專利名稱：快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置及其成井施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置及其成井施工方法，屬于軟基處理中的沉井工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在軟基處理中，沉井對提高基礎(chǔ)的承載力、阻擋邊坡滑移、截?cái)嗟鼗鶟B流以及抗沖刷是一種安全可靠的結(jié)構(gòu)。但其最大的缺點(diǎn)是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)僅借助沉井結(jié)構(gòu)自重克服基礎(chǔ)土體對井壁的摩擦阻力而下沉。因此，隨著下沉深度的增加除了接長現(xiàn)澆井壁的外露長度，還得增加井壁厚度來增加自重以克服因下沉深度增加而增加的井壁摩擦阻力。按這種原理設(shè)計(jì)沉井，沉井結(jié)構(gòu)尺寸龐大，消耗建筑材料多，且難以采用預(yù)制吊裝，加快施工進(jìn)度。這種現(xiàn)澆沉井，下沉緩慢，直接拖延了基礎(chǔ)工程的控制工期，從而延誤了工程總工期。四川西部某水電站導(dǎo)流明渠內(nèi)導(dǎo)墻基礎(chǔ)的沉井群施工工期長達(dá)33個(gè)月就是突出的例證。實(shí)踐證明，傳統(tǒng)沉井施工速度慢是其主要缺點(diǎn)，僅憑自重下沉是其下沉緩慢的主要原因。加之施工采用現(xiàn)場澆筑混凝土，使其工期進(jìn)一步加長。造成物力和人力的極大浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種軟基處理中快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置及其成井施工方法，其特點(diǎn)是通過振沖降低沉井井壁與土體間的摩阻力和刃腳端部的阻力進(jìn)行快速沉井。
本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置含有沉井井壁(1)和沉井隔墻(2)，沉井井壁四周構(gòu)成井圈，井圈內(nèi)設(shè)聯(lián)系橫梁或隔墻(2)，上下井圈構(gòu)成若干井段，下層井段底設(shè)刃腳(8)，井段之間的隔墻上設(shè)上下臺階，臺階內(nèi)裝設(shè)數(shù)個(gè)激震器(4)，井壁四周內(nèi)預(yù)埋高壓沖水主管(10)、支管(11)、噴頭(12)、隔墻交匯處預(yù)埋電纜管(13)、電纜管與激震控制器(14)導(dǎo)通，構(gòu)成快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置整體。
激振器(4)與隔墻(2)通過豎直錨固螺栓(3)連接，激震器外壁隔墻上設(shè)固定封閉鋼夾板(6)用水平錨固螺栓(7)連接，井段與井段之間的井壁鋼夾板(5)用水平錨固螺栓(7)連接。
沉井刃腳(8)上設(shè)有沖水噴頭(12)，沖水噴頭與壓力沖水支管(11)連接，壓力沖水支管與壓力沖水主管(10)連接，沉井段間的沖水管用柔性高壓軟管連接。
沉井刃腳(8)外包防護(hù)型鋼(9)。
快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置的成井施工方法(1)沉井結(jié)構(gòu)為剛性抗震結(jié)構(gòu)，沉井的制作工藝與一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工無顯著區(qū)別，宜用溜筒緩卸混凝土，對鋼筋較稀疏部位，可用插入式震搗器震搗，澆筑震搗后還應(yīng)用X射線或紅外探傷儀檢查混凝土的密實(shí)度，為了保證井壁平整減小沉井下沉摩阻力，宜用鋼模板澆筑沉井混凝土，混凝土標(biāo)號不低于250～300號，注意澆后養(yǎng)護(hù)，應(yīng)不短于傳統(tǒng)施工的脫模時(shí)間。
(2)快速沉井的下沉施工步序與傳統(tǒng)沉井下沉大體相同，快速沉井井圈采用預(yù)制分段吊裝，當(dāng)安裝好激震器后振沖下沉一段，再安裝一段，再振沖下沉一段，激震器隨沉井下沉而下沉，使沉程沉井井壁的摩阻力都能減小，直至設(shè)計(jì)高程，當(dāng)沉井下沉深度很深時(shí)，還得不斷清挖井內(nèi)土體，以便在井腔內(nèi)填筑混凝土，最終成為堅(jiān)固的實(shí)體。
(3)沉井和沉井間的連接可采用傳統(tǒng)沉井相同的連接結(jié)構(gòu)，在沉井到位穩(wěn)定后用沖擊鉆在沉井間造孔、在槽孔內(nèi)下鋼筋籠，現(xiàn)澆混凝土一次成墻。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、快速沉井是通過振沖來減小沉井下沉阻力來實(shí)現(xiàn)沉井快速下沉的。相對于傳統(tǒng)沉井設(shè)計(jì)靠增加沉井結(jié)構(gòu)尺寸從而增加沉井自重下沉，無疑會產(chǎn)生事半功倍的效果。假若通過震動能將井壁和土體間的摩擦系數(shù)由0.45～0.60降低至0.08～0.06，意味著可以將沉井的結(jié)構(gòu)自重減小80％～89％，仍能保證沉井的下沉效果。傳統(tǒng)沉井井壁厚度可達(dá)1～2M。而振沖沉井，由于其井壁厚度僅滿足構(gòu)造和抗震要求，可控制在0.3-0.25M以內(nèi)，從而可使制作沉井的混凝土原材料成倍減少。
2、由于將沉井的施工工藝由傳統(tǒng)的現(xiàn)場澆筑改為預(yù)制吊裝，不僅可減少現(xiàn)場施工干擾，有利于提高混凝土的施工質(zhì)量。
3、快速沉井預(yù)制吊裝快，下沉速度快，故可使沉井施工工期大為縮短，使施工及施工管理費(fèi)顯著減少，主體工程及早受益，由此帶來的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益是十分驚人的。下面以西部某水電站導(dǎo)流明渠內(nèi)導(dǎo)墻基礎(chǔ)沉井群工程為例，進(jìn)行粗略計(jì)算。若采用快速沉井可縮短工程直線工期1.5年，電站提前一年半發(fā)電，其經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。對于裝機(jī)六十萬仟瓦的水電站，年利用小時(shí)按5000小時(shí)計(jì)，可多發(fā)電1.5×5000×600000＝45億度，若平均電價(jià)按每度0.2元計(jì)，則可增加人民幣9億元。如是計(jì)算尚不包括因工期縮短，工程量減少，從而減少施工及其管理費(fèi)。
四

圖1為快速沉井的井架結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖2為A-A剖視圖。
圖3為B-B剖視圖。
1沉井井壁，2沉井隔墻，3豎直錨固螺栓，4激震器，5井壁鋼夾板，6隔墻封閉鋼夾板，7水平錨固螺栓，8沉井刃腳，9防護(hù)型鋼，10高壓沖水主管，11沖水支管，12噴頭，13電纜管，14激震器控制器。
五具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是本實(shí)施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置如圖1～3所示，該裝置含有沉井井壁1和沉井隔墻2，沉井四周井壁構(gòu)成井圈，井圈內(nèi)設(shè)聯(lián)系橫梁或隔墻2，上下井圈構(gòu)成若干井段，下層井段底設(shè)刃腳8，井段之間的連接隔墻上設(shè)上下臺階，臺階內(nèi)裝設(shè)數(shù)個(gè)激震器4，四周井壁內(nèi)預(yù)埋高壓沖水主管10、支管11、噴頭12，隔墻交匯處預(yù)埋電纜管13、電纜管與激震控制器14導(dǎo)通，構(gòu)成快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置整體。
激振器4與隔墻2通過豎直錨固螺栓3連接，激震器外壁隔墻上設(shè)固定封閉鋼夾板6用水平錨固螺栓7連接，井段與井段之間的井壁鋼夾板5用水平錨固螺栓7連接，水平錨固螺栓孔可用預(yù)埋PVC管形成它既是連接孔，又是井圈的吊裝孔。
沉井刃腳8上設(shè)有沖水噴頭12，沖水噴頭與壓力沖水支管11連接，沖水支管與壓力沖水主管10連接，沉井段間的沖水管用柔性高壓軟管連接。柔性軟管接頭既能適用振動變形，又有阻水效果，還能克服調(diào)整井段間吊裝因定位不準(zhǔn)，導(dǎo)致上下管段連接出現(xiàn)的偏差。
沉井刃腳8外包防護(hù)型鋼9。
快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置的成井施工方法1、沉井結(jié)構(gòu)為剛性抗震結(jié)構(gòu)，沉井結(jié)構(gòu)除滿足承受上部建筑物荷載、地基土壓力和地下水壓力要求外，還要承受震動的動力荷載，直至沉井下沉至設(shè)計(jì)高程為止。
2、在軟基處理中，快速沉井采用振沖下沉，為防止地基失穩(wěn)破壞，一方面要控制下沉速度，另一方面應(yīng)在井周不斷回填砂礫料，使井圈下沉阻力增大，防止井周土體過大變形引起失穩(wěn)破壞。
3、采用真空抽吸井內(nèi)淤泥或砂礫，控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以不引起井周土體破壞為原則，對于井內(nèi)出現(xiàn)的大石，仍可采用井下控制爆破改炮，用抓斗或吊籃清運(yùn)。
4、激震器的多少和振動功率大小視井圈結(jié)構(gòu)尺寸大小以及井壁與土體摩阻力大小而設(shè)定，激震振動器由電力起動，通過調(diào)相、調(diào)頻實(shí)現(xiàn)同步或異步震動，激震器的振動控制器始終位于沉井頂部地表。
5、沉井的制作工藝與一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工無顯著區(qū)別，宜用溜筒緩卸混凝土，對鋼筋稀疏的部位，可用插入式震搗器震搗，澆筑震搗后還應(yīng)用X射線或紅外探傷儀檢查混凝土的密實(shí)度，為了保證井壁平整減小沉井下沉摩阻力，宜用鋼模板澆筑沉井混凝土，混凝土標(biāo)號不低于250～300號，注意澆后養(yǎng)護(hù)，不短于傳統(tǒng)施工的脫模時(shí)間。
6、快速沉井的下沉施工步序與傳統(tǒng)沉井下沉大體相同，快速沉井井圈采用預(yù)制分段吊裝，而傳統(tǒng)沉井采用現(xiàn)場立模澆筑，下沉一段，延續(xù)澆筑一段，靠增加井壁厚度延長井深來保證沉井下沉；而快速沉井則是將預(yù)制井圈吊裝一段，當(dāng)安裝好激震器后振沖下沉一段，再安裝一段，振沖下沉一段，激震器隨沉井下沉而下沉，使沉程沉井井壁的摩阻力都能減小，直至設(shè)計(jì)高程，當(dāng)沉井下沉深度很深時(shí)，還得不斷清挖井內(nèi)土體。以便在井腔內(nèi)填筑混凝土，最終成為堅(jiān)固的實(shí)體。
7、沉井和沉井間的連接可采用傳統(tǒng)沉井相同的連接結(jié)構(gòu)，在沉井到位穩(wěn)定后，用沖擊鉆在沉井間造孔、在槽孔內(nèi)下鋼筋籠，現(xiàn)澆混凝土一次成墻。
權(quán)利要求
1.快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置，其特征在于該井架結(jié)構(gòu)裝置含有沉井井壁(1)和沉井隔墻(2)，沉井四周井壁構(gòu)成井圈，井圈內(nèi)設(shè)聯(lián)系橫梁或隔墻(2)，上下井圈構(gòu)成若干井段，下層井段底設(shè)刃腳(8)，井段之間的連接隔墻上設(shè)上下臺階，臺階內(nèi)裝設(shè)數(shù)個(gè)對稱的激震器(4)，四周井壁內(nèi)預(yù)埋高壓沖水主管(10)、支管(11)、噴頭(12)、隔墻交匯處預(yù)埋電纜管(13)、電纜管與激震控制器(14)導(dǎo)通，構(gòu)成井架結(jié)構(gòu)裝置整體。
2.按照權(quán)利要求1所述快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置，其特征在于激振器(4)與隔墻(2)通過豎直錨固螺栓(3)連接，激震器外壁隔墻上設(shè)固定封閉鋼夾板(6)用水平錨固螺栓(7)連接，井段與井段之間的井壁鋼夾板(5)用水平錨固螺栓(7)連接。
3.按照權(quán)利要求1或2所述快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置，其特征在于刃腳(8)上設(shè)有沖水噴頭(12)，沖水噴頭與壓力沖水支管(11)連接，壓力沖水支管與壓力沖水主管(10)連接，沉井段間的沖水管用柔性高壓軟管連接。
4.按照權(quán)利要求1或2所述快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置，其特征在于刃腳(8)外包防護(hù)型鋼(9)。
5.按照權(quán)利要求3所述快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置，其特征在于刃腳(8)外包防護(hù)型鋼(9)。
6.按照權(quán)利要求1～5所述快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置的成井施工方法，其特征在于(1)沉井結(jié)構(gòu)為剛性抗震結(jié)構(gòu)，沉井的制作工藝與一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工無顯著區(qū)別，宜用溜筒緩卸混凝土，對鋼筋較稀疏部位，可用插入式震搗器震搗，澆筑震搗后還應(yīng)用X射線或紅外探傷儀檢查混凝土的密實(shí)度，為了保證井壁平整減小沉井下沉摩阻力，宜用鋼模板澆筑沉井混凝土，混凝土標(biāo)號不低于250～300號，注意澆后養(yǎng)護(hù)，應(yīng)不短于傳統(tǒng)施工的脫模時(shí)間，(2)快速沉井的下沉施工步序與傳統(tǒng)沉井下沉大體相同，快速沉井井圈采用預(yù)制分段吊裝，當(dāng)安裝好激震器后振沖下沉一段，再安裝一段，再振沖下沉一段，激震器隨沉井下沉而下沉，直至設(shè)計(jì)高程，當(dāng)沉井下沉深度很深時(shí)，還得不斷清挖井內(nèi)土體，以便在井腔內(nèi)填筑混凝土，最終成為堅(jiān)固的實(shí)體，(3)沉井和沉井間的連接可采用傳統(tǒng)沉井相同的連接結(jié)構(gòu)，在沉井到位穩(wěn)定后用沖擊鉆在沉井間造孔、在槽孔內(nèi)下鋼筋籠，現(xiàn)澆混凝土一次成墻。
全文摘要
快速沉井的井架結(jié)構(gòu)裝置及其成井施工方法，該井架結(jié)構(gòu)裝置含有沉井井壁(1)和沉井隔墻(2)，沉井井壁四周構(gòu)成井圈，井圈內(nèi)設(shè)聯(lián)系橫梁或隔墻(2)，上下井圈構(gòu)成若干井段，下層井段底設(shè)刃腳(8)，井段之間連接隔墻上設(shè)上下臺階，臺階內(nèi)裝設(shè)數(shù)激震器(4)，井壁四周內(nèi)預(yù)埋高壓沖水主管(10)、支管(11)，隔墻交匯處預(yù)埋電纜管(13)、電纜管與激震控制器導(dǎo)通，上下井圈和隔墻內(nèi)外用水平螺栓固定鋼夾板，使井架結(jié)構(gòu)構(gòu)成整體?？焖俪辆Σ捎妙A(yù)制分段吊裝，吊裝一段，當(dāng)安裝好激震器后振沖下沉一段，再安裝一段，再振沖下沉一段，直至設(shè)計(jì)高程。它具有下沉速度快、使沉井施工工期大為縮短，施工和施工管理費(fèi)用少，使主體工程及早受益，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
文檔編號E02D23/00GK1441127SQ03117649
公開日2003年9月10日 申請日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月9日
發(fā)明者王民壽, 王焰勇 申請人:王民壽