适用于地下井筒群施工的导沉系统及地下井筒群施工方法技术方案

本发明专利技术涉及一种适用于地下井筒群施工的导沉系统，同时还涉及一种地下井筒群施工方法，可适用于在地下水位较高的地区修建地下工程，属于地下多桶式构筑物的建造技术领域。本发明专利技术通过导沉系统，能够较方便地控制井筒下沉，针对井筒下沉过程中的不均匀、下沉速率过快、下沉困难等难题，均得到了有效解决。本发明专利技术建造地下工程，可全部采用预制装配式构件，无现场混凝土浇筑，挖土、取土、运土过程机械化率高。本发明专利技术中的地下井筒在一次全部下沉到位后，再挖除井内土体，可克服单纯沉井施工引起的较大周围土体变形问题。本发明专利技术实施时，是多个井筒的平面组合，不是单一井筒施工，功能适用性广。

【技术实现步骤摘要】
适用于地下井筒群施工的导沉系统及地下井筒群施工方法
本专利技术涉及一种适用于地下井筒群施工的导沉系统，同时还涉及一种地下井筒群施工方法，可适用于在地下水位较高的地区修建地下工程，属于地下多桶式构筑物的建造

技术介绍
当前，城市建设用地紧张，特别是对于已建商场、居民区、办公区、旅游区等人员密集场所，已面临无空地可用的境况。地下空间的利用和开发将解决日益严重的“城市病”。然而地下空间的开发存在相当大的技术和工程风险，地质条件复杂多变，给地下空间的建造带来相当大难度。地下筒式结构，具有占地面积小，竖向长度大，结构小巧，便于施工等优点。多筒式地下空间结构的建造，为在现代城市营造新的“业态”提供了新的选择，进一步提高地块价值和生活舒适度，具有巨大的社会价值、经济价值，市场前景无比广阔。对于地下工程的修建，现有技术中具有以下几种方案：方案一：逆作法。逆作法是当前修建地下空间结构较为先进的方法。逆作法是一种超常规的施工方法，一般是在深基础、地质复杂、地下水位高等特殊情况下采用。先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构，同时建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后开挖土方至第一层地下室底面标高，并完成该层的梁板楼面结构，作为地下连续墙的水平支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。同时，由于地面一层的楼面结构已完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。如此地面上、地面下同时进行施工，直至工程结束。具体地，其中的“地下连续墙”是指：在地面上采用一种挖槽机械，沿着深基坑的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。采用逆作法施工地下空间的缺点为：工序较多，工期较长，造价高，需要现场浇筑构件。方案二：沉井法。“沉井”是井筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。具体施工方法为：在设计位置，把预先制好的一环6m～7m长的整体井壁放入土中，然后在它的掩护下,边掘进边下沉,相应砌筑井壁。随着沉井深度的增加，井壁与井帮的摩擦阻力增加，下沉深度受到限制，一般只能下沉20m～30m。采用沉井法施工地下空间的缺点为：如有地下水时，会带水作业，施工条件不好。沉井下挖时，一定会出现超过井底的超挖，这是沉井施工的原理,不可避免，从而引起周围土地变形大。沉井法施工易出现下沉不均匀，控制和调整姿态较为困难。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是：提供一种适用于地下井筒群施工的导沉系统，可较方便地控制井筒下沉，应用于地下井筒群施工后，能够提高施工速度和施工质量。为解决上述技术问题本专利技术所采用的技术方案是：适用于地下井筒群施工的导沉系统，包括施工场地,施工场地在预沉井筒的筒心位置设置有配重墩,在预沉井筒的对应位置设置有沉箱导槽,沉箱导槽的断面形状规格与预沉井筒断面形状规格相适配,沉箱导槽内注入有加重泥浆；沉箱导槽的侧部设置有用于抽取和灌入加重泥浆的抽灌浆孔，抽灌浆孔配设有抽灌浆管；配重墩的顶端面设置有导沉装置，导沉装置包括移动架、升降千斤顶、伸缩千斤顶、活动块和受力分配块，升降千斤顶设置在配重墩的顶端面，移动架安放在升降千斤顶的顶端，由升降千斤顶的活动端进行支撑，伸缩千斤顶为沿着移动架的周向间隔布置的多件，伸缩千斤顶的固定端与移动架相连接，伸缩千斤顶的活动端通过活动块与受力分配块相连接，受力分配块远离移动架中心的一侧的端面形状与该受力分配块所在位置对应的预沉井筒内壁形状一致。进一步的是：每件伸缩千斤顶对应设置一根顶推杆，所有的顶推杆固定连接成整体以形成移动架；每根顶推杆的下方对应设置一件升降千斤顶。进一步的是：受力分配块的外端设置有间隔分布的顶推块，顶推块朝向预沉井筒的内壁设置。进一步的是：预沉井筒具有一个单元筒体或者多个单元筒体，每个单元筒体对应一组导沉装置；在同一组导沉装置中，伸缩千斤顶为呈矩形分布的四件。进一步的是：还包括控制系统，每件受力分配块均设置有用于监测其所在位置高程的无线位移传感器A，无线位移传感器A、升降千斤顶、伸缩千斤顶均与控制系统电气连接。进一步的是：预沉井筒的内壁布置有用于监测其所在位置高程的无线位移传感器B，无线位移传感器B为沿着预沉井筒的周向间隔布置的多件，无线位移传感器B与控制系统电气连接。进一步的是：配重墩内设置有预埋锚杆，预埋锚杆的外端沿竖向穿过移动架，并在外端布置有锚杆张拉器。进一步的是：施工场地在待施工的地下井筒群的外周方向连续或者间隔布置有钢板桩，钢板桩的内壁兼作沉箱导槽的内壁。进一步的是：钢板桩的打入深度位于预沉井筒的底标高以下；钢板桩顶标高处设置有顶部槽钢，顶部槽钢的槽底朝上呈水平设置，开槽向下卡设于钢板桩的顶端；沿着钢板桩的外周设置有刚性地坪和抗滑墩；钢板桩在预沉井筒的两侧布置有预应力锚索，预应力锚索的一端设置有锚固块、另一端设置有锚索张拉器，锚固块设置在一钢板桩的外侧、锚索张拉器设置在呈相对布置的另一钢板桩的外侧，锚固块与钢板桩之间、锚索张拉器与钢板桩之间分别设置有受力分配件；沉箱导槽顶端在预沉井筒的内周设置有导槽护角。在上述导沉系统的基础上，本专利技术的另一目的在于：提供一种地下井筒群施工方法，有利于实现地下空间建造的产业化、自动化。该地下井筒群施工方法包括如下步骤：一、根据地形条件确定是否需要设置钢板桩，若需要设置钢板桩，预先施工钢板桩；二、施工配重墩，若配重墩内设置有预埋锚杆，在配重墩的施工过程中，同时设置预埋锚杆；三、使用成槽机开挖沉箱导槽，开挖过程中通过加重泥浆护壁；开挖深度根据预沉井筒的底标高确定；优选地，沉箱导槽的断面宽度小于或者等于其对应位置的井筒壁厚；四、布置抽灌浆孔，向抽灌浆孔内插入抽灌浆管；五、在配重墩安装导沉装置；六、井筒预先分节制作好；吊装一节井筒至设计位置，卡入沉箱导槽中；在导沉装置的控制下，将井筒逐渐沉入沉箱导槽中，直至到达沉箱导槽的底部；导沉装置的控制方法为：步骤a,通过升降千斤顶将移动架升至指定的高处位置，伸缩千斤顶伸开，受力分配块在井筒的内部顶紧井筒；步骤b,升降千斤顶逐渐缩回，井筒在其自重作用下，逐渐下沉；移动架随着井筒一起下沉；步骤c,当移动架下降至指定的低处位置；伸缩千斤顶缩回，受力分配块与井筒内壁之间摩擦力减小，井筒保持原位；升降千斤顶将移动架升至指定的高处位置，伸缩千斤顶伸开，受力分配块在井筒的内部顶紧井筒；步骤d,重复步骤b和步骤c,控制井筒下沉；进一步优选地，井筒下沉时，通过抽灌浆管对沉箱导槽内的加重泥浆液面高度进行控制，从而控制对井筒产生的浮力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.适用于地下井筒群施工的导沉系统，包括施工场地,其特征在于：施工场地在预沉井筒的筒心位置设置有配重墩(1),在预沉井筒的对应位置设置有沉箱导槽(2),沉箱导槽(2)的断面形状规格与预沉井筒断面形状规格相适配,沉箱导槽(2)内注入有加重泥浆(3)；沉箱导槽(2)的侧部设置有用于抽取和灌入加重泥浆(3)的抽灌浆孔(4)，抽灌浆孔(4)配设有抽灌浆管(5)；配重墩(1)的顶端面设置有导沉装置(6)，导沉装置(6)包括移动架、升降千斤顶(601)、伸缩千斤顶(602)、活动块(603)和受力分配块(604)，升降千斤顶(601)设置在配重墩(1)的顶端面，移动架安放在升降千斤顶(601)的顶端，由升降千斤顶(601)的活动端进行支撑，伸缩千斤顶(602)为沿着移动架的周向间隔布置的多件，伸缩千斤顶(602)的固定端与移动架相连接，伸缩千斤顶(602)的活动端通过活动块(603)与受力分配块(604)相连接，受力分配块(604)远离移动架中心的一侧的端面形状与该受力分配块(604)所在位置对应的预沉井筒内壁形状一致。/n

【技术特征摘要】
1.适用于地下井筒群施工的导沉系统，包括施工场地,其特征在于：施工场地在预沉井筒的筒心位置设置有配重墩(1),在预沉井筒的对应位置设置有沉箱导槽(2),沉箱导槽(2)的断面形状规格与预沉井筒断面形状规格相适配,沉箱导槽(2)内注入有加重泥浆(3)；沉箱导槽(2)的侧部设置有用于抽取和灌入加重泥浆(3)的抽灌浆孔(4)，抽灌浆孔(4)配设有抽灌浆管(5)；配重墩(1)的顶端面设置有导沉装置(6)，导沉装置(6)包括移动架、升降千斤顶(601)、伸缩千斤顶(602)、活动块(603)和受力分配块(604)，升降千斤顶(601)设置在配重墩(1)的顶端面，移动架安放在升降千斤顶(601)的顶端，由升降千斤顶(601)的活动端进行支撑，伸缩千斤顶(602)为沿着移动架的周向间隔布置的多件，伸缩千斤顶(602)的固定端与移动架相连接，伸缩千斤顶(602)的活动端通过活动块(603)与受力分配块(604)相连接，受力分配块(604)远离移动架中心的一侧的端面形状与该受力分配块(604)所在位置对应的预沉井筒内壁形状一致。


2.如权利要求1所述的适用于地下井筒群施工的导沉系统，其特征在于：每件伸缩千斤顶(602)对应设置一根顶推杆(605)，所有的顶推杆(605)固定连接成整体以形成移动架；每根顶推杆(605)的下方对应设置一件升降千斤顶(601)；受力分配块(604)的外端设置有间隔分布的顶推块(609)，顶推块(609)朝向预沉井筒的内壁设置。


3.如权利要求1所述的适用于地下井筒群施工的导沉系统，其特征在于：预沉井筒具有一个单元筒体或者多个单元筒体，每个单元筒体对应一组导沉装置(6)；在同一组导沉装置(6)中，伸缩千斤顶(602)为呈矩形分布的四件。


4.如权利要求1至3任意一项所述的适用于地下井筒群施工的导沉系统，其特征在于：还包括控制系统(606)，每件受力分配块(604)均设置有用于监测其所在位置高程的无线位移传感器A(607)，无线位移传感器A(607)、升降千斤顶(601)、伸缩千斤顶(602)均与控制系统(606)电气连接。


5.如权利要求4所述的适用于地下井筒群施工的导沉系统，其特征在于：预沉井筒的内壁布置有用于监测其所在位置高程的无线位移传感器B(608)，无线位移传感器B(608)为沿着预沉井筒的周向间隔布置的多件，无线位移传感器B(608)与控制系统(606)电气连接。


6.如权利要求1至3任意一项所述的适用于地下井筒群施工的导沉系统，其特征在于：配重墩(1)内设置有预埋锚杆(7)，预埋锚杆(7)的外端沿竖向穿过移动架，并在外端布置有锚杆张拉器(8)。


7.如权利要求1至3任意一项所述的适用于地下井筒群施工的导沉系统，其特征在于：施工场地在待施工的地下井筒群的外周方向连续或者间隔布置有钢板桩(10)，钢板桩(10)的内壁兼作沉箱导槽(2)的内壁。


8.如权利要求7所述的适用于地下井筒群施工的导沉系统，其特征在于：钢板桩(10)的打入深度位于预沉井筒的底标高以下；钢板桩(10)顶标高处设置有顶部槽钢(11)，顶部槽钢(11)的槽底朝上呈水平设置，开槽向下卡设于钢板桩(10)的顶端；沿着钢板桩(10)的外周设置有刚性地坪(12)和抗滑墩(13)；钢板桩(10)在预沉井筒的两侧布置有预应力锚索(14)，预应力锚索(14)的一端设置有锚固块(15)、另一端设置有锚索张拉器(16)，锚固块(15)设置在一钢板桩(10)的外侧、锚索张拉器(16)设置在呈相对布置的另一钢板桩(10)的外侧，锚固块(15)与钢板桩(10)之间、锚索张拉器(16)与钢板桩(10)之间分别设置有受力分配件(17)；沉箱导槽(2)顶端在预沉井筒的内周设置有导槽护角(18)。


9.地下井筒群施工方法，其特征在于：采用如权利要求1至8中任一项所述的适用于地下井筒群施工的导沉系统，包括如下步骤：
一、根据地形条件确定是否需要设置钢板桩(10)，若需要设置钢板桩(10)，预先施工钢板桩(10)；
二、施工配重墩(1)，若配重墩(1)内设置有预埋锚杆(7)，在配重墩(1)的施工过程中，同时设置预埋锚杆(7)；
三、使用成槽机(28)开挖沉箱导槽(2)，开挖过程中通过加重泥浆(3)护壁；开挖深度根据预沉井筒的底标高确定；优选地，沉箱导槽(2)的断面宽度小于或者等于其对应位置的井筒壁厚；
四、布置抽灌浆孔(4)，向抽灌浆孔(4)内插入抽灌浆管(5)；
五、在配重墩(1)安装导沉装置(6)；
六、井筒预先分节制作好；吊装一节井筒至设计位置，卡入沉箱导槽(2)中；在导沉装置(6)的控制下，将井筒逐渐沉入沉箱导槽(2)中，直至到达沉箱导槽(2)的底部；
导沉装置(6)的控制方法为：
步骤a,通过升降千斤顶(60...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄竟强，陈静，魏希坡，
申请(专利权)人：陈静，
类型：发明
国别省市：四川;51