專利名稱：超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及深基礎(chǔ)工程中的沉井基礎(chǔ)工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
沉井基礎(chǔ)一般用于沉入土內(nèi)較深、荷載較大的深基礎(chǔ)工程。例如在橋梁基礎(chǔ)中，采用深基礎(chǔ)與柱合一的結(jié)構(gòu)形式，不設(shè)承臺，簡化了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。沉井基礎(chǔ)剛度較大，充分利用土的彈性阻抗，大直徑環(huán)形截面，抗水平作用能力強(qiáng)，建成后的基礎(chǔ)主體同時(shí)也是施工階段的防護(hù)結(jié)構(gòu)，防止塌孔，保證了施工安全。傳統(tǒng)沉井的沉入靠沉管自重克服管壁與土體間摩阻力以及對沉管內(nèi)全斷面進(jìn)行 除土作業(yè)用來降低沉入端阻力使得沉管下沉。下沉過程中，沉管自重大于等于管壁與土體間摩阻力。因沉管的壁厚受沉管自重和沉入阻抗制約，所以一般沉管的壁厚都較厚。壁厚t應(yīng)滿足t彡T p/ y c,其中T p為管壁摩阻力、Y c為混凝土容重。例如在無地下水土層沉管下沉?xí)r，設(shè) T P=35KN/ m2、yc=25KN/m3，得出壁厚 t 彡 35KN/ m2 / 25KN/m3=l. 4m。由于傳統(tǒng)沉井基礎(chǔ)具有上述特點(diǎn)，小型沉井即橫截面外廓尺寸較小的沉井，如果達(dá)到一般沉井的沉入深度，在滿足上述壁厚要求的同時(shí)，作業(yè)時(shí)圬工量大且造價(jià)高，基本無人采用。如果將小型沉井壁厚減薄，又因其自重較輕無法沉至預(yù)定的深度，難以滿足相應(yīng)承載能力的要求。小型薄壁沉井基礎(chǔ)的實(shí)現(xiàn)一直是沉井基礎(chǔ)工程的難題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井，解決小型沉井基礎(chǔ)圬工量大且造價(jià)高、無法沉至預(yù)定的深度，難以滿足相應(yīng)承載能力要求的技術(shù)問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井，包括沉入基坑土體中的砼沉管、砼沉管上面的沉井頂板和砼沉管下面的沉井底板，所述砼沉管是壁厚為沉管外徑或短邊寬度1/10 1/20的薄壁沉管，所述薄壁沉管的外徑或短邊的寬度為I. 5m 15m，薄壁沉管的下端與鋼刃角連接，所述薄壁沉管的外側(cè)與基坑土體之間有一環(huán)形間隙，所述環(huán)形間隙中填有間隙填充物。所述薄壁沉管、沉井頂板和沉井底板所形成的中空部分可填有砂礫。所述沉井底板還可為直徑大于薄壁沉管外徑或?qū)挾鹊臄U(kuò)底底板，其深度不大于2m，擴(kuò)底寬度為擴(kuò)底深度的0. 3 0. 5倍。所述薄壁沉管的橫截面外輪廓形狀可為圓形、圓端形、矩形或多于四條邊的多邊形。所述薄壁沉管的長度不超過30m。所述環(huán)形間隙的寬度為3cm 30cm。所述間隙填充物可以是砂礫和水泥漿。所述基坑土體可以是中國西部黃土層、堅(jiān)硬粘土層、硬塑粘土層、可塑粘土層、粘性砂土層、粉土層或礫石土層。本實(shí)用新型用于沉管下沉過程中，沉管的自重小于管壁與土體間全部摩擦力的情況。在地質(zhì)條件適宜的情況下，沉管在下沉過程中可不考慮全部管壁與土體間摩阻，只考慮部分管壁與土體間摩阻(考慮摩阻值<全部摩阻值的50%)，下沉過程中沉管自重大于等于管壁與土體間部分摩阻。本實(shí)用新型合理利用土層的粘結(jié)力和抗剪能力，在沉管外側(cè)形成環(huán)形間隙，利用短期內(nèi)土體不坍塌或少坍塌的條件，在該沉管自重小于井壁與土體間全部摩擦力的情況下，實(shí)現(xiàn)超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井基礎(chǔ)的下沉。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)和有益效果本實(shí)用新型在沉井自重小于井壁與土體間全部摩擦力的情況下完成基礎(chǔ)工程，沉井壁厚較薄，在一定范圍內(nèi)解決了沉井小型薄壁化的難題。本實(shí)用新型可減少鋼筋和砼用量達(dá)到30% 50%，大幅度降低了工程造價(jià)，本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于橋梁工程，在建筑、各種豎井工程中也有廣闊的應(yīng)用前景。可適用于穩(wěn)定性較好且無地下水的土層，堅(jiān)硬、硬塑、可塑粘土層，粘性砂土、粉土層，礫石土層等。
以下結(jié)合附圖
對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖I是本實(shí)用新型灌注環(huán)形間隙前的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I中A-A剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型澆筑沉井底板和沉井頂板后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3中B-B剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型沉井底板為一種擴(kuò)底狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實(shí)用新型沉入時(shí)輔助頂壓示意圖。圖7是圖6中C-C剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記1 一5仝沉管、2 —鋼刃角、3 —環(huán)形間隙、4 一除土機(jī)械、5 —地面、6 —基坑土體、7 —間隙填充物、8 —沉井頂板、9 一沉井底板、10 —砂碌、11 一擴(kuò)底底板、12 —錨樁、13 —鋼橫梁、14 一鋼筋拉桿、15 —錨樁頂鋼筋、16 —穿心式千斤頂。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參見圖I-圖4所示，這種超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井，包括沉入基坑土體6中的砼沉管I、砼沉管上面的沉井頂板8和砼沉管下面的沉井底板9，所述砼沉管I是壁厚為沉管外徑或短邊寬度1/10 1/20的薄壁沉管，所述薄壁沉管的外徑或短邊的寬度為I. 5m 15m，薄壁沉管的下端與鋼刃角2連接，所述薄壁沉管的外側(cè)與基坑土體6之間有一環(huán)形間隙3，所述環(huán)形間隙3中填有間隙填充物7。本實(shí)施例中填充物為砂礫和水泥漿，薄壁沉管、沉井頂板8和沉井底板9所形成的中空部分填有砂礫10，薄壁沉管的橫截面外輪廓形狀為圓形，薄壁沉管的長度不超過20m，環(huán)形間隙3的寬度為3cm 30cm。上述實(shí)施例一中沉井頂、底板間空心部分根據(jù)具體情況也可不填充砂礫10。薄壁沉管的橫截面外輪廓形狀除了實(shí)施例一中的圓形以外還可以是圓端形、矩形或者多于四條邊的多邊形?；油馏w6可以是中國西部黃土層、堅(jiān)硬粘土層、硬塑粘土層、可塑粘土層、粘性砂土層、粉土層或礫石土層中的一種。實(shí)施例二 參見圖5所示，這種超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井，包括沉入基坑土體6中的砼沉管I、砼沉管上面的沉井頂板8和砼沉管下面的沉井底板，所述砼沉管I是壁厚為沉管外徑或短邊寬度1/10 1/20的薄壁沉管，所述薄壁沉管的外徑或短邊的寬度為I. 5m 15m，薄壁沉管的下端與鋼刃角2連接，所述薄壁沉管的外側(cè)與基坑土體6之間有一環(huán)形間隙3，所述環(huán)形間隙3中填有間隙填充物7。與實(shí)施例一不同的地方在于，所述沉井底板為直徑大于薄壁沉管外徑或?qū)挾鹊臄U(kuò)底底板11，其深度不大于2m，擴(kuò)底寬度為擴(kuò)底深度的0. 3 0. 5倍。本實(shí)施例中填充物為砂礫和水泥漿，薄壁沉管、沉井頂板8和沉井底板9所形成的中空部分填有砂礫10，薄壁沉管的橫截面外輪廓形狀為圓形，薄壁沉管的長度不超過30m， 環(huán)形間隙3的寬度為3cm 30cm。上述實(shí)施例二中沉井頂、底板間空心部分根據(jù)具體情況也可不填充砂礫10。薄壁沉管的橫截面外輪廓形狀除了實(shí)施例二中的圓形以外還可以是圓端形、矩形或者多于四條邊的多邊形?；油馏w6可以是中國西部黃土層、堅(jiān)硬粘土層、硬塑粘土層、可塑粘土層、粘性砂土層、粉土層或礫石土層中的一種。超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井為砼結(jié)構(gòu)。這種超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井的施工方法為以下步驟步驟一參見圖I-圖2所示，在穩(wěn)定性較好且無地下水的土層中，薄壁沉管下沉?xí)r超挖。利用除土機(jī)械4，采用薄壁沉管底全斷面除土的辦法，且除土斷面大于薄壁沉管外廓尺寸，依靠超挖在薄壁沉管外側(cè)形成環(huán)形間隙3，使得薄壁沉管在下沉過程中，薄壁沉管與土體間始終處于無摩阻或只存在部分摩阻狀態(tài)。步驟二 下沉到位后對環(huán)形間隙3充填注漿，可用砂礫填充然后注漿，即可恢復(fù)管壁側(cè)面土層的彈性阻抗。步驟三所述薄壁沉管下沉就位后，參見圖3-圖4，澆筑沉井底板9、沉井頂板8，該沉井頂、底板間空心部分根據(jù)具體情況，可采用砂礫填充10，也可不填充。全部完成該沉井深基礎(chǔ)。上述本實(shí)用新型的實(shí)施例二的施工方法參見圖5，所述沉井可做成擴(kuò)底形式，以增大端承面積。擴(kuò)底底板11的深度一般不宜大于2m，擴(kuò)底底板11寬度為擴(kuò)底底板11深度的0. 3-0. 5倍，從該薄壁沉管的管壁的外側(cè)起算。當(dāng)所述薄壁沉管下沉過程中，環(huán)形間隙3 土體坍塌較多時(shí)，使得薄壁沉管管壁與土體間摩阻增大下沉困難。參見圖6-圖7，可利用錨樁12輔助頂壓該薄壁沉管下沉。錨樁12共4根，沿該沉井外側(cè)的地面5上環(huán)形對稱布置，錨樁12上設(shè)鋼橫梁13并壓在該薄壁沉管上，在錨樁12上設(shè)鋼筋拉桿14并與錨樁頂鋼筋15連接，在錨樁12處鋼橫梁13上設(shè)穿心式千斤頂16，拉桿14穿入其中。利用錨樁12提供的輔助頂壓力，通過穿心式千斤頂16和鋼橫梁13，頂壓該薄壁沉管下沉。以上所述實(shí)施方式，僅為本實(shí)用新型較有代表性的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型所保護(hù)技術(shù)方案并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可從本實(shí)用新型公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或輕易想到的所有變化或替換，都應(yīng)涵蓋在 本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井，包括沉入基坑土體(6)中的砼沉管(I)、砼沉管上面的沉井頂板(8)和砼沉管下面的沉井底板(9)，其特征在于所述砼沉管(I)是壁厚為沉管外徑或短邊寬度1/10 1/20的薄壁沉管，所述薄壁沉管的外徑或短邊的寬度為I. 5m 15m，薄壁沉管的下端與鋼刃角(2)連接，所述薄壁沉管的外側(cè)與基坑土體(6)之間有一環(huán)形間隙(3 )，所述環(huán)形間隙(3 )中填有間隙填充物(7 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井，其特征在于所述薄壁沉管、沉井頂板(8)和沉井底板(9)所形成的中空部分填有砂礫(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井，其特征在于所述沉井底板(9)為直徑大于薄壁沉管外徑或?qū)挾鹊臄U(kuò)大形底板，其深度不大于2m，擴(kuò)底寬度為擴(kuò)底深度的0.3 0.5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井，其特征在于所述薄壁沉管的橫截面外輪廓形狀為圓形、圓端形、矩形或多于四條邊的多邊形。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井，其特征在于所述薄壁沉管的橫截面外輪廓形狀為圓形、圓端形、矩形或多于四條邊的多邊形。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2或5所述的超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井，其特征在于所述薄壁沉管的長度不超過30m。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2或5所述的超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井，其特征在于所述環(huán)形間隙(3)的寬度為3cm 30cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2或5所述的超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井，其特征在于所述間隙填充物(7)是砂礫和水泥漿。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2或5所述的超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井，其特征在于所述基坑土體(6 )是中國西部黃土層、堅(jiān)硬粘土層、硬塑粘土層、可塑粘土層、粘性砂土層、粉土層或礫石土層。
專利摘要一種超挖環(huán)形間隙沉入薄壁沉井，包括沉入基坑土體中的砼沉管、砼沉管上面的沉井頂板和砼沉管下面的沉井底板，所述砼沉管是壁厚為沉管外徑或短邊寬度1/10～1/20的薄壁沉管，所述薄壁沉管的外徑或短邊的寬度為1.5m～15m，薄壁沉管的下端與鋼刃角連接，所述薄壁沉管的外側(cè)與基坑土體之間有一環(huán)形間隙，所述環(huán)形間隙中填有間隙填充物。本實(shí)用新型解決了小型沉井基礎(chǔ)圬工量大且造價(jià)高、無法沉至預(yù)定的深度，難以滿足相應(yīng)承載能力要求的技術(shù)問題。
文檔編號E02D23/08GK202509514SQ20122015524
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者張子良 申請人:張子良