本發(fā)明屬于建筑施工領(lǐng)域，特別涉及一種沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)：

沉井下沉過程中,不均勻下沉是難以避免的，需要在施工過程中不斷調(diào)整修正。一般來說，在沉井下沉過程中，初沉階段(沉井剛剛?cè)胪林寥胪?m以內(nèi))以及終沉階段(沉井下沉達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高小于2m內(nèi))的糾偏最為關(guān)鍵。沉井下沉過程中可以采取的糾偏方法有井內(nèi)偏挖除土、井頂堆載、井外偏填偏挖、井外射水等。但是井內(nèi)偏挖除土、井頂堆載的糾偏方法往往會(huì)受到沉井高度以及直徑等客觀因素的影響而實(shí)施困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了減少客觀因素對(duì)沉井糾偏的影響，提高沉井糾偏的效率，本發(fā)明提供一種沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)及其使用方法。

本發(fā)明的沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)的技術(shù)方案如下：

一種沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)，包括下沉過程中發(fā)生偏斜的沉井、千斤頂、后靠鋼板、以及鋼板樁，所述千斤頂設(shè)置在所述沉井低陷一側(cè)的外圍，所述后靠鋼板設(shè)置在所述千斤頂后側(cè)，所述鋼板樁的上部與所述后靠鋼板連接，所述鋼板樁的下部設(shè)置于地下，所述千斤頂?shù)囊欢隧斪∷龀辆?，所述千斤頂?shù)牧硪欢隧斪∷龊罂夸摪濉?/p>

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的一種沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)，通過在沉井低陷一側(cè)的外圍設(shè)置千斤頂，為沉井糾偏提供推力，對(duì)沉井進(jìn)行糾偏。由于千斤頂設(shè)置在沉井外圍并與沉井外壁相連，因此，本發(fā)明在對(duì)沉井進(jìn)行糾偏時(shí)，不受沉井的高度、直徑等客觀因素的影響。又因?yàn)榍Ы镯敒槌辆m偏提供了一個(gè)額外的推力，所以也提高了沉井糾偏的效率。本發(fā)明可以與其它沉井糾偏的措施一起使用，以達(dá)到更好的效果。

進(jìn)一步的，為了提高沉井糾偏的效率，所述沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)中，所述千斤頂、后靠鋼板、以及鋼板樁為2組至5組，且沿所述沉井的偏斜方向的軸線兩側(cè)對(duì)稱分布。

本發(fā)明還提供一種上述沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)的使用方法，技術(shù)方案如下：

一種上述沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)的使用方法，包括如下步驟：

第1步，沉井發(fā)生偏斜時(shí)，測(cè)量沉井的偏斜情況，計(jì)算出沉井糾偏所需要的外力；

第2步，根據(jù)計(jì)算結(jié)果布置千斤頂、后靠鋼板、以及鋼板樁，所述千斤頂設(shè)置在所述沉井低陷一側(cè)的外圍，所述后靠鋼板設(shè)置在所述千斤頂后側(cè)，所述鋼板樁的上部與所述后靠鋼板連接，所述鋼板樁的下部設(shè)置于地下，所述千斤頂?shù)囊欢隧斪∷龀辆?，所述千斤頂?shù)牧硪欢隧斪∷龊罂夸摪澹?/p>

第3步，啟動(dòng)所述千斤頂，并開挖沉井高起一側(cè)內(nèi)刃腳旁的土體，對(duì)所述沉井進(jìn)行糾偏；

第4步，重復(fù)第3步，直至沉井糾偏完成。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的一種沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)的使用方法，通過在沉井低陷一側(cè)的外圍設(shè)置千斤頂，為沉井糾偏提供推力，對(duì)沉井進(jìn)行糾偏。由于千斤頂設(shè)置在沉井外圍并與沉井外壁相連，因此，本發(fā)明在對(duì)沉井進(jìn)行糾偏時(shí)，不受沉井的高度、直徑等客觀因素的影響。又因?yàn)榍Ы镯敒槌辆m偏提供了一個(gè)額外的推力，所以也提高了沉井糾偏的效率。本發(fā)明可以與其它沉井糾偏的措施一起使用，以達(dá)到更好的效果。

進(jìn)一步的，為了減少沉井高起一側(cè)外的土體對(duì)沉井的支撐力，所述沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)的使用方法中，第3步中，在啟動(dòng)所述千斤頂前，挖除沉井高起一側(cè)外的土體，露出沉井井壁，露出的井壁高度為0.5m到1m。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)的側(cè)視圖；

圖2是本發(fā)明的一種沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)的俯視圖；

圖3是本發(fā)明的一種沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)的受力分析圖；

圖4是本發(fā)明的一種沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)中，沉井高起一側(cè)靜止土壓力分布示意圖；

圖5是本發(fā)明的一種沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)中，沉井低陷一側(cè)靜止土壓力分布示意圖；

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的一種沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)及其使用方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

實(shí)施例1：

參考圖1至圖2，本實(shí)施例的一種沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)，包括下沉過程中發(fā)生偏斜的沉井1、千斤頂7、后靠鋼板8、以及鋼板樁9，所述千斤頂7設(shè)置在所述沉井1低陷一側(cè)的外圍，所述后靠鋼板8設(shè)置在所述千斤頂7后側(cè)，所述鋼板樁9的上部與所述后靠鋼板8連接，所述鋼板樁9的下部設(shè)置于地下，所述千斤頂7的一端頂住所述沉井1，所述千斤頂?shù)牧硪欢隧斪∷龊罂夸摪?。千斤頂7在沉井1的低陷一側(cè)的外圍為沉井糾偏提供一個(gè)額外的推力，通過千斤頂7提供的推力進(jìn)行沉井糾偏。

本實(shí)施例的有益效果如下：

本實(shí)施例的一種沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)的使用方法，通過在沉井1低陷一側(cè)的外圍設(shè)置千斤頂7，為沉井糾偏提供推力，對(duì)沉井1進(jìn)行糾偏。由于千斤頂7設(shè)置在沉井1外圍并與沉井1外壁相連，因此，本發(fā)明在對(duì)沉井1進(jìn)行糾偏時(shí)，不受沉井1的高度、直徑等客觀因素的影響。又因?yàn)榍Ы镯?為沉井糾偏提供了一個(gè)額外的推力，所以也提高了沉井糾偏的效率。本發(fā)明可以與其它沉井糾偏的措施一起使用，以達(dá)到更好的效果。

作為較佳的實(shí)施方式，為了提高沉井糾偏的效率，所述沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)中，所述千斤頂7、后靠鋼板8、以及鋼板樁9為2組至5組，且沿所述沉井的偏斜方向的軸線兩側(cè)對(duì)稱分布。

實(shí)施例2：

參考圖1至圖2，本實(shí)施例的一種沉井終沉階段糾偏系統(tǒng)的使用方法，該實(shí)施例應(yīng)用于黃浦江上游水源地連通管工程中的一個(gè)沉井在下沉過程中發(fā)生較大偏斜時(shí)的糾偏。沉井1在終沉階段發(fā)生偏斜約4°，最大偏差達(dá)739㎜，偏差量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范要求的1d％。由于偏斜程度較大，并且該沉井尺寸較小，整體剛度較小，普通糾偏方法難以奏效，針對(duì)終沉階段的偏斜，利用千斤頂7在沉井1側(cè)面施加水平推力的強(qiáng)力糾偏施工工藝予以糾偏。以下為本實(shí)施例實(shí)施的過程。

沉井1的參數(shù)如下：

外徑(d)：10.6m；

內(nèi)徑：9m；

高度：15.5m；

已下沉12.95m。

由于沉井已經(jīng)接近終沉刃腳標(biāo)高，雖然存在利用沉井內(nèi)偏挖糾偏的可能性，但為降低偏高一側(cè)刃腳下的地基反力，勢(shì)必要深挖鍋底，將很大可能造成超挖，引起沉井發(fā)生超沉，因此選用井內(nèi)偏挖除土的糾偏方法風(fēng)險(xiǎn)較大，不宜單獨(dú)使用。

考慮到千斤頂7可提供較大的水平推力，且安裝、操作簡(jiǎn)便，決定采用千斤頂7對(duì)沉井進(jìn)行糾偏。

參考圖3，沉井糾偏的力學(xué)分析以及千斤頂7配置的計(jì)算步驟如下：

(1)由f1所產(chǎn)生的抵抗彎矩m1的計(jì)算：

將沉井1受到的單位重力g沿沉井1圓周取單位長度考慮(每延米重量)，并將單位重力g分解為垂直井壁的f1、平行井壁的f2，其中單位重力g＝263.5kn/m，分解后f1＝18.38kn/m，f2＝262.86kn/m；

設(shè)l1為沉井井壁截面單位重力垂直于井壁的單位分力f1距沉井低陷一側(cè)刃腳的距離，l1＝6.347m；

r1為沉井井壁截面重心處到沉井中軸線的距離，r1＝4.944m；

由f1所產(chǎn)生抵抗彎矩m1為：

m1＝f1×π×2×r1×l1

＝18.38×π×2×4.944×6.347＝3622kn.m

(2)由地基反力rd所產(chǎn)生的抵抗彎矩md的計(jì)算：

設(shè)f為地基極限承載力強(qiáng)度，此時(shí)刃腳處于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土中，根據(jù)本工程巖土工程勘察報(bào)告，淤泥質(zhì)黏土地基的設(shè)計(jì)強(qiáng)度為60kpa，在此為確保能順利糾偏，且能有一定的富余，取極限承載力為地基設(shè)計(jì)強(qiáng)度的4倍，即f＝240kpa；

b為沉井1的刃腳踏面寬度，b＝0.6m；

n為刃腳斜面的水平投影寬度，n＝0.6m；

rd為地基反力(取單位長度考慮)，則有rd＝1×f×(b+n/2)＝216kn/m；

r2為沉井1刃腳下的地基反力rd距離沉井中軸線的距離；

因沿沉井1圓周均有地基反力作用且對(duì)稱于直徑，應(yīng)采用積分公式，所以，由地基反力所產(chǎn)生的抵抗彎矩md為：

(3)沉井高起一側(cè)被動(dòng)土壓力ep近似取為靜止土壓力e0，所產(chǎn)生的抵抗彎矩m0的計(jì)算：

設(shè)γ為土體重度(近似取為淤泥質(zhì)粘土的重度)，γ＝17.2kn/m³；

h為土體高度，平均為12.95m；

k0為靜止土壓力系數(shù)，本標(biāo)段巖土工程勘察報(bào)告建議值為0.65；

r為沉井半徑，r＝5.3m；

e0＇為每延長米靜止土壓力(沿井壁圓周1m計(jì)算)，則有,

沉井高起一側(cè)土體徑向土壓力采用正弦函數(shù)分布模式，參考圖4，即ex＝e0′sinθ，其中ex表示土壓力正弦函數(shù)分布區(qū)域內(nèi)沿井周任意位置處的土壓力值，所以可得靜止土壓力合力為：

所以，由沉井高起一側(cè)土體土壓力所產(chǎn)生的抵抗彎矩m0為：

m0＝e0×h/3＝7800.9×12.95/3＝33668kn.m

(4)由f2所產(chǎn)生的重力糾偏力矩m2的計(jì)算：

(5)由沉井低陷一側(cè)土體主動(dòng)土壓力所產(chǎn)生的糾偏彎矩ma的計(jì)算：

設(shè)γ為土體重度(近似取為淤泥質(zhì)粘土的重度)，γ＝17.2kn/m³；

h為土體高度，平均為12.95m；

c為粘聚力，c＝11kpa；

ka為表示主動(dòng)土壓力系數(shù)，ka＝tan²(45°-φ/2)＝0.576，其中φ表示內(nèi)摩擦角，為15.6°。

r為沉井半徑，r＝5.3m；

其中，c、φ為固結(jié)不排水強(qiáng)度，通過巖土工程勘察報(bào)告得來。

ea＇為沿井周每延長米主動(dòng)土壓力，則有：

沉井低陷一側(cè)土體徑向土壓力采用正弦函數(shù)分布模式，參考圖5，ex＝ea′sinθ，其中ex表示土壓力正弦函數(shù)分布區(qū)域內(nèi)沿井周任意位置處的土壓力值。

可得低陷一側(cè)土體土壓力合力為：

設(shè)z0為主動(dòng)土壓力的臨界深度，則有：

所以，由沉井低陷一側(cè)主動(dòng)土壓力所產(chǎn)生的抵抗彎矩ma為：

ma＝ea×(h-z0)/3

＝5230.25×3.755＝19639.5kn.m

(6)總的糾偏抵抗力矩mr的計(jì)算：

mr＝m1+md+m0＝3622+33912+33668＝71202kn.m。

(7)千斤頂推力所產(chǎn)生糾偏力矩mb的計(jì)算：

千斤頂推力所產(chǎn)生糾偏力矩mb至少為：

mb＝mr*1.1-m2-ma＝71202*1.1-40349-19639.5＝18333.7kn.m。

其中，1.1為保險(xiǎn)系數(shù)。

(8)千斤頂數(shù)量的計(jì)算：

設(shè)一臺(tái)千斤頂7額定推力為1000kn；

如使用1臺(tái)千斤頂，1臺(tái)千斤頂沿沉井1的偏斜方向的軸線對(duì)稱分布，千斤頂推力作用于沉井井壁自頂向下1m處，設(shè)力臂長度為h，容易得出h＝14.5m，則千斤頂?shù)念~定糾偏力矩mq為：

mq＝fq*h＝1000*14.5＝14500kn.m

mq<mb

千斤頂?shù)念~定糾偏力矩不足；

如使用2臺(tái)千斤頂，2臺(tái)千斤頂沿沉井1的偏斜方向的軸線對(duì)稱分布，千斤頂推力作用于沉井井壁自頂向下1m處，設(shè)力臂長度為h，容易得出h＝14.5m，則千斤頂?shù)念~定糾偏力矩mq為：

mq＝fq*h＝2*1000*14.5＝29000kn.m

mq>mb

千斤頂?shù)念~定糾偏力矩滿足要求。

綜上所述，需要2臺(tái)千斤頂。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果布置千斤頂7、后靠鋼板8、以及鋼板樁9，所述千斤頂7設(shè)置在所述沉井1低陷一側(cè)的外圍，所述后靠鋼板8設(shè)置在所述千斤頂7后側(cè)，所述鋼板樁9的上部與所述后靠鋼板8連接，所述鋼板樁9的下部設(shè)置于地下，所述千斤頂7的一端頂住所述沉井1，所述千斤頂7的另一端頂住所述后靠鋼板8。

為了使千斤頂7所提供的推力發(fā)揮最大作用，同時(shí)也為減小鋼板樁9對(duì)土的壓力，實(shí)際糾偏施工過程中，首先利用挖掘機(jī)挖除偏高一側(cè)井壁外圍的部分土體，以削弱土壓力；其次在井內(nèi)挖除偏高一側(cè)刃腳下方的土體，以削弱地基反力，降低抵抗彎矩。

糾偏施工順序：挖除偏高一側(cè)井壁外圍的部分土體→井內(nèi)抓斗挖除偏高一側(cè)刃腳旁的土體形成鍋底→千斤頂頂住井壁施加作用力→井內(nèi)抓斗挖除偏高一側(cè)刃腳旁的土體形成鍋底→千斤頂頂進(jìn)…，反復(fù)多次，直至偏差符合規(guī)范所要求標(biāo)準(zhǔn)位置。實(shí)際施工中，經(jīng)過多次抓土與千斤頂施加作用力，沉井1最終偏差滿足規(guī)范要求。

上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。