護(hù)壁式沉井下沉裝置及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種護(hù)壁式沉井下沉裝置及其施工方法，該裝置包括門式支架單元、糾偏單元、助沉單元和輔助單元，門式支架單元由設(shè)備基礎(chǔ)、門式支架和側(cè)支撐架組成，糾偏單元包括內(nèi)外護(hù)壁和吊鏈，助沉單元包含設(shè)備層、內(nèi)外側(cè)氣龕以及縱向高壓空氣輸送管道，輔助單元由啟閉機(jī)和電磁鐵組成；還包括由姿態(tài)傳感器和控制器處理器組成的姿態(tài)監(jiān)控單元。本發(fā)明裝置的施工方法針對深厚覆蓋地基的自動(dòng)化程度高的沉井施工，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測沉井的姿態(tài)并及時(shí)糾偏沉井的姿態(tài)。本發(fā)明在充分利用沉井自重下沉的同時(shí)，充分結(jié)合新的助沉、糾偏、電磁鐵護(hù)壁等措施，保證各節(jié)沉井下沉工作能夠連續(xù)高效精準(zhǔn)的在深厚覆蓋地基上開展，自動(dòng)化程度較高，沉井間互相干擾小。
【專利說明】護(hù)壁式沉井下沉裝置及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種護(hù)壁式沉井下沉裝置及其施工方法，屬于水利水電工程基礎(chǔ)開挖施工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]沉井是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主要由井筒(井壁)、隔墻和刃腳等組成。沉井是在預(yù)制好的鋼筋混凝土井筒內(nèi)挖土，依靠井筒自重克服井壁與地層的摩擦阻力逐步沉入地下，以實(shí)現(xiàn)工程目標(biāo)的一項(xiàng)施工技術(shù)。
[0003]水電建設(shè)在六十年代開始引入沉井技術(shù)，先后在一些大型水利水電工程中應(yīng)用，主要用于治理大規(guī)模山體滑坡，河流防沖護(hù)岸，橋梁墩臺(tái)防沖以及取水井筒等；對某些建筑物基礎(chǔ)承載能力不足、又不宜明挖的情況下，也可采用沉井加強(qiáng)基礎(chǔ)。沉井在深基礎(chǔ)施工中具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):由于占地面積小，不需板樁圍護(hù)，技術(shù)上又比較可靠，與大開挖相比挖土量少，節(jié)省投資；無需特殊的專業(yè)設(shè)備，而且操作簡便；在各類地下構(gòu)筑物中沉井結(jié)構(gòu)又可作為地下構(gòu)筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，沉井內(nèi)部空間亦可得到充分利用。
[0004]目前，在工程中的沉井施工技術(shù)主要包括了:傳統(tǒng)的純自沉工法、壓沉沉井工法以及SS沉井工法。隨著施工技術(shù)和施工機(jī)械的不斷革新，這些沉井施工技術(shù)已不能滿足一些工程的要求，具體表現(xiàn)如下:
[0005](I)傳統(tǒng)的純自沉工法，即完全依靠井筒自重克服井壁與土層之間的摩阻力和刃腳下方土體抗力而下沉的施工方法。主要問題是下沉困難:沉不下去、下沉速度極慢或嚴(yán)重傾斜。
[0006](2)壓沉沉井工法，即借助于地錨反力裝置強(qiáng)行將沉井壓入地基中的施工方法，但其前提是施工現(xiàn)場應(yīng)具備可以設(shè)置地錨提供有效反力的條件，因此具有一定局限性。
[0007](3) SS沉井工法，即刃腳改形卵礫填縫的自沉沉井工法，這種工法摩阻力與卵礫石粒徑的大小、均勻程度和磨圓度有關(guān)，與土層性質(zhì)及下沉深度關(guān)系不大。SS沉井工法多應(yīng)用于較小型的沉井施工，應(yīng)用范圍較小，存在沉井下沉過程不易糾偏等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出一種護(hù)壁式沉井下沉裝置及其施工方法，通過助沉單元使得沉井快速下沉，通過糾偏單元調(diào)整沉井在下沉過程中傾斜的問題。
[0009]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種護(hù)壁式沉井下沉裝置，包括門式支架單元、糾偏單元、助沉單元和輔助單元；
[0010]所述門式支架單元包含設(shè)備基礎(chǔ)、側(cè)支撐架和門式支架，所述側(cè)支撐架下部與設(shè)備基礎(chǔ)鉸接，側(cè)支撐架上部與門式支架鉸接；
[0011]所述糾偏單元包含內(nèi)護(hù)壁、外護(hù)壁和吊鏈，內(nèi)護(hù)壁和外護(hù)壁均由弧形殼體構(gòu)成；
[0012]所述助沉單元包含設(shè)備層、外側(cè)氣龕、內(nèi)側(cè)氣龕和縱向高壓空氣輸送管道，設(shè)備層為空心圓柱體，其內(nèi)部通過一個(gè)隔板分為上下兩層:上層的隔板上布設(shè)有高壓空氣泵送機(jī)，下層設(shè)有橫向高壓空氣輸送管道，同時(shí)設(shè)備層底部鋪設(shè)有軌道，縱向高壓空氣輸送管道預(yù)先埋置在內(nèi)護(hù)壁和外護(hù)壁中，外側(cè)氣龕具有預(yù)埋在外護(hù)壁底部靠近接觸土層一側(cè)的噴氣孔，內(nèi)側(cè)氣龕具有預(yù)埋在內(nèi)護(hù)壁底部靠近接觸土層一側(cè)的噴氣孔，當(dāng)高壓空氣泵送機(jī)開啟時(shí)，高壓空氣經(jīng)由橫向高壓空氣輸送管道和縱向高壓空氣輸送管道到達(dá)內(nèi)護(hù)壁和外護(hù)壁處，通過外側(cè)氣龕和內(nèi)側(cè)氣龕噴出高壓空氣，在外護(hù)壁和內(nèi)護(hù)壁與土層接觸面上形成一道空氣幕，起到助沉作用；在內(nèi)護(hù)壁內(nèi)側(cè)與土層接觸面上，高壓空氣使沉井內(nèi)部土體松動(dòng)甚至液化，便于對其進(jìn)行開挖作業(yè)；
[0013]所述輔助單元包含啟閉機(jī)和電磁鐵線圈組，所述啟閉機(jī)安置于門式支架頂部，啟閉機(jī)通過吊鏈與下部設(shè)備層連接，所述電磁鐵線圈組內(nèi)置于內(nèi)護(hù)壁中，由內(nèi)護(hù)壁底部向上間隔一定距離設(shè)置一組電磁鐵線圈組。
[0014]其中，外護(hù)壁的厚度與沉井刃腳上部凹壁有關(guān)，所述沉井刃腳上部壁面為一內(nèi)凹壁面，外護(hù)壁厚度與沉井外側(cè)凹壁面內(nèi)陷厚度相同，當(dāng)外護(hù)壁貼緊沉井外壁后，可實(shí)現(xiàn)外護(hù)壁與沉井外側(cè)凹壁面的完整貼合，下沉到達(dá)設(shè)計(jì)位置，向上提出內(nèi)外護(hù)壁后，向其間隙中注入水泥砂漿，使井筒和地層緊密固結(jié)在一起。
[0015]作為優(yōu)選，還包括姿態(tài)監(jiān)控單元，所述姿態(tài)監(jiān)控單元包含姿態(tài)傳感器和與姿態(tài)傳感器連接的控制處理器，所述姿態(tài)傳感器安裝在沉井側(cè)壁上，控制器處理器與啟閉機(jī)連接并控制啟閉機(jī)的啟動(dòng)。例如，所述姿態(tài)傳感器為DMS2-05三維姿態(tài)傳感器，控制器處理器為STM32單片機(jī)。
[0016]作為優(yōu)選，所述內(nèi)護(hù)壁和外護(hù)壁均由四個(gè)90°弧形殼體構(gòu)成，所述吊鏈有四根，四根吊鏈垂直布置在設(shè)備層頂部平面兩條相互垂直軸線的外邊緣位置:四根吊鏈分別在設(shè)備層15頂部平面的0°、90°、180°以及270°的外邊緣位置，所述啟閉機(jī)有四臺(tái)，每臺(tái)啟閉機(jī)與一根吊鏈連接并位于吊鏈的正上方，每組電磁鐵線圈組有四個(gè)電磁鐵線圈。
[0017]作為優(yōu)選，所述內(nèi)護(hù)壁和外護(hù)壁的每個(gè)90°弧形殼體均通過位于每個(gè)90°弧形殼體中心的固定連接軸與設(shè)備層下層底部的軌道連接，且每個(gè)90°弧形殼體均可通過連接軸沿軌道徑向移動(dòng)；同時(shí)，內(nèi)護(hù)壁和外護(hù)壁均為內(nèi)部預(yù)埋縱向高壓輸氣管道的實(shí)體不銹鋼材質(zhì)構(gòu)件，且外側(cè)氣龕和內(nèi)側(cè)氣龕采用Φ2(:πι的圓孔形氣龕。在與土層接觸過程中，須一直保持高壓空氣泵送機(jī)的工作狀態(tài)，持續(xù)通過氣龕向外噴氣，防止土體等雜物堵塞內(nèi)側(cè)氣龕以及外側(cè)氣龕。
[0018]作為優(yōu)選，所述軌道包含服務(wù)內(nèi)護(hù)壁的內(nèi)軌道和服務(wù)外護(hù)壁的外軌道，且內(nèi)軌道和外軌道都為四個(gè)，內(nèi)軌道從俯視方向看位于設(shè)備層底部平面的0°、90°、180°以及270°的軸線處，外軌道從俯視方向看位于設(shè)備層15底部平面的45°、135°、225°以及315°的軸線處。在設(shè)備層上層的設(shè)計(jì)高度應(yīng)滿足進(jìn)人維修的要求。
[0019]特別地，如果在選定施工區(qū)域進(jìn)行大規(guī)模沉井施工時(shí)，可多臺(tái)設(shè)備同時(shí)施工，每部獨(dú)立的沉井均處于所述護(hù)壁式沉井下沉裝置的控制下，相鄰沉井間下沉過程的相互影響小，為大規(guī)模沉井群施工提供了 一種高效施工方法。
[0020]一種基于上述的護(hù)壁式沉井下沉裝置的施工方法，包括以下步驟:
[0021 ] ①根據(jù)建筑物基礎(chǔ)承載能力提高的要求、以及作為地下構(gòu)筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的要求，在選定的地基區(qū)域內(nèi)通過前期勘測確定沉井下沉位置；[0022]②將內(nèi)護(hù)壁、外護(hù)壁嵌套入預(yù)制好的沉井壁中，通過自身調(diào)整，即圍繞連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整和在內(nèi)軌道和外軌道上進(jìn)行徑向移動(dòng)，使內(nèi)護(hù)壁和外護(hù)壁貼緊沉井壁，此時(shí)向電磁鐵線圈組中通電，利用電磁鐵線圈組與外護(hù)壁之間的引力，將預(yù)制的沉井夾緊；
[0023]③開啟安置于門式支架頂部的四臺(tái)啟閉機(jī)，同步地通過吊鏈將預(yù)制沉井吊起，移動(dòng)設(shè)備基礎(chǔ)，將護(hù)壁式沉井下沉裝置連同沉井一同移動(dòng)至要求下沉的位置；
[0024]④同步緩慢下放吊鏈，將內(nèi)護(hù)壁和外護(hù)壁連同沉井緩慢放在下沉地基處，依靠沉井自重開始下沉，內(nèi)部土體通過挖掘機(jī)開挖，同時(shí)開啟高壓空氣泵送機(jī)，經(jīng)橫向高壓空氣輸送管道和縱向高壓空氣輸送管道向內(nèi)護(hù)壁和外護(hù)壁中充入高壓空氣，高壓空氣通過預(yù)設(shè)在內(nèi)護(hù)壁和外護(hù)壁上的內(nèi)側(cè)氣龕和外側(cè)氣龕噴出；
[0025]⑤沉井連同護(hù)壁式沉井下沉裝置共同下沉的過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控沉井姿態(tài)，反饋后，分別調(diào)整四臺(tái)啟閉機(jī)的作用力，通過它們各自獨(dú)立控制的四條吊鏈將不同拉力傳遞到下沉王體，以調(diào)整沉井狀態(tài)；
[0026]⑥待第一節(jié)沉井沉入后，斷開對電磁鐵線圈組的供電，利用啟閉機(jī)通過吊鏈將內(nèi)護(hù)壁、外護(hù)壁同步緩慢起吊出土層，同時(shí)關(guān)閉高壓空氣泵送機(jī)，停止泵送高壓空氣，向其間隙中注入水泥砂漿，使井筒和地層緊密固結(jié)在一起；
[0027]⑦按照以上②③④⑤⑥步驟，進(jìn)行后續(xù)各節(jié)沉井吊運(yùn)下沉工作，同一工地可進(jìn)行多組設(shè)備同時(shí)施工，形成規(guī)模的沉井群。
[0028]作為優(yōu)選，所述步驟⑤中，還包括姿態(tài)監(jiān)控單元，所述姿態(tài)監(jiān)控單元包含姿態(tài)傳感器和與姿態(tài)傳感器連接的控制處理器，所述姿態(tài)傳感器安裝在沉井側(cè)壁上，控制器處理器與啟閉機(jī)連接并控制啟閉機(jī)的啟動(dòng)；通過姿態(tài)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控沉井姿態(tài)，反饋后，通過控制器處理器分別調(diào)整四臺(tái)啟閉機(jī)的作用力，通過它們各自獨(dú)立控制的四條吊鏈將不同拉力傳遞到下沉主體，以調(diào)整沉井狀態(tài)。
[0029]有益效果:本發(fā)明的護(hù)壁式沉井下沉裝置及其施工方法，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0030](I)采用了的護(hù)壁式沉井下沉裝置，在下沉過程中，沉井連同護(hù)壁式沉井下沉裝置一同下沉，通過對下沉過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控，啟閉機(jī)的實(shí)時(shí)調(diào)整及時(shí)調(diào)整護(hù)壁式沉井下沉裝置，有效解決沉井下沉過程中的偏斜問題；
[0031](2)在內(nèi)護(hù)壁和外護(hù)壁中預(yù)埋氣龕，為沉井下沉提供了一種有效地助沉手段，同時(shí)有助于沉井內(nèi)部土體的松弛，便于后續(xù)開挖；
[0032](3)該裝置保證了各節(jié)沉井下沉工作能夠連續(xù)高效精準(zhǔn)的在深厚覆蓋地基上開展；具有自動(dòng)化程度較高，沉井間互相干擾小，施工工藝簡單，可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的護(hù)壁式沉井下沉裝置正面立體圖；
[0034]圖2為本發(fā)明的護(hù)壁式沉井下沉裝置側(cè)面立體圖；
[0035]圖3為本發(fā)明的護(hù)壁式沉井下沉裝置A-A剖面圖；
[0036]圖4為本發(fā)明的護(hù)壁式沉井下沉裝置B-B剖面圖；
[0037]圖5為本發(fā)明應(yīng)用示例圖。
【具體實(shí)施方式】[0038]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0039]如圖1至圖4所示，本發(fā)明的一種護(hù)壁式沉井下沉裝置，包括門式支架單元、糾偏單元、助沉單元和輔助單元。
[0040]具體來說，門式支架單元包含設(shè)備基礎(chǔ)1、側(cè)支撐架2和門式支架3，側(cè)支撐架2下部與設(shè)備基礎(chǔ)I鉸接，側(cè)支撐架2上部與門式支架3鉸接，門式支架單元主要起到固定并移動(dòng)設(shè)備，承載設(shè)備啟閉力，安置輔助設(shè)備等功用，設(shè)備基礎(chǔ)I為20mX 20m的矩形平臺(tái)，高度為1.5m，可以根據(jù)沉井17要求的下沉位置對護(hù)壁式沉井下沉裝置進(jìn)行移動(dòng)，門式支架3高40m，其頂部為15mX15m的矩形平臺(tái)。
[0041]糾偏單元包含內(nèi)護(hù)壁9、外護(hù)壁10和吊鏈4，內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10為圓弧形殼體，內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10均由四個(gè)90°弧形殼體構(gòu)成，內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10高度均為30m，弧形殼體厚度均為0.2m，吊鏈4有四根，四根吊鏈4分別在設(shè)備層15頂部平面的0°、90°、180°以及270°的外邊緣位置，啟閉機(jī)16有四臺(tái)，每臺(tái)啟閉機(jī)16與一根吊鏈4連接形位于吊鏈4的正上方。
[0042]助沉單元由設(shè)備層15、外側(cè)氣龕11、內(nèi)側(cè)氣龕12和縱向高壓空氣輸送管道14組成，設(shè)備層15為空心的圓柱體，直徑為14m，厚度2.5m，其內(nèi)部通過一個(gè)隔板分為上下兩層:上層高1.Sm，其隔板中部布設(shè)有高壓空氣泵送機(jī)6，下層高0.7m設(shè)有橫向高壓空氣輸送管道13，同時(shí)設(shè)備層15底部鋪設(shè)有軌道5 ;其中內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10的每個(gè)90°弧形殼體均通過位于每個(gè)90°弧形殼體中心的固定連接軸7與設(shè)備層15下層底部的軌道5連接，且每個(gè)90°弧形殼體均可通過連接軸7沿軌道5徑向移動(dòng)，且沿軌道5徑向最大可移動(dòng)半徑為7m ;縱向高壓空氣輸送管道14預(yù)先埋置在內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10中；外側(cè)氣龕11由預(yù)埋在外護(hù)壁10靠近土層接觸一側(cè)底部的噴氣孔組成，其由外護(hù)壁10底部向上分布，噴氣孔數(shù)量為13排,一排有10個(gè),均勻分布在外護(hù)壁10的圓周上,孔直徑為2cm,相鄰兩排噴氣孔的間距為0.4m ;內(nèi)側(cè)氣龕12由預(yù)埋在內(nèi)護(hù)壁9靠近土層接觸一側(cè)底部的噴氣孔組成，其由內(nèi)護(hù)壁9底部向上分布，噴氣孔數(shù)量為13排，一排有10個(gè)，均勻分布在內(nèi)護(hù)壁9的圓周上，孔直徑為2cm，相鄰兩排噴氣孔的間距為0.4m,;當(dāng)高壓空氣泵送機(jī)6開啟時(shí)，高壓空氣經(jīng)由橫向高壓空氣輸送管道13和縱向高壓空氣輸送管道14到達(dá)內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10處，通過外側(cè)氣龕11和內(nèi)側(cè)氣龕12噴出高壓空氣。
[0043]輔助單元由啟閉機(jī)16和電磁鐵線圈組8構(gòu)成，啟閉機(jī)16安置于門式支架3頂部，通過吊鏈4與下部設(shè)備層15連接；四條吊鏈4垂直布置在設(shè)備層15頂部平面兩條相互垂直軸線的外邊緣位置，即從俯視方向看，四條吊鏈4分別在設(shè)備層15頂部平面的0°、90°、180°以及270°的外邊緣位置；啟閉機(jī)16的數(shù)量共四臺(tái)，其與四條吊鏈4的布置位置相同；電磁鐵線圈組8內(nèi)置于內(nèi)護(hù)壁9中，由內(nèi)護(hù)壁9底部向上間隔1.5m設(shè)置一組，每組四個(gè)電磁鐵線圈,共3組；內(nèi)外護(hù)壁10貼緊沉井壁時(shí)，向電磁鐵線圈組8通電，通過內(nèi)外護(hù)壁10的引力作用，提供夾緊沉井17的引力，便于沉井17的吊運(yùn)。
[0044]其中，軌道5包含服務(wù)內(nèi)護(hù)壁9的內(nèi)軌道和服務(wù)外護(hù)壁10的外軌道，且內(nèi)軌道和外軌道都為四個(gè)，內(nèi)軌道5從俯視方向看位于設(shè)備層15底部平面的0°、90°、180°以及270°的軸線處，內(nèi)護(hù)壁9其中一個(gè)90°弧形殼體中點(diǎn)處定位為0°，外軌道5從俯視方向看位于設(shè)備層15底部平面的45°、135°、225°以及315°的軸線處。
[0045]本實(shí)施例中，還可以包括姿態(tài)監(jiān)控單元。姿態(tài)監(jiān)控單元包含姿態(tài)傳感器和與姿態(tài)傳感器連接的控制處理器，姿態(tài)傳感器為DMS2-05三維姿態(tài)傳感器，控制器處理器為STM32單片機(jī)，姿態(tài)傳感器安裝在沉井17側(cè)壁上，控制器處理器與啟閉機(jī)16連接并控制啟閉機(jī)16的啟動(dòng)。
[0046]本發(fā)明的原理在于:
[0047]通過移動(dòng)設(shè)備基礎(chǔ)1，按需要將護(hù)壁式沉井下沉裝置布置在沉井17下沉的地基處；根據(jù)沉井17直徑大小、沉井壁厚沿軌道5調(diào)整內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10的位置，以適應(yīng)不同沉井17的要求；在內(nèi)護(hù)壁9內(nèi)部，鋪設(shè)電磁鐵線圈組8，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)置于內(nèi)護(hù)壁9中的電磁鐵線圈組8與外護(hù)壁10通過相互吸引力作用，牢牢夾住沉井壁，方便各節(jié)沉井17的吊運(yùn)移動(dòng)以及連續(xù)施工；下沉過程，是內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10連同沉井17在自重的作用下同步下沉；在下沉過程中，通過設(shè)備層15中的高壓空氣泵送機(jī)6向內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10中泵送高壓空氣，通過設(shè)置在內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10上的內(nèi)側(cè)氣龕12和外側(cè)氣龕11噴出，在內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10與土接觸面上形成空氣幕，有助于沉井17下沉，同時(shí)內(nèi)側(cè)氣龕12噴出的高壓空氣有助于使內(nèi)部土體松動(dòng)或液化，易于沉井17內(nèi)部土體的開挖；內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10協(xié)同沉井17下沉過程中，通過對吊鏈4的控制，來及時(shí)調(diào)整沉井17的下沉姿態(tài)，實(shí)時(shí)糾偏；首節(jié)沉井17下沉后，通過吊鏈4將內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10向上提出土基，向其間隙中注入水泥砂漿，使井筒和地層緊密固結(jié)在一起，進(jìn)行后續(xù)各節(jié)沉井17吊運(yùn)下沉工作。
[0048]結(jié)合圖5所示，可知護(hù)壁式沉井下沉裝置進(jìn)行施工工作的具體實(shí)施步驟如下:
[0049]①根據(jù)建筑物基礎(chǔ)承載能力提高的要求、以及作為地下構(gòu)筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的要求，在選定的地基區(qū)域內(nèi)通過前期勘測確定沉井17下沉位置；
[0050]②將內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10嵌套入預(yù)制好的沉井壁中，通過自身調(diào)整，即圍繞連接軸7轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整和在內(nèi)軌道和外軌道上進(jìn)行徑向移動(dòng)，使內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10貼緊沉井壁，此時(shí)向電磁鐵線圈組8中通電，利用電磁鐵線圈組8與外護(hù)壁10之間的引力，將預(yù)制的沉井17夾緊；
[0051]③開啟安置于門式支架3頂部的四臺(tái)啟閉機(jī)16，同步地通過吊鏈4將預(yù)制沉井17吊起，移動(dòng)設(shè)備基礎(chǔ)1，將護(hù)壁式沉井下沉裝置連同沉井17 —同移動(dòng)至要求下沉位置；
[0052]④同步緩慢下放吊鏈4，將內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10連同沉井17緩慢放在下沉地基處，依靠自重開始下沉，內(nèi)部土體通過挖掘機(jī)開挖，同時(shí)開啟高壓空氣泵送機(jī)6，經(jīng)橫向高壓空氣輸送管道13和縱向高壓空氣輸送管道14向內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10中充入高壓空氣，通過預(yù)設(shè)在內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10上的內(nèi)側(cè)氣龕12和外側(cè)氣龕11噴出；
[0053]⑤沉井17連同護(hù)壁式沉井下沉裝置共同下沉的過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控沉井17姿態(tài)，反饋后，分別調(diào)整四臺(tái)啟閉機(jī)16的作用力，通過它們各自獨(dú)立控制的四條吊鏈4將不同拉力傳遞到下沉主體，以調(diào)整沉井17狀態(tài)；
[0054]⑥待第一節(jié)沉井17沉入后，斷開對電磁鐵線圈組8的供電，利用啟閉機(jī)16，通過吊鏈4將內(nèi)護(hù)壁9和外護(hù)壁10同步緩慢起吊出土層，同時(shí)關(guān)閉高壓空氣泵送機(jī)6，停止泵送高壓空氣，向其間隙中注入水泥砂漿，使井筒和地層緊密固結(jié)在一起；
[0055]⑦按照以上②③④⑤⑥步驟，進(jìn)行后續(xù)各節(jié)沉井17吊運(yùn)下沉工作，同一工地可進(jìn)行多組設(shè)備同時(shí)施工，形成規(guī)模的沉井群。
[0056]本發(fā)明的裝置及其施工方法是一種護(hù)壁式沉井下沉裝置與沉井17本身協(xié)同作業(yè)，通過對護(hù)壁式沉井下沉裝置的控制可以適應(yīng)不同沉井17和地基的需求，不需要復(fù)雜的外界干預(yù)措施，就可以實(shí)現(xiàn)沉井17下沉過程中的糾偏助沉，應(yīng)用方便、高效。
[0057]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種護(hù)壁式沉井下沉裝置，其特征在于:包括門式支架單元、糾偏單元、助沉單元和輔助單元； 所述門式支架單元包含設(shè)備基礎(chǔ)(I)、側(cè)支撐架(2)和門式支架(3)，所述側(cè)支撐架(2)下部與設(shè)備基礎(chǔ)(I)鉸接，側(cè)支撐架(2)上部與門式支架(3)鉸接； 所述糾偏單元包含內(nèi)護(hù)壁(9)、外護(hù)壁(10)和吊鏈(4)，內(nèi)護(hù)壁(9)和外護(hù)壁(10)均由弧形殼體構(gòu)成； 所述助沉單元包含設(shè)備層(15)、外側(cè)氣龕(11)、內(nèi)側(cè)氣龕(12)和縱向高壓空氣輸送管道(14)，設(shè)備層(15)為空心圓柱體，其內(nèi)部通過一個(gè)隔板分為上下兩層:上層的隔板上布設(shè)有高壓空氣泵送機(jī)(6),下層設(shè)有橫向高壓空氣輸送管道(13),同時(shí)設(shè)備層(15)底部鋪設(shè)有軌道(5)，縱向高壓空氣輸送管道(14)預(yù)先埋置在內(nèi)護(hù)壁(9)和外護(hù)壁(10)中，外側(cè)氣龕(11)具有預(yù)埋在外護(hù)壁(10)底部靠近接觸土層一側(cè)的噴氣孔，內(nèi)側(cè)氣龕(12)具有預(yù)埋在內(nèi)護(hù)壁(9)底部靠近接觸土層一側(cè)的噴氣孔，當(dāng)高壓空氣泵送機(jī)(6)開啟時(shí)，高壓空氣經(jīng)由橫向高壓空氣輸送管道(13)和縱向高壓空氣輸送管道(14)到達(dá)內(nèi)護(hù)壁(9)和外護(hù)壁(10)處，通過外側(cè)氣龕(11)和內(nèi)側(cè)氣龕(12)噴出高壓空氣，在外護(hù)壁(10)和內(nèi)護(hù)壁(9)與土層接觸面上形成一道空氣幕； 所述輔助單元包含啟閉機(jī)(16)和電磁鐵線圈組(8)，所述啟閉機(jī)(16)安置于門式支架(3)頂部，啟閉機(jī)(16)通過吊鏈⑷與下部設(shè)備層(15)連接，所述電磁鐵線圈組⑶內(nèi)置于內(nèi)護(hù)壁(9)中，由內(nèi)護(hù)壁(9)底部向上間隔一定距離設(shè)置一組電磁鐵線圈組(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的護(hù)壁式沉井下沉裝置，其特征在于:還包括姿態(tài)監(jiān)控單元，所述姿態(tài)監(jiān)控單元包含姿態(tài)傳感器和與姿態(tài)傳感器連接的控制處理器，所述姿態(tài)傳感器安裝在沉井(17)側(cè)壁上，控制器處理器與啟閉機(jī)(16)連接并控制啟閉機(jī)(16)的啟動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的護(hù)壁式沉井下沉裝置，其特征在于:所述內(nèi)護(hù)壁(9)和外護(hù)壁(10)均由四個(gè)90°弧形殼體構(gòu)成，所述吊鏈⑷有四根，四根吊鏈⑷垂直布置在設(shè)備層(15)頂部平面兩條相互垂直軸線的外邊緣位置:四根吊鏈(4)分別在設(shè)備層(15)頂部平面的0°、90°、180°以及270°的外邊緣位置；所述啟閉機(jī)(16)有四臺(tái)，每臺(tái)啟閉機(jī)(16)與一根吊鏈⑷連接并位于吊鏈⑷的正上方，每組電磁鐵線圈組⑶有四個(gè)電磁鐵線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的護(hù)壁式沉井下沉裝置，其特征在于:所述內(nèi)護(hù)壁(9)和外護(hù)壁(10)的每個(gè)90°弧形殼體均通過位于每個(gè)90°弧形殼體中心的固定連接軸(7)與設(shè)備層(15)下層底部的軌道(5)連接，且每個(gè)90°弧形殼體均可通過連接軸(7)沿軌道(5)徑向移動(dòng)；同時(shí)，內(nèi)護(hù)壁(9)和外護(hù)壁(10)均為內(nèi)部預(yù)埋縱向高壓輸氣管道的實(shí)體不銹鋼材質(zhì)構(gòu)件，且外側(cè)氣龕(11)和內(nèi)側(cè)氣龕(12)采用Φ2(:πι的圓孔形氣龕。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的護(hù)壁式沉井下沉裝置，其特征在于:所述軌道(5)包含服務(wù)于內(nèi)護(hù)壁(9)的內(nèi)軌道和服務(wù)于外護(hù)壁(10)的外軌道，且內(nèi)軌道和外軌道都為四個(gè)，內(nèi)軌道從俯視方向看位于設(shè)備層(15)底部平面的0°、90°、180°以及270°的軸線處，外軌道從俯視方向看位于設(shè)備層(15)底部平面的45°、135°、225°以及315°的軸線處。
6.一種基于權(quán)利要求1或權(quán)利要求3至5任一項(xiàng)所述的護(hù)壁式沉井下沉裝置的施工方法，其特征在于，包括以下步驟: ①根據(jù)建筑物基礎(chǔ)承載能力提高的要求、以及作為地下構(gòu)筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的要求，在選定的地基區(qū)域內(nèi)通過前期勘測確定沉井(17)下沉位置；②將內(nèi)護(hù)壁(9)、外護(hù)壁(10)嵌套入預(yù)制好的沉井壁中，通過自身調(diào)整，即圍繞連接軸(7)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整和在內(nèi)軌道和外軌道上進(jìn)行徑向移動(dòng)，使內(nèi)護(hù)壁(9)和外護(hù)壁(10)貼緊沉井壁，此時(shí)向電磁鐵線圈組⑶中通電，利用電磁鐵線圈組⑶與外護(hù)壁(10)之間的引力，將預(yù)制的沉井(17)夾緊；③開啟安置于門式支架(3)頂部的四臺(tái)啟閉機(jī)(16)，同步地通過吊鏈(4)將預(yù)制沉井(17)吊起，移動(dòng)設(shè)備基礎(chǔ)(I)，將護(hù)壁式沉井下沉裝置連同沉井(17) —同移動(dòng)至要求下沉的位置；④同步緩慢下放吊鏈(4)，將內(nèi)護(hù)壁(9)和外護(hù)壁(10)連同沉井(17)緩慢放在下沉地基處，依靠沉井(17)自重開始下沉，內(nèi)部土體通過挖掘機(jī)開挖，同時(shí)開啟高壓空氣泵送機(jī)(6),經(jīng)橫向高壓空氣輸送管道(13)和縱向高壓空氣輸送管道(14)向內(nèi)護(hù)壁(9)和外護(hù)壁(10)中充入高壓空氣，高壓空氣通過預(yù)設(shè)在內(nèi)護(hù)壁(9)和外護(hù)壁(10)上的內(nèi)側(cè)氣龕(12)和外側(cè)氣龕(11)噴出； ⑤沉井(17)連同護(hù)壁式沉井下沉裝置共同下沉的過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控沉井(17)姿態(tài)，反饋后，分別調(diào)整四臺(tái)啟閉機(jī)(16)的作用力，通過它們各自獨(dú)立控制的四條吊鏈⑷將不同拉力傳遞到下沉主體，以調(diào)整沉井(17)狀態(tài)； ⑥待第一節(jié)沉井(17)沉入后，斷開對電磁鐵線圈組(8)的供電，利用啟閉機(jī)(16)通過吊鏈⑷將內(nèi)護(hù)壁(9)、外護(hù)壁(10)同步緩慢起吊出土層，同時(shí)關(guān)閉高壓空氣泵送機(jī)(6)，停止泵送高壓空氣，向其間隙中注入水泥砂漿，使井筒和地層緊密固結(jié)在一起； ⑦按照以上②③④⑤⑥步驟，進(jìn)行后續(xù)各節(jié)沉井(17)吊運(yùn)下沉工作，同一工地可進(jìn)行多組設(shè)備同時(shí)施工，形成規(guī)模的沉井群。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的護(hù)壁式沉井下沉裝置的施工方法，其特征在于:所述步驟⑤中，還包括姿態(tài)監(jiān)控單元，所述姿態(tài)監(jiān)控單元包含姿態(tài)傳感器和與姿態(tài)傳感器連接的控制處理器，所述姿態(tài)傳感器安裝在沉井(17)側(cè)壁上，控制器處理器與啟閉機(jī)(16)連接并控制啟閉機(jī)(16)的啟動(dòng)；通過姿態(tài)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控沉井(17)姿態(tài)，反饋后，通過控制器處理器分別調(diào)整四臺(tái)啟閉機(jī)(16)的作用力，通過它們各自獨(dú)立控制的四條吊鏈⑷將不同拉力傳遞到下沉主體，以調(diào)整沉井(17)狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】E02D23/08GK103967029SQ201410201065
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】戴會(huì)超, 王雷, 張鴻清, 毛勁喬, 趙彬如 申請人:河海大學(xué), 中國長江三峽集團(tuán)公司