本发明专利技术公开了一种竖井施工用沉筒加固装置，其包括由竖向延伸的圆柱筒，圆柱筒的内腔中竖向间隔设置有若干灌浆装置，灌浆装置包括设于内腔中部的环形灌浆管，环形灌浆管的外周缘连接有若干呈辐射状均匀布设的径向灌浆管，各径向灌浆管的末端与圆柱筒筒壁上对应开设的灌浆口密封固定连接，在环形灌浆管上部连接有密封穿过顶板向上延伸的垂直灌浆管，各灌浆装置中的垂直灌浆管密封穿过顶板对应开设的通孔并列设置，在圆柱筒的顶板还密封固定有用于竖直向上延伸连通地面注水装置和圆柱筒内腔的注水管。本发明专利技术结构简单、安装使用方便，施工工期短、效率高，降低了工程造价，解决了现有技术对竖井内富含水的砂层或软弱岩层进行加固较为困难的问题。
【技术实现步骤摘要】
竖井施工用沉筒加固装置
本专利技术属于竖井施工加固
，确切的说是涉及一种在竖井施工中用于对竖井中间段富含水砂层、软弱岩层等IV类或V类围岩地质结构进行加固的竖井施工用沉筒加固装置。
技术介绍
在矿山开采、隧道施工及水利水电工程中均涉及到竖井的开挖施工。由于地质条件非常复杂，在竖井施工中经常会遇到IV类或V类围岩等软弱地质层结构，尤其是在竖井施工中遇到上第三系未胶结砂岩(砂层)、泥质细砂岩、砂质粘土岩互层或交叉等属于不稳定IV类围岩或极不稳定V类围岩的地质层结构，这种地质结构含水量丰富，在高承压水、重力及地应力作用下易软化、泥化、崩解，导致竖井施工频繁发生高压涌水、流砂和塌方现象，成井极为困难。 现有技术中对IV类或V类围岩等软弱地质层结构进行施工加固的技术有盾构法、冰冻法、沉井法、固结灌浆法等。盾构法和冰冻法的施工造价很高，而且对于竖井中间段出现的富含水的砂层、软弱岩层进行施工加固在技术上难以实现；沉井法施工难度较大，施工过程中很难保证竖井的垂直度，而且施工工期较长；而固结灌浆法虽然在竖井中间段施工时技术上可行，但在竖井中间段对IV类或V类围岩等软弱地质层结构进行加固施工时，由于工作断面狭小，施工条件受限，因而只能通过浅层孔进行固结灌浆，如果钻孔过程中岩层中出现高承压水，承压水冲击浅孔钻会频繁出现涌砂及涌水现象，因而无法有效对高承压水松散砂层进行固结。由此可见，就现有技术而言，对于竖井中间段出现富含水的砂层、软弱岩层进行施工加固属于施工难题，成为了阻碍隧洞施工乃至整个工程的瓶颈问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是:提供一种施工简单、安全、高效、经济的竖井施工用沉筒加固装置，以解决现有技术无法有效对竖井中间段出现的富含水的砂层、软弱岩层进行加固的问题。本专利技术的竖井施工用沉筒加固装置的技术方案是:一种竖井施工用沉筒加固装置，包括由竖向延伸的筒身和分设于筒身顶、底端的顶板和底板围成的圆柱筒，圆柱筒内设有密封的内腔，圆柱筒的内腔中竖向间隔设置有若干灌浆装置，所述灌浆装置包括设于内腔中部的环形灌浆管，环形灌浆管的外周缘连接有若干呈辐射状均匀布设的径向灌浆管，各径向灌浆管的末端与圆柱筒筒壁上对应开设的灌浆口密封固定连接，在环形灌浆管上部连接有竖直向上延伸的垂直灌浆管，各灌浆装置中的垂直灌浆管密封穿过顶板对应开设的通孔并列设置，在所述顶板上还密封固定有用于竖直向上延伸连通地面注水装置和圆柱筒内腔的注水管。所述圆柱筒的筒身由若干钢板围成的单节钢环逐节密封固连构成，所述的灌浆装置通过与筒壁固定连接的径向灌浆管安装在对应的单节钢环中。在所述圆柱筒内还设有加强支撑结构，该加强支撑结构包括竖向间隔固定于筒身内壁面上的若干环形箍圈及分别固定于圆柱筒的顶板和底板内表面上的十字加强筋，在底板的十字加强筋中心与相邻单节钢环内的环形箍圈之间还连接有若干圆周均布的斜支撑。在所述各垂直灌浆管和注水管穿过所述顶板的向上延伸段上还固定有若干竖向间隔设置的加强板。在所述圆柱筒的底板上还设有用于释放沉筒底部竖井内高压气体的高压阀门并设有一个预留孔，预留孔上通过螺栓固定有密封盖板。在所述圆柱筒的顶、底部外侧还分别设有导向结构，所述导向结构包括沿圆周均布的3块以上倾斜设置的导向翼板，各导向翼板通过连接板对应固定在圆柱筒的顶部和底部边缘，位于沉筒顶部的各导向翼板的顶边靠近沉筒的竖直中心线、其底边远离沉筒的竖直中心线，位于沉筒底部的各导向翼板的底边靠近沉筒的竖直中心线、其顶边远离沉筒的竖直中心线。在所述注水管的入口端串接有三通。在所述灌浆装置的各径向灌浆管的末端分别设置有逆止阀。本专利技术的竖井施工用沉筒加固装置采用外径小于竖井内径的圆柱筒，通过向圆柱筒内注水使该圆柱筒在其自身重力与筒内注水重力配合下克服竖井内水的浮力逐渐沉入竖井中，沉筒下沉过程中可以利用圆柱筒内腔密封产生的浮力通过控制注水量和注水速度控制圆柱筒的下沉速度，当圆柱筒到达竖井内位于富含水的砂层或软弱岩层的施工加固段后，通过圆柱筒内竖向间隔设置的灌浆装置将灌浆用的浆液从井口注入圆柱筒与竖井之间的间隙中，当灌浆强度达到要求后，抽出竖井和圆柱筒内的水并切除圆柱筒的顶板、底板及灌浆装置后即可对圆柱筒下部的下卧施工段进行开挖支护。本专利技术的沉筒加固装置结构简单、制作成本低廉，而且操作简单、方便，其可以快速有效的对竖井内出现的IV类或V类围岩的地质结构进行施工加固，施工工期短、效率高，降低了工程造价，而且由于圆柱筒的筒身参与了施工加固段井壁的加固，因而具有良好的加固效果，解决了现有技术在开挖竖井时难以对井内出现的富含水的砂层或软弱岩层等IV类或V类围岩进行有效加固的问题。【附图说明】图1是本专利技术竖井施工用沉筒加固装置具体实施例的结构示意图； 图2是图1中单节钢环的结构示意图； 图3是底板上加强支撑结构的立体结构示意图； 图4是图1中的A-A剖面图； 图5是图1中加强板的俯视图。【具体实施方式】本专利技术的竖井施工用沉筒加固装置的具体实施例如图1-图5所示，该装置包括由竖向延伸的筒身1、密封固定于筒身I顶端的顶板2和密封固定于筒身I底端的底板3围成的圆柱筒，筒身I及顶板2和底板3均采用钢板制成并通过焊接实现密封连接固定，从而在筒身I内围设出密闭的内腔4，本实施例中，圆柱筒的筒身I由若干钢板弯制而成的单节钢环11依次固定连接组成，两节单节钢环11之间采用内外满焊工艺焊接固定，在各单节钢环11上部的外表面分别对称的固定有便于连接吊运装置的吊耳13。在圆柱筒的内腔4中竖向的间隔设置有若干灌浆装置5，各灌浆装置5的结构如图1、图4所示，其包括设于内腔4中部的环形灌浆管51，该环形灌浆管51与圆柱筒的竖向中心线同心设置，在各环形灌浆管51的外周缘上分别呈辐射状的圆周均匀设有若干径向灌浆管52，各径向灌浆管52的末端与圆柱筒的筒身I上对应开设的灌浆口密封固定连接，在各径向灌浆管52靠近筒身I内壁的末端分别设置有逆止阀54。在各环形灌浆管51上还分别连接有竖向向上延伸以连接井口设置的灌浆机的垂直灌浆管53，各垂直灌浆管53穿过顶板2上对应开设的通孔并列设置。本实施例中，其在圆柱筒内腔4中竖向间隔的设有三套灌浆装置5，该三套灌浆装置5分别通过其上设置的径向灌浆管52固定在相应位置处的单节钢环11中，该三套灌浆装置5的3根垂直灌浆管53并列设置并分别与顶板2上对应开设的通孔密封焊接固定，该灌浆装置的设置数量和安装位置根据竖井施工加固段和厚度和灌浆要求具体设定。在圆柱筒的顶板2上还通过焊接密封穿装固定有竖直向上延伸的注水管8，注水管8的入口端用于连接地面注水装置，其出口端连接圆柱筒的内腔4，在注水管8伸出井口的入口端还串接三通(图中未视出)，以方便在注水的同时排出管内空气排气。在圆柱筒的底板3上设有用于释放沉筒底部竖井内高压气体和高压水的高压阀门9以及一个预留孔10，该预留孔10通过与底板3螺栓连接的密封盖板10-1密封。为提高圆柱筒的强度，本实施例中，其在圆柱筒内还设置有加强支撑结构，该加强支撑结构包括竖向间隔固定于筒身I内壁面上的若干环形箍圈12，该环形箍圈可以提高圆柱筒筒身的强度，避免沉井后筒身I受水压作用发生变形而影响灌浆厚度均匀性，保证灌浆质量稳定。本实施例中，其是在各单节钢环11的内壁本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种竖井施工用沉筒加固装置，其特征在于，包括由竖向延伸的筒身和分设于筒身顶、底端的顶板和底板围成的圆柱筒，圆柱筒内设有密封的内腔，圆柱筒的内腔中竖向间隔设置有若干灌浆装置，所述灌浆装置包括设于内腔中部的环形灌浆管，环形灌浆管的外周缘连接有若干呈辐射状均匀布设的径向灌浆管，各径向灌浆管的末端与圆柱筒筒壁上对应开设的灌浆口密封固定连接，在环形灌浆管上部连接有竖直向上延伸的垂直灌浆管，各灌浆装置中的垂直灌浆管密封穿过顶板对应开设的通孔并列设置，在所述顶板上还密封固定有用于竖直向上延伸连通地面注水装置和圆柱筒内腔的注水管。
【技术特征摘要】
1.一种竖井施工用沉筒加固装置，其特征在于，包括由竖向延伸的筒身和分设于筒身顶、底端的顶板和底板围成的圆柱筒，圆柱筒内设有密封的内腔，圆柱筒的内腔中竖向间隔设置有若干灌浆装置，所述灌浆装置包括设于内腔中部的环形灌浆管，环形灌浆管的外周缘连接有若干呈辐射状均匀布设的径向灌浆管，各径向灌浆管的末端与圆柱筒筒壁上对应开设的灌浆口密封固定连接，在环形灌浆管上部连接有竖直向上延伸的垂直灌浆管，各灌浆装置中的垂直灌浆管密封穿过顶板对应开设的通孔并列设置，在所述顶板上还密封固定有用于竖直向上延伸连通地面注水装置和圆柱筒内腔的注水管。2.根据权利要求1所述的竖井施工用沉筒加固装置，其特征在于，所述圆柱筒的筒身由若干钢板围成的单节钢环逐节密封固连构成，所述的灌浆装置通过与筒壁固定连接的径向灌浆管安装在对应的单节钢环中。3.根据权利要求2所述的竖井施工用沉筒加固装置，其特征在于，在所述圆柱筒内还设有加强支撑结构，该加强支撑结构包括竖向间隔固定于筒身内壁面上的若干环形箍圈及分别固定于圆柱筒的顶板和底板内表面上的十字加强筋，在底板的十字加强筋中心与相邻单节钢...
【专利技术属性】
技术研发人员：马莎，薛振声，张战强，马向军，丹建军，张社祥，成益洋，李若鹏，华忠，畅瑞锋，吴刚，
申请(专利权)人：马莎，洛阳水利工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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