一種置換法沉井施工方法
2023-12-03 15:58:21 2
一種置換法沉井施工方法
【專利摘要】本發明提供了一種置換法沉井施工方法，包括以下步驟：S01、基坑開挖：在施工所在地移除原有的複雜地質，預挖出基坑；S02、築島及防護：採用吹沙船吹填基坑，人工築出地質均勻的砂島，並進行防護；S03、振衝砂穩定加固：採用振衝器對砂島的逐個振衝點進行振衝，以提高砂島地質密度；S04、井壁預製：在砂島之上分節預製出沉井；S05、井壁下沉：利用排水下沉法，將井壁所在的砂島泥土排出井外，使井壁逐漸下沉；S06、素砼封底：在完成下沉的井壁底部澆築鋼筋砼底板，完成沉井施工。本發明預先進行築島製造良好的地質環境，幫助沉井施工順利進行。
【專利說明】一種置換法沉井施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及土建沉井施工領域，具體涉及一種置換法沉井施工方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國國民經濟的高速增長，城市基礎設施建設飛速發展，沉井在城市汙水處理配套管網中的應用日益增多。沉井尤其是鋼筋混凝土沉井由於具有佔地面積小，開挖土方量少，對臨近構造物及附近地質條件影響小，且施工方便、工期短、工程造價低等特點，廣泛地應用於工程實踐，如橋梁、水閘、港口等工程中用於基礎工程。沉井工程施工屬於深基坑施工，由於對施工環境和地質條件的依賴性強，需要監測研究的指標比較多，因此沉井施工方案的制訂和實施難度比較大。當前沉井下沉的施工工藝主要有以下幾種:人工挖土法，排水下沉法，不排水下沉法。人工挖土法，適宜當場地無地下水，或地下水水量不大，沉井平面尺寸及下沉深度均比較小的情況；排水下沉法，適用於沉井所穿過的土層均勻，透水性較差，滲水量不大；或者雖然沉井所穿過的土層透水性較強，滲水量較大，但排水不致產生流砂現象時；不排水下沉法，適用於沉井所穿過的土質不穩定，透水性很強滲水量比較大，並且排水很容易產生流砂的情況。
[0003]但上述沉井施工方法具有嚴重的缺點，就是對沉井施工所在的地質條件有較高要求。如沉井施工所在地有較大的高硬度礁石，或有些電廠循環水泵房沉井位於水上，若直接採用上述方法無法滿足設計及施工要求，施工過程中要清除礁石是非常困難的，面對惡劣的地質環境如果強行施工有可能影響施工質量，甚至在採用大型工程機械進行施工的過程中損壞沉井的井壁，導致施工失敗。
[0004]不難看出，現有技術還存在一定的缺陷。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種置換法沉井施工方法，預先進行築島製造良好的地質環境，幫助沉井施工順利進行。
[0006]為實現上述目的，本發明採用以下技術方案:
[0007]一種置換法沉井施工方法，包括以下步驟:
[0008]S01、基坑開挖:在施工所在地移除原有的複雜地質，預挖出基坑；
[0009]S02、築島及防護:採用吹沙船吹填基坑，人工築出地質均勻的砂島，並進行防護；
[0010]S03、振衝砂穩定加固:採用振衝器對砂島的逐個振衝點進行振衝，以提高砂島地質密度；
[0011]S04、井壁預製:在砂島之上分節預製出井壁；
[0012]S05、井壁下沉:利用排水下沉法，將井壁所在的砂島泥土排出井外，使井壁逐漸下沉；
[0013]S06、素砼封底:在完成下沉的井壁底部澆築鋼筋砼底板，完成沉井施工。
[0014]進一步的，所述步驟SOl包括:
[0015]S011、採用炸礁船爆破，清除原有地質中含有的較堅硬的礁石或巖層；
[0016]S012、採用抓揚式挖泥船開挖，將被處理成碎片的礁石或巖層以及地質中的各種泥沙移除，預挖出基坑。
[0017]進一步的，所述步驟S02包括:
[0018]S021、採用吹沙船對基坑進行吹填，築出人工砂島；
[0019]S022、在臨海斜面採用壘築砂袋護坡，邊坡拋填二片石墊層，作為表面防護砂袋與中粗砂邊坡的過渡層。
[0020]進一步的，所述砂島沙堤的外坡斜度小於1:2，內坡斜度小於1: 1.5。
[0021]進一步的，所述步驟S03包括:
[0022]S031、採用吊機吊起振衝器，用高壓抽水機衝水的方式進行振衝；當振衝點達到振衝要求後，將振衝器移動至下一振衝點進行振衝；
[0023]S032、在砂島周圍增加至少一排鋼板樁，利用工程機械將鋼板樁垂直打入砂島的地質當中。
[0024]進一步的，所述步驟S04包括:
[0025]S041、鋪設墊層，安裝井壁底模，綁紮鋼筋，安裝井壁模板；
[0026]S042、採用混凝土攪拌車輸送至施工點，將混凝土泵送入井壁底模和井壁模板，分節澆築井壁；
[0027]S043、澆築完成後拆除井壁模板和井壁底模。
[0028]進一步的，所述步驟S05包括:
[0029]S051、採用水力機械衝土，用高壓水槍噴射至土體上，使井壁附近的砂土變成流動的砂泥漿，砂泥漿通過泥漿泵排出井外預定坑池中沉澱；
[0030]S052、井壁下沉過程中進行24小時跟蹤測量，根據每個測定的高差來調整各個作業區的施工速度，一旦發現井壁下沉偏離預定角度則馬上調整各個作業區的施工速度以矯正沉井施工，直至井壁下沉到設計深度。
[0031]本發明所提供的一種置換法沉井施工方法，具有以下優點:
[0032]預先進行築島製造良好的地質環境，因而在沉井施工的過程中排出井外的是質地均勻的砂泥漿，使沉井施工變得更順利，大幅提高施工效率；
[0033]預先對沉井施工所在地的堅硬礁石或巖層進行爆破移除處理，沉井施工過程中無需再進行清理，對井壁的有更好的保護，保障沉井施工質量；
[0034]人工築成的砂島地質均勻，對沉井過程中所用的施工機械的負荷較低，降低施工難度，保障施工機械的使用壽命；
[0035]從根源上避免了施工地質問題所產生的無法開挖、湧土等突發情況，提高工程施工人員對施工整體的可控性，保障沉井施工高效、成功進行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1為本發明實施例提供的一種置換法沉井施工方法的流程示意圖。
[0038]圖2為圖1的施工圖例。
[0039]附圖標記說明:
[0040]1、井壁2、砂袋
[0041]3、泥漿泵4、高壓水槍
[0042]5、砂島6、鋼板樁
【具體實施方式】
[0043]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例和附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。需要說明的是，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0044]實施例
[0045]請參閱圖1和圖2，本實施例公開了一種置換法沉井施工方法，包括以下步驟:
[0046]SO1、基坑開挖，在施工所在地移除原有的複雜地質，預挖出基坑；
[0047]S02、築島及防護，在預挖出的基坑採用吹沙船吹填，人工築出地質均勻的砂島5，並進行防護；
[0048]S03、振衝砂穩定加固，採用振衝器對砂島5的逐個振衝點進行振衝，以提高砂島5地質密度；
[0049]S04、井壁I預製，在砂島5之上分節預製出井壁I ;
[0050]S05、井壁I下沉，利用排水下沉法，將井壁I所在的砂島5泥土排出井外，使井壁I逐漸下沉；
[0051]S06、素砼封底，在完成下沉的井壁I底部澆築鋼筋砼底板，完成沉井施工。
[0052]本發明技術方案與現有技術相比，最大的改進在於先預挖基坑再進行人工築島。這種技術改進帶來的有益效果是:可預先移除在沉井施工地點的大型礁石或堅硬巖層，將不利於沉井施工的地質完全清除；同時，人工築成的砂島5是由質地均勻的砂泥築成的，有利於沉井施工的進行，對提高施工質量，降低施工難度，保障施工的成功率有著巨大的作用。
[0053]下面將對上述的沉井方法進行進一步的具體介紹。
[0054]作為優選,所述步驟SOl進一步包括:
[0055]S011、採用炸礁船爆破，清除原有地質中含有的較堅硬的礁石或巖層；
[0056]S012、採用抓揚式挖泥船開挖，將被處理成碎片的礁石或巖層以及地質中的各種泥沙移除，預挖出基坑。
[0057]傳統沉井施工技術中，對沉井施工的影響最大的就是施工地點的地質。施工地點的地質中如果有較堅硬的礁石或巖石層，那麼在沉井的過程中必須對礁石或巖石層進行破壞才可進行沉井施工。但破壞礁石或巖石層需要較重型的工程機械，施工過程中有可能破壞井壁1，因而施工難度較大。而且破碎後的礁石或巖石層也不易移除，更進一步加大了沉井施工的難度，使沉井施工的成功率降低，工程的可控性也較低，對施工人員造成了極大的麻煩。而本發明的技術方案則在沉井施工前預先移除掉對施工不利的複雜地質，不受限制地採用各種設備清除地質中的礁石或巖石層，再將其移除，預挖出基坑等待進一步的施工。
[0058]作為優選，所述步驟S02進一步包括:
[0059]S021、採用吹沙船對基坑進行吹填，築出人工砂島5 ；
[0060]S022、在臨海斜面採用壘築砂袋2護坡，邊坡拋填二片石墊層，作為表面防護砂袋2與中粗砂邊坡的過渡層。
[0061]人工築島是在基坑的基礎上創造出適合沉井的施工的優質地質環境。築出的人工砂島5地質是質地均勻的砂泥，有利於沉井施工過程中排出井壁I之外。由於吹填的砂泥質地較疏鬆，容易被海浪衝刷而影響穩定性。在臨海斜面設置砂袋2護坡有助提高砂島5在臨海區域的穩定性，抵禦一般海浪的衝刷，形成較長期而穩定的施工環境。作為優選，所述砂島5沙堤的外坡斜度1:2，內坡斜度1:1.5。
[0062]作為優選，所述步驟S03包括:
[0063]S031、採用吊機吊起振衝器，用高壓抽水機衝水的方式進行振衝；當振衝點達到振衝要求後，將振衝器移動至下一振衝點進行振衝；
[0064]S032、在砂島5周圍增加至少一排鋼板樁6，利用工程機械將鋼板樁6垂直打入砂島5的地質當中。
[0065]振衝砂是土建施工中較為常用的施工工藝，採用振衝器在質地疏鬆的施工地質表面進行振衝，從而提高地質密度，製造出更嚴密緊湊的地質環境。為了進一步提高砂島5的穩定性，在砂島5周圍打入鋼板樁6作為砂島5的「骨架」，從而使砂島5成為地質均勻而具備承載能力的穩定地質環境。
[0066]作為優選，所述步驟S04進一步包括:
[0067]S041、鋪設墊層，安裝井壁I底模，綁紮鋼筋，安裝井壁I模板；
[0068]S042、採用混凝土攪拌車輸送至施工點，將混凝土泵送入井壁I底模和井壁I模板，分節澆築井壁I ;
[0069]S043、澆築完成後拆除井壁I模板和井壁I底模。
[0070]井壁I的製作採用模具定型，鋼筋為內部支架，用混凝土澆築而成。整個井壁I並非一體成型的，而是採用分節澆築的方法製作。井壁I製作完成後拆除井壁I的模具即可進行下一步的沉井施工。
[0071]作為優選,所述步驟S05進一步包括:
[0072]S051、採用水力機械衝土，用高壓水槍4噴射至土體上，使井壁I附近的砂土變成流動的砂泥漿，砂泥漿通過泥漿泵3排出井外預定坑池中沉澱；
[0073]S052、井壁I下沉過程中進行24小時跟蹤測量，根據每個測定的高差來調整各個作業區的施工速度，一旦發現井壁I下沉偏離預定角度則馬上調整各個作業區的施工速度以矯正沉井施工，直至井壁I下沉到設計深度。
[0074]沉井施工所在位置的砂島5的砂泥水分含量較少，不利於排出井壁I之外進行沉井施工。採用高壓水槍4噴射至土體能將砂泥混合水份成為砂泥漿流體，再通過泥漿泵3即可高效方便地排出井壁I外的坑池中。且通過泥漿泵3進行沉井施工能較有效控制砂泥漿的流量，從而能夠對沉井施工進行調整。沉井施工的原理是通過排出砂泥，使井壁I因自身重力逐步下沉至指定深度。排出砂泥的過程中有可能因局部區域的砂泥排出不均勻，導致對井壁I的支撐力不平衡，造井壁I偏離預定角度。因此在沉井施工的過程中需要24小時時刻跟蹤測量，判斷井壁I是否發生偏離，並實時進行調整施工。直至井壁I下降至設計深度以後，再進行素輪封底，完成整個施工過程。
[0075]本發明提供的一種置換法沉井施工方法，先移除對施工不利的自然地質環境，再進行築島製造良好的地質環境。因而在沉井施工的過程中排出井外的是質地均勻的砂泥漿，使沉井施工變得更順利，大幅提高施工效率。基坑開挖時對沉井施工所在地的堅硬礁石或巖層進行爆破移除處理，沉井施工過程中無需再進行清理，對井壁I的有更好的保護，無須擔心重型施工設備破壞井壁I，保障沉井施工質量。人工築成的砂島5地質均勻，相當於人工創造出適合沉井施工的地質環境，對沉井施工過程中所用的施工機械的負荷較低，降低施工難度，保障施工機械的使用壽命。本施工方法能從根源上避免了施工地質問題所產生的無法開挖、湧土等突發情況，提高工程施工人員對施工整體的可控性，保障沉井施工高效、成功進行。
[0076]以上所述實施例僅表達了本發明的一種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種置換法沉井施工方法，其特徵在於，包括以下步驟: . 501、基坑開挖:在施工所在地移除原有的複雜地質，預挖出基坑； . 502、築島及防護:採用吹沙船吹填基坑，人工築出地質均勻的砂島，並進行防護； . 503、振衝砂穩定加固:採用振衝器對砂島的逐個振衝點進行振衝，以提高砂島地質密度； . 504、井壁預製:在砂島之上分節預製出井壁；. . 505、井壁下沉:利用排水下沉法，將井壁所在的砂島泥土排出井外，使井壁逐漸下沉； . 506、素砼封底:在完成下沉的井壁底部澆築鋼筋砼底板，完成沉井施工。
2.根據權利要求1所述的置換法沉井施工方法，其特徵在於，所述步驟SOl包括: . 5011、採用炸礁船爆破，清除原有地質中含有的較堅硬的礁石或巖層； . 5012、採用抓揚式挖泥船開挖，將被處理成碎片的礁石或巖層以及地質中的各種泥沙移除，預挖出基坑。
3.根據權利要求1所述的置換法沉井施工方法，其特徵在於，所述步驟S02包括: . 5021、採用吹沙船對基坑進行吹填，築出人工砂島； .5022、在臨海斜面採用壘築砂袋護坡，邊坡拋填二片石墊層，作為表面防護砂袋與中粗砂邊坡的過渡層。
4.根據權利要求3所述的置換法沉井施工方法，其特徵在於:所述砂島沙堤的外坡斜度1:2，內坡斜度1:1.5。
5.根據權利要求1所述的置換法沉井施工方法，其特徵在於，所述步驟S03包括: .5031、採用吊機吊起振衝器，用高壓抽水機衝水的方式進行振衝；當振衝點達到振衝要求後,將振衝器移動至下一振衝點進行振衝； . 5032、在砂島周圍增加至少一排鋼板樁，利用工程機械將鋼板樁垂直打入砂島的地質當中。
6.根據權利要求1所述的置換法沉井施工方法，其特徵在於，所述步驟S04包括: . 5041、鋪設墊層，安裝井壁底模，綁紮鋼筋，安裝井壁模板； .5042、採用混凝土攪拌車輸送至施工點，將混凝土泵送入井壁底模和井壁模板，分節澆築井壁； .5043、澆築完成後拆除井壁模板和井壁底模。
7.根據權利要求1所述的置換法沉井施工方法，其特徵在於，所述步驟S05包括: .5051、採用水力機械衝土，用高壓水槍噴射至土體上，使井壁附近的砂土變成流動的砂泥漿，砂泥漿通過泥漿泵排出井外預定坑池中沉澱； . 5052、井壁下沉過程中進行24小時跟蹤測量，根據每個測定的高差來調整各個作業區的施工速度，一旦發現井壁下沉偏離預定角度則馬上調整各個作業區的施工速度以矯正沉井施工，直至井壁下沉到設計深度。
【文檔編號】E02D23/00GK104314092SQ201410604471
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月30日 優先權日:2014年10月30日
【發明者】肖維, 居治安, 畢莉莉, 梁紹謀 申請人:中交四航局第三工程有限公司