一种河道治理顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工方法技术

一种河道治理顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：进行井内取土；步骤2：向井内放置外排水泵以及接入与井外的内抽水泵连通的抽水管；步骤3：当沉井下沉到井内水位足够高，沉井下沉缓慢时，打开外排水泵将井内水外排，辅助下沉；步骤4：将沉井调控至设计标高；步骤5：撤掉外排水泵，利用内抽水泵向沉井内灌水，清空沉井封底区域，即完成顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工。本发明专利技术提供的一种河道治理顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工方法，可以解决细沙地层的特殊情况下易增加施工成本，延误沉井下沉速率的问题，在低投入的情况下，简单快速和高质量地实现特殊情况下的沉井下沉。

【技术实现步骤摘要】
一种河道治理顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工方法
本专利技术涉及沉井下沉施工
，尤其是一种河道治理顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工方法。
技术介绍
顶管法施工技术目前已在国内河道污水治理、小型输水隧洞、电力隧道、综合管廊等领域应用广泛，顶管法施工工艺成熟，机械化水平高。顶管施工法相比较传统的隧道挖掘施工方法，施工速度快，施工拆迁量小，噪声低，对周围环境的影响小，十分适合市政工程，目前广泛应用于城市河道治理工程。顶管施工需要大量的工作井和接收井，以长度4km的河道治理工程顶管施工为例，每相隔约150m就有一个工作井和接收井，河岸两侧总共需要52个工作井和接收井，河道治理顶管沉井位置在所需治理河道的河岸，需要用顶管施工治理的城市河道一般河床宽阔，水系发育，地下水充足，很多沉井下沉到接近预定标高位置前沉井底部和河道形成暗道贯通，采用排水下沉在技术上和经济上几乎不能实现。这类沉井下沉一般采用不排水法施工。在不压重的情况下不排水下沉依靠沉井自身的重力来克服浮力、周围土体摩擦力以及沉井刃脚反力。如果采用完全不抽排水下沉施工方法，沉井下沉到一定高度以后，随着沉井继续下沉，土体摩擦力和浮力越大，刃脚部位切削的土体处水压也越大，土体不易掉落，结果是沉井下沉困难和缓慢，如果不采用适当的控制措施，会导致沉井底部被盲目挖掘而掏的太空，造成瞬间下沉和沉井超沉等质量事故。采用污水泵向外排水的的措施辅助沉井下沉，减小沉井下沉时的浮力和井内水体对沉井底部包括刃脚部位土体的压力，能让下沉速度恢复正常，但是特殊情况下，沉井在下沉会碰到严重涌水涌沙的细沙层，如果继续用排水辅助下沉，下沉速速尚能平稳控制，但是沉井底部的混凝土封底区域出现一直被细沙裹住的平衡现象，此种情况下，继续下沉会导致发生不能封底的风险，停止辅助排水，又会出现下沉困难甚至不能下沉的现象。在上述特殊情况下，如果利用射水辅助下沉和压重等措施，不仅会增加施工成本，也会延误沉井下沉速率，对整体的工期和成本产生影响。如何利用沉井下沉力学原理，只使用水泵相对快速和高质量的完成沉井下沉工作，为沉井下一道施工水下混凝土封底创造条件，是本专利技术考虑的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种河道治理顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工方法，可以解决细沙地层的特殊情况下易增加施工成本，延误沉井下沉速率的问题，在低投入的情况下，简单快速和高质量地实现特殊情况下的沉井下沉。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种河道治理顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：沉井下沉初始阶段，利用长臂挖掘机进行井内取土，以挖锅底的方式使沉井“干式”下沉；步骤2：向井内放置外排水泵以及接入与井外的内抽水泵连通的抽水管；步骤3：当沉井下沉到井内水位足够高，沉井下沉缓慢时，打开外排水泵将井内水外排，辅助下沉；步骤4：当沉井继续下沉到刃脚插入到严重涌水涌沙的细沙层时，利用提前接好的内抽水泵向井内灌水以及利用外排水泵向井外排水，配合辅助长臂挖掘机挖沙下沉，将沉井调控至设计标高；步骤5：撤掉外排水泵，利用内抽水泵向沉井内灌水，稳住沉井阻止其继续下沉，清空沉井封底区域，即完成顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工。步骤4的详细步骤为：步骤4-1：关闭外排水泵，井内水位自然上升，沉井缓慢下沉；步骤4-2：启动内抽水泵，朝井内灌水至顶管沉井不再下沉并维持；步骤4-3：使用长臂挖掘机1开挖沉井封底区域处细沙，并在刃脚底部形成浅锅底；步骤4-4：启动外排水泵，向井外排水，随着排水过程的持续，沉井会持续缓慢下沉，泥沙在沉井内的相对位置逐步抬升，直到将井内水位抽干，沉井封底区域重新被细沙裹住，沉井停止下沉；步骤4-5：重复上述步骤4-2到4-4，直到沉井标高接近设计标高，向井外排水至使沉井缓慢下降，此间注意观察，控制排水量，保持沉井下沉速度缓慢，将沉井调控至设计标高。步骤4-3中，用GPS测量仪观测沉井下沉情况，用吊锤测量沉井底部开挖情况。步骤5中，沉井下沉到设计标高后撤掉外排水泵，利用内抽水泵向沉井内灌水，稳住沉井阻止其继续下沉，使用长臂挖掘机清空沉井封底区域，完成下沉施工。本专利技术提供的一种河道治理顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工方法，充分利用沉井下沉的力学原理，从增减浮力和水压力的角度出发，使用两台可循环利用的水泵正反抽排水，快速和高效的解决沉井在特殊情况（沉井在下沉碰到严重涌水涌沙的细沙层）的下沉难题，成本低廉，效果显著。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术施工方法的示意图。具体实施方式如图1所示，一种河道治理顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤1：沉井下沉初始阶段，利用长臂挖掘机1进行井内取土，以挖锅底（的方式使沉井2“干式”下沉——开挖原状土体处于“排水下沉”阶段，沉井下沉仅需克服井壁土体3摩擦力和刃脚反力，下沉顺利高效；步骤2：向井内放置外排水泵5以及接入与井外的内抽水泵6连通的抽水管；步骤3：当沉井2下沉到井内水位足够高时，沉井所受浮力大，刃脚底部土体受压迫切削掉落难度加大，沉井下沉缓慢，打开外排水泵5将井内水朝外抽排，继续挖土下沉；步骤4：当沉井2继续下沉到刃脚插入到严重涌水涌沙的细沙层4时，单纯采用外排水辅助下沉，沉井封底区域7会自动被细沙裹住维持井体平衡，利用提前接好的内抽水泵6向井内灌水以及利用外排水泵5向井外排水，配合辅助长臂挖掘机1挖沙下沉，将沉井调控至设计标高；步骤4的详细步骤为：步骤4-1：关闭外排水泵5，井内水位自然上升，沉井2缓慢下沉；步骤4-2：启动内抽水泵6，朝井内灌水至顶管沉井2不再下沉并维持；步骤4-3：使用长臂挖机1开挖沉井封底区域7处细沙，并在刃脚底部形成浅锅底；步骤4-4：启动外排水泵5，向井外排水，随着排水过程的持续，沉井2会持续缓慢下沉，泥沙在沉井内的相对位置逐步抬升，直到将井内水位抽干，沉井封底区域7重新被细沙裹住，沉井停止下沉；步骤4-5：重复上述步骤4-2到4-4，直到沉井标高接近设计标高，向井外排水至使沉井缓慢下降，此间注意观察，控制排水量，保持沉井下沉速度缓慢，将沉井调控至设计标高。步骤4-3中，用GPS测量仪观测沉井下沉情况，用吊锤测量沉井底部开挖情况。步骤5：撤掉外排水泵5，利用内抽水泵6向沉井内灌水，稳住沉井阻止其继续下沉，清空沉井封底区域7，即完成顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工。步骤5中，沉井下沉到设计标高后撤掉外排水泵5，利用内抽水泵6向沉井内灌水，稳住沉井阻止其继续下沉，使用长臂挖掘机1清空沉井封底区域7，完成下沉施工。上述的实施例仅为本专利技术的优选技术方案，而不应视为对于本专利技术的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种河道治理顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：/n步骤1：沉井下沉初始阶段，利用长臂挖掘机（1）进行井内取土，以挖锅底的方式使沉井（2）“干式”下沉；/n步骤2：向井内放置外排水泵（5）以及接入与井外的内抽水泵（6）连通的抽水管；/n步骤3：当沉井（2）下沉到井内水位足够高，沉井下沉缓慢时，打开外排水泵（5）将井内水外排，辅助下沉；/n步骤4：当沉井（2）继续下沉到刃脚插入到严重涌水涌沙的细沙层时，利用提前接好的内抽水泵（6）向井内灌水以及利用外排水泵（5）向井外排水，配合辅助长臂挖掘机（1）挖沙下沉，将沉井调控至设计标高；/n步骤5：撤掉外排水泵（5），利用内抽水泵（6）向沉井内灌水，稳住沉井阻止其继续下沉，清空沉井封底区域（7），即完成顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工。/n

【技术特征摘要】
1.一种河道治理顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
步骤1：沉井下沉初始阶段，利用长臂挖掘机（1）进行井内取土，以挖锅底的方式使沉井（2）“干式”下沉；
步骤2：向井内放置外排水泵（5）以及接入与井外的内抽水泵（6）连通的抽水管；
步骤3：当沉井（2）下沉到井内水位足够高，沉井下沉缓慢时，打开外排水泵（5）将井内水外排，辅助下沉；
步骤4：当沉井（2）继续下沉到刃脚插入到严重涌水涌沙的细沙层时，利用提前接好的内抽水泵（6）向井内灌水以及利用外排水泵（5）向井外排水，配合辅助长臂挖掘机（1）挖沙下沉，将沉井调控至设计标高；
步骤5：撤掉外排水泵（5），利用内抽水泵（6）向沉井内灌水，稳住沉井阻止其继续下沉，清空沉井封底区域（7），即完成顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工。


2.根据权利要求1所述的一种河道治理顶管沉井在细沙地层下的不排水下沉施工方法，其特征在于步骤4的详细步骤为：
步骤4-1：关闭外排水泵（5），井内水位自然上升，沉井（2）缓慢下沉；
步骤4-2：启动内...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱雪瑞，熊志强，张延军，李天健，陈招伟，代星，欧阳小平，刘杰，王留洋，童航，聂冬冬，刘聪，陈铭，王龙，刘攀非，方绍鸣，
申请(专利权)人：中国葛洲坝集团市政工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42