一种水中超大沉井台阶渐进式取土下沉施工系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水中超大沉井台阶渐进式取土下沉施工系统，包括：沉井、多功能驳船、取土平台、管线和破取土设备，所述多功能驳船位于所述沉井旁侧，所述多功能驳船上集成供水设备和供气设备，所述取土平台设置于所述沉井顶部，所述管线包括供气管和供水管，所述破取土设备设置于所述取土平台上且包括空气吸泥机、双头绞刀设备和气水同轴射流设备，其分别对应通过所述供气管和供水管连接所述供水设备和供气设备，所述空气吸泥机连接有排泥管。本发明专利技术还公开了一种水中超大沉井台阶渐进式取土下沉施工方法。本发明专利技术系统中将各设备及管线高度集成化，使得设备相互不干涉，管线排布规整，方法采用台阶渐进式取土，施工效率高，施工安全性高。工安全性高。工安全性高。

【技术实现步骤摘要】
一种水中超大沉井台阶渐进式取土下沉施工系统与方法


[0001]本专利技术涉及沉井施工
更具体地说，本专利技术涉及一种水中超大沉井台阶渐进式取土下沉施工系统与方法。

技术介绍

[0002]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。随着大跨、重载桥梁成为桥梁发展的主要方向，沉井基础应用越来越广泛。
[0003]但大型沉井平面尺寸大、入土深度深，沉井取土下沉施工非常复杂，尤其是水中超大沉井取土，需要多种取土设备、起重设备并供电、供水、供气，土体通过取土设备取出后，通过排泥管道输送至沉井外，并经处理后运送上岸。传统的沉井取土设备、管线等杂乱，设备运行相互干涉，影响取土施工效率。排泥线路随意布设，泥水难以集中收集处理，极易对水体造成悬浮物污染。而且大型沉井施工取土过程中，涌砂、突沉、结构开裂风险大，传统沉井取土施工方法均无法满足大型沉井高效、安全取土下沉要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是提供一种水中超大沉井台阶渐进式取土下沉施工系统与方法，系统中将各设备及管线高度集成化，使得设备相互不干涉，管线排布规整，方法采用台阶渐进式取土，施工效率高，施工安全性高。
[0005]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种水中超大沉井台阶渐进式取土下沉施工系统，包括：沉井、多功能驳船、取土平台、管线和破取土设备，所述多功能驳船位于所述沉井旁侧，所述多功能驳船上集成供水设备和供气设备，所述取土平台设置于所述沉井顶部，所述管线包括供气管和供水管，所述破取土设备设置于所述取土平台上且包括空气吸泥机、双头绞刀设备和气水同轴射流设备，其分别对应通过所述供气管和供水管连接所述供水设备和供气设备，所述空气吸泥机连接有排泥管。
[0006]优选的是，所述供水设备包括多级离心泵和供水主管，所述供气设备包括空气压缩机、储气罐和供气主管，所述供水主管连通各供水管，所述空气压缩机连通所述储气罐后再通过供气主管连通各供气管。
[0007]优选的是，所述取土平台包括轨道梁和龙门吊，所述轨道梁沿沉井顶部布设，所述轨道梁上布设有龙门吊，所述破取土设备均悬挂安装于龙门吊上。
[0008]优选的是，所述供气管、供水管和排泥管均为钢管且平行并排设置，所述供气管、供水管和排泥管并排集成后设置为多个模块化单元，其通过组装安装于所述取土平台上。
[0009]优选的是，还包括泥水分离系统，其包括泥水分离船、泥驳船和设置于泥水分离船上的泥水箱、振动筛、沉淀池，所述泥水分离船设置于沉井的外侧，所述泥水箱在所述泥水分离船上对称设置一对，所述泥水箱内设置有振动筛以将泥水振动分离，所述泥水箱底部设置排泥口连通所述泥驳船，一对泥水箱之间连通设置所述沉淀池，所述沉淀池上部设置
有泄水口，所述沉淀池下部也设置有排泥口，其连通所述泥驳船。
[0010]优选的是，所述多功能驳船设置有一对且分别位于所述沉井对角线的两端。
[0011]优选的是，所述泥水分离系统沿所述沉井的两侧对称设置一对。
[0012]本专利技术还提供一种水中超大沉井台阶渐进式取土下沉施工方法，包括如下步骤：
[0013]步骤一：第一阶段取土，其为内圈取土，通过空气吸泥机在沉井内圈井孔内取土，沉井外圈井孔内的土体不取，此时沉井下沉量小；
[0014]步骤二：第二阶段取土，其为外圈取土，通过空气吸泥机在沉井外圈井孔内取土，但保留沉井外圈井孔内靠近外刃脚部分土体，外圈取土深度小于内圈取土深度，此时沉井开始下沉；
[0015]步骤三：第三阶段取土，即盲区破土，通过气水同轴射流设备盲在隔墙及剪力键取土盲区内破土，使得沉井底部泥面形成台阶型；
[0016]步骤四：第四阶段取土，即全断面取破土，沉井底部泥面形成台阶型后，通过空气吸泥机和气水同轴射流设备同时在沉井内圈井孔内取土或破土，在沉井外圈井孔内取土，沉井保持稳定下沉状态，直至沉井下沉至预设深度。
[0017]优选的是，所述步骤一中沉井内圈井孔内取土深度不超过2m。
[0018]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0019](1)本专利技术中取土设备、起重设备即龙门吊、供电、供水、供气、排泥高度集成化，解决了传统的取土设备、管线杂乱，设备运行相互干涉的问题，同时实现了泥水集中收集，分离沉淀后再排放，避免了泥水悬浮物污染水体，实现了沉井环保下沉。
[0020](2)本专利技术采用多种取土工艺配合，可实现台阶渐进式(盲区)取土，总体采用气举取土工艺，针对黏土层、胶结砂层等特殊土层和取土盲区，采用电动绞刀、气水同轴射流设备等破坏土体后，再气举取土，提高了取土的效率和取土深度控制的精度。
[0021](3)本专利技术所采用的台阶渐进式取土，相较于大锅底取土，严格控制了沉井超挖深度，同时保留了沉井外圈井孔部分土体，沉井外圈部分始终处于有效支撑状态，避免了沉井涌砂和突沉风险；相较于小锅底取土，有效解除了沉井内圈部分盲区的土体支撑，避免了沉井难沉或下沉缓慢的情况，大大提升了沉井下沉速度。相较于十字拉槽法等精细化取土方法，形成台阶型后，可在沉井内圈和部分外圈井孔同步大规模取土，大大提升了取土效率。
[0022]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0023]图1为本专利技术所述的水中超大沉井台阶渐进式取土下沉施工系统的俯视图；
[0024]图2为本专利技术所述的多功能驳船示意图；
[0025]图3为本专利技术所述的取土平台立面示意图；
[0026]图4为本专利技术所述的取土平台平面示意图；
[0027]图5为本专利技术所述的取土平台管线布设示意图；
[0028]图6为本专利技术所述的取土平台局部放大示意图；
[0029]图7为本专利技术所述的破取土设备示意图；
[0030]图8为本专利技术所述的泥水分离系统俯视图；
[0031]图9为本专利技术所述的台阶渐进式取土施工方法立面示意图；
[0032]图10为本专利技术所述的台阶渐进式取土施工方法平面示意图；
[0033]图11为本专利技术所述的内圈取土示意图；
[0034]图12为本专利技术所述的外圈取土示意图；
[0035]图13为本专利技术所述的内圈盲区破土示意图；
[0036]图14为本专利技术所述的全断面取破土示意图。
[0037]附图标记说明：1—沉井；2—内圈井孔；3—外圈井孔；4—取土盲区；5—外刃脚；6—隔墙；7—剪力键；
[0038]10—多功能驳船；11—多级离心泵；12—空气压缩机；13—储气罐；14—供气主管；15—供水主管；
[0039]20—取土平台；21—供气管；22—供水管；23—排泥管；24—施工电缆桥架；25—轨道梁；26—龙门吊；
[0040]30—空气吸泥机；31—双头绞刀设备；32—气水同轴射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水中超大沉井台阶渐进式取土下沉施工系统，其特征在于，包括：沉井、多功能驳船、取土平台、管线和破取土设备，所述多功能驳船位于所述沉井旁侧，所述多功能驳船上集成供水设备和供气设备，所述取土平台设置于所述沉井顶部，所述管线包括供气管和供水管，所述破取土设备设置于所述取土平台上且包括空气吸泥机、双头绞刀设备和气水同轴射流设备，其分别对应通过所述供气管和供水管连接所述供水设备和供气设备，所述空气吸泥机连接有排泥管。2.如权利要求1所述的水中超大沉井台阶渐进式取土下沉施工系统，其特征在于，所述供水设备包括多级离心泵和供水主管，所述供气设备包括空气压缩机、储气罐和供气主管，所述供水主管连通各供水管，所述空气压缩机连通所述储气罐后再通过供气主管连通各供气管。3.如权利要求1所述的水中超大沉井台阶渐进式取土下沉施工系统，其特征在于，所述取土平台包括轨道梁和龙门吊，所述轨道梁沿沉井顶部布设，所述轨道梁上布设有龙门吊，所述破取土设备均悬挂安装于龙门吊上。4.如权利要求1所述的水中超大沉井台阶渐进式取土下沉施工系统，其特征在于，所述供气管、供水管和排泥管均为钢管且平行并排设置，所述供气管、供水管和排泥管并排集成后设置为多个模块化单元，其通过组装安装于所述取土平台上。5.如权利要求1所述的水中超大沉井台阶渐进式取土下沉施工系统，其特征在于，还包括泥水分离系统，其包括泥水分离船、泥驳船和设置于泥水分离船上的泥水箱、振动筛、沉淀池，所述泥水分离船设置于沉井的外侧，所述泥水箱在所述泥水分离船...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸣，吴启和，张磊，蒋振雄，李镇，赵东梁，冯先导，李嘉成，谭国宏，沈孔健，郑海涛，陈建荣，刘修成，唐震，万猛，朱浩，王紫超，袁灿，韩鹏鹏，李德杰，
申请(专利权)人：中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：