杂等问题，提供了一种一柱(钢结构柱4)一桩(支撑桩2)导向式可控沉井施工结构，以钢结构柱4插入支撑柱形成“一柱一桩”布置在沉井内侧作为竖向承载构件，用支撑梁5把一柱一桩连成整体，有利于沉井下沉稳定性。通过每个双向千斤顶6的顶部连
接有管节柱7，所述钢牛腿架10设于所述管节柱7上，作为沉井下沉过程中的重要导向构件，当需要沉井下沉时，可以将所述钢结构柱4所围成的空间内的基坑内的土不断挖除，同时拆除架设于所述管节柱7上的最下部的钢牛腿a，然后沉井可以依靠自身的重力下沉至钢牛腿a上部的钢牛腿b架设于所述管节柱7上的位置，后续可以通过不断拆除架设于所述管节柱7上的最下部的钢牛腿14，实现沉井的不断依靠自身的重力下降。另外，在沉井下降的过程中，如果发生倾斜，可以通过千斤顶对的管节柱7高度进行调节，从而保证沉井下降的过程中始终保持垂直状态，从而有效控制沉井下降过程中的垂直度与稳定性，方便施工并降低施工风险，节约成本。
38.所述支撑梁5为镂空结构，所述支撑梁5上设置有吊车11，所述支撑梁5下的基坑内设置有抓斗挖土设备。在支撑梁5上架设吊车11，然后通过支撑梁上的镂空空隙将抓斗挖土设备吊放到支撑梁5下基坑内进行挖土，然后由吊车将土从基坑内吊到地面运走。
39.本发明一实施例的沉井施工方法中，在所述沉井的内壁沿轴向对应管节柱7的位置间隔设置钢牛腿14，将所述钢牛腿14架设于所述管节柱7上，将所述钢牛腿14架设于所述管节柱7上之后，还包括：在每个千斤顶6上设置位移和受力传感器；将所述千斤顶6、位移和受力传感器与控制器连接；控制器通过位移传感器获取各管节柱7的位移，若位移不一致，控制器根据受力传感器采集的双向千斤顶6上的受力，控制千斤顶6对管节柱7高度进行调节，在此，可以在双向千斤顶6上设置位移和受力传感器，采集管节柱7的位移和受力，配置控制器，以控制多个千斤顶6伸缩的形式达到智能精准控制沉井下沉的目的，控制器通过位移传感器获取各管节柱7的位移，若位移不一致，根据受力传感器采集的双向千斤顶6上的受力，控制千斤顶6对管节柱7高度进行调节，实现的智能精准控制。
40.请参见图4，基于上述沉井结构，本实施例另一方面还提供一种沉井施工方法，发明要点在于将沉井护壁与工程桩及支撑桩包裹在一起，增加了沉井护壁的稳固性。具体包括以下步骤：
41.s100、在待施工沉井位置位置打入一圈与沉井形状匹配的工程桩1；再在内围打入一圈与沉井形状匹配的支撑桩2，工程桩1高于支撑桩2；在每根支撑桩2的顶端连接钢结构柱4，其中，每根钢结构柱4的底端与对应的支撑桩2的顶端连接，所述钢结构柱4由所述待开挖的基坑延伸至地面；连接所有钢结构柱4的支撑梁5，所述支撑梁5与所述钢结构柱4垂直；在每个钢结构柱4的顶端设置双向千斤顶6；在每个双向千斤顶6的顶部连接管节柱7；在沉井的内壁沿轴向对应管节柱7的位置间隔设置钢牛腿14；将所述沉井套设于所述钢结构柱所围成的空间外，所述沉井的内壁与所述钢结构柱4相邻，将所述钢牛腿架10设于所述管节柱7上。
42.在该步骤中，先将地面整平，放样工程桩位置，打桩，工程桩1的打入深度为泥浆地质的硬土质层。需要说明的是，沉井形状不仅仅为圆形结构，还可以为方形结构、矩形结构或多边型结构，采用上述结构的沉井，均可采用本实施例提供的施工方法完成。
43.s200、在工程桩1与支撑桩2之间开挖深槽。
44.s300、在深槽内加工形成具有中通护筒的刃脚层9。
45.s400、钢结构柱4上设置有吊车11，所述支撑梁5下的基坑内设置有抓斗挖土设备，将支撑梁5的端部伸入沉井的井壁内侧的钢牛腿14的下方；再开始挖土，直到沉井下沉至钢牛腿14落到支撑梁5上。
46.s500、拆下s400中所有钢牛腿14，将所有钢牛腿14垂直上移并固定安装在沉井的井壁内侧，所有钢牛腿14的下端面位于同一水平面，再开始沉井施工，直到沉井下沉至钢牛腿落到支撑梁5上，暂停进行沉井施工。
47.s600、刃脚层9下沉后，在护筒8上方拼接下一个护筒8，并在深槽的两侧壁上拼接外模板，在外模板与护筒8之间的空间内浇筑混凝土形成浇筑层13；
48.所有护筒8均可以与另外一个护筒8上下拼接，在每下沉一层时增加护筒8，护筒8可以充当筒柱内模板，再搭建外模板，浇筑后形成的浇筑层13与刃脚层9连接一起。
49.s700、拆除外模板后，重复步骤s400-s600，直至沉井的井壁下端下沉至底部设计标高为止；然后拆除钢牛腿14、支撑梁5，拆除沉井的底部设计标高之上的钢结构柱4、支撑桩2。刃脚层9与多层浇筑层13形成沉井护壁。
50.s800、将沉井护壁内的土方挖除至刃脚层9底部，并在底部浇筑底层。
51.以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种沉井结构，其特征在于：包括一圈由若干个围绕形成沉井形状的工程桩；以及一圈与沉井形状匹配的支撑桩，在工程桩与支撑桩之间浇筑有沉井护壁；在所述沉井护壁围绕形成的底面浇筑有沉井底层；所述沉井护壁包括自下而上依次浇筑的刃脚层和多层浇筑层；在所述刃脚层和浇筑层自上而下贯穿形成有护筒；在所述刃脚层的外侧边缘设置有刃脚；所述沉井底层通过所述护筒内的钢筋笼与沉井底面的钢筋搭接浇筑形成，且其延伸至覆盖所述刃脚。2.根据权利要求1所述的一种沉井结构，其特征在于，在待施工沉井位置位置打入一圈与沉井形状匹配的工程桩；再在内围打入一圈与沉井形状匹配的支撑桩，工程桩高于支撑桩；在每根支撑桩的顶端连接钢结构柱，其中，每根钢结构柱的底端与对应的支撑桩的顶端连接，所述钢结构柱由所述待开挖的基坑延伸至地面；连接所有钢结构柱的支撑梁，所述支撑梁与所述钢结构柱垂直；在每个钢结构柱的顶端设置双向千斤顶；在每个双向千斤顶的顶部连接管节柱；在沉井的内壁沿轴向对应管节柱的位置间隔设置钢牛腿；将所述沉井套设于所述钢结构柱所围成的空间外，所述沉井的内壁与所述钢结构柱相邻，将所述钢牛腿架设于所述管节柱上。3.根据权利要求1所述的一种沉井结构，其特征在于，所述支撑梁包括平台圈梁与横向钢梁，其中，所述平台圈梁将所有钢管柱连接在一起，所述横向钢梁连接于所述平台圈梁内部。4.根据权利要求1所述的一种沉井结构，其特征在于，在深槽中置入预制刃脚层；或在深槽的两侧壁上拼接外模板，并浇筑形成刃脚层，所述刃脚层的内外边缘处均设置有刃脚，所述刃脚包括相对的侧面呈坡面的内刃脚和外刃脚。5.根据权利要求1所述的一种沉井结构，其特征在于，其特征在于，在每个双向千斤顶上设置位移和受力传感器；将所述双向千斤顶、位移和受力传感器与控制器连接；控制器通过位移传感器获取各管节柱的位移，若位移不一致，控制器根据受力传感器采集的双向千斤顶上的受力，控制双向千斤顶对管节柱高度进行调节。6.一种沉井结构，其特征在于，包括以下步骤；s100、在待施工沉井位置位置打入一圈与沉井形状匹配的工程桩；再在内围打入一圈与沉井形状匹配的支撑桩，工程桩高于支撑桩；s200、在工程桩与灌注桩之间开挖深槽；s300、在深槽内加工形成具有中通护筒的刃脚层；s400、钢结构柱上设置有吊车，所述钢结构平台下的基坑内设置有抓斗挖土设备，将支撑梁的端部伸入沉井的井壁内侧的钢牛腿的下方；再开始挖土，直到沉井下沉至钢牛腿落到支撑梁上；s500、拆下s400中所有钢牛腿，将所有钢牛腿垂直上移并固定安装在沉井的井壁内侧，所有钢牛腿的下端面位于同一水平面，再开始沉井施工，直到沉井下沉至钢牛腿落到支撑梁上；s600、刃脚层下沉后，在护筒上方拼接下一个护筒，并在深槽的两侧壁上拼接外模板，在外模板与护筒之间的空间内浇筑混凝土形成浇筑层；s700、拆除外模板后，重复步骤s400-s600，直至沉井的井壁下端下沉至底部设计标高为止；然后拆除钢牛腿、支撑梁，拆除沉井的底部设计标高之上的钢结构柱、支撑桩。刃脚层
与多层浇筑层形成沉井护壁；s800、将沉井护壁内的土方挖除至刃脚层底部，并在底部浇筑底层。7.根据权利要求6所述的一种沉井施工方法，其特征在于，所述内刃脚通过锚固设置于所述刃脚层上；在步骤s800挖除土方后，将内刃脚拆除后再浇筑底层。8.根据权利要求6所述的一种沉井施工方法，其特征在于，在步骤s800中，浇筑底层步骤包括：s801、在护筒内置入钢筋笼；s802、在沉井底部搭设钢筋，并与护筒内的钢筋笼搭接；s803、对护筒内以及沉井底部进行混凝土浇筑形成整体。9.根据权利要求6所述的一种沉井施工方法，其特征在于，在待开挖的基坑底部对称设置多根支撑桩，在每根支撑桩的顶端连接钢结构柱，包括：在基坑底部打好桩孔后放入灌注桩的钢筋笼；在所述灌注桩的钢筋笼内灌注混凝土至第一设计标高；采用液压调垂系统控制钢管柱插入钢筋笼中的混凝土至第二设计标高。

技术总结
本发明提供了一种沉井施工方法及沉井结构，涉及沉井施工领域，通过双向千斤的顶部连接管节柱，所述钢牛腿架设于所述管节柱上，作为沉井下沉过程中的重要导向构件，当需要沉井下沉时，可以将所述钢结构柱所围成的空间内的基坑内的土不断挖除，同时拆除架设于所述管节柱上的最下部的钢牛腿A，然后沉井可以依靠自身的重力下沉至钢牛腿A上部的钢牛腿B架设于所述管节柱上的位置。另外，在沉井下降的过程中，如果发生倾斜，可以通过千斤顶对的管节柱高度进行调节，从而保证沉井下降的过程中始终保持垂直状态，从而有效控制沉井下降过程中的垂直度与稳定性，方便施工并降低施工风险，节约成本。约成本。约成本。


技术研发人员：陈弼智 张明洋 何耀华 李雄 张斯明
受保护的技术使用者：金中天水利建设有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/10/6