[发明专利]一种利用地下竖井机器人施作大直径沉井的方法

说明书

技术领域

本发明属于沉井施工技术领域，具体涉及一种利用地下竖井机器人施作大直径沉井的方法。

背景技术

沉井是井筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。沉井施工技术在我国 50 ～ 60 年代开始运用，主要用在大型沉井基础和水下、地下工程等。这些工程 30M 范围周边无建筑物或无浅基础建筑物、构筑物，以避免沉井开挖过程中对周边土层造成扰动；同时在沉井开挖过程中需要持续抽取地下水，以便施工人员及设备对沉井内部进行开挖。

现有技术中的沉井施工技术存在以下问题：（1）现有的沉井施工过程中会造成周边地表沉降，影响周边建筑的安全；（2）现有的施工设备无法在水下作业，因此施工过程中需要持续降水，持续降水会加剧施工现场周边的地表沉降。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种利用地下竖井机器人施作大直径沉井的方法，该方法通过采用自动化的开挖机器人及刃脚下放装置，大大增加了沉井施工的效率同时减小了施工过程对周边土层的扰动。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种利用地下竖井机器人施作大直径沉井的方法，所述方法包括以下步骤：将一刃脚圈吊入待施作沉井位置处的基坑内，并通过位于所述基坑外的下放装置对所述刃角圈进行临时锁紧定位；在所述刃脚圈的上方安装底部环片，并在所述底部环片的内表面安装挖掘机器人；利用所述挖掘机器人对所述基坑下方的土体进行开挖，每开挖掘进一段深度，在所述底部环片的上方安装上部环片，并使用所述下放装置控制所述刃脚圈向下沉降，如此往复，直至掘进到预设深度。

所述下放装置沿所述基坑的边缘等间隔地设置，所述下放装置用于锁紧或释放连接所述刃脚圈的钢绞线。

各所述下放装置通过调节所述钢绞线的释放长度以调节所述刃角圈的姿态。

所述挖掘机器人包括机舱、水平支杆、姿态调节机构以及挖掘臂；若干所述水平支杆自所述机舱的侧面向外延伸并搭设在所述底部环片内表面上的导向限位件上；所述姿态调节机构设置在所述机舱的底部，所述挖掘臂的尾端铰接所述姿态调节机构，其前端连接有用于切削土壤的滚刀。

在所述基坑边缘安装卷扬机组件，并将所述卷扬机组件的钢缆连接所述水平支杆；所述卷扬机组件用于驱动所述挖掘机器人沿竖直方向移动。

所述挖掘臂为伸缩式挖掘臂；所述姿态调节机构包括回转调节组件以及俯仰角调节组件。

利用所述挖掘机器人对所述基坑下方的土体进行开挖的方法为：通过所述俯仰角调节组件调节所述挖掘臂的倾斜角度，并伸缩调节所述挖掘臂的长度，以使所述挖掘臂前端的滚刀位于所需的挖掘半径和深度上；通过所述回转调节组件驱动所述挖掘臂进行回转挖掘土体。

所述挖掘臂的前端还安装有泥浆抽取装置；在所述挖掘机器人开挖所述基坑底部的土方的过程中，使用所述泥浆抽取装置抽取所述基坑底部的泥浆并输送至地面，对所述泥浆进行泥水分离处理，将分离得到的水排放至所述基坑内部。

所述上部环片以及所述底部环片均设置有注浆管，在所述刃脚圈沉降的过程中，通过所述注浆管向所述底部环片以及所述上部环片的外侧注入膨润土。

所述刃脚圈沉降至预设深度后，移除所述挖掘机器人，并向所述基坑底部灌注混凝土。

本发明的优点是，（1）挖掘机器人采用液压动力，可以在水下作业；（2）使用下放装置控制沉井的环片沉井过程，可以有效的调节环片的沉降速度和姿态，避免偏斜；（3）对周边土层的扰动较小，可在城区狭小环境中工作，不影响周边建筑物和地面的沉降；（4）挖掘机器人可自动挖掘，挖掘效率高，且其挖掘臂可进行臂长、俯仰角度以及旋转角度的自由调节控制，挖掘范围和适应性较广。

附图说明

图1为本发明中底部环片安装过程的示意图；

图2为本发明中挖掘机器人安装过程的侧视图；

图3为本发明中挖掘机器人安装过程的俯视图；

图4为本发明中顶部环片安装过程的侧视图；

图5为本发明中混凝土灌注完成后的示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：