[发明专利]一种拼装沉井施工系统和工艺

权利要求书

1.一种拼装沉井施工系统，其特征在于，包括拼装沉井结构、挖掘系统、出土系统和结构拼装系统；所述拼装沉井结构包括井壁、圈梁和刃脚，井壁由装配式管片拼装而成，井壁下方设置有圈梁，圈梁下方为刃脚；所述挖掘系统包括位于拼装沉井结构下方的壁行挖掘机，用于刃脚周边土体的挖掘；所述圈梁和/或刃脚内表面安装有导轨，壁行挖掘机沿导轨绕井壁移动；出土系统设置在井口上方，包括龙门起重机、主吊钩、抓斗，用于井内土方的提升；所述结构拼装系统包括龙门起重机、副吊钩、装配式管片吊具，用于所述拼装沉井结构的现场拼装。

2.根据权利要求1所述的一种拼装沉井施工系统，其特征在于，所述拼装沉井结构的装配式管片与刃脚通过圈梁连接；圈梁由型钢支座、圈梁钢筋混凝土结构和L形注浆管组成；型钢支座在组装第一环装配式管片时具有支撑装配式管片的作用；L形注浆管预埋于圈梁中，用于向装配式管片外侧注入触变泥浆和/或水泥砂浆；刃脚由刃脚保护钢板、刃脚钢筋混凝土结构和刃脚工字钢组成，用于支撑装配式管片和密封触变泥浆。

3.根据权利要求1所述的一种拼装沉井施工系统，其特征在于，所述挖掘系统包括壁行挖掘机，壁行挖掘机由挖掘臂、液压系统、电控柜、载板、移动管线架和自动控制系统组成；挖掘臂和液压系统安装在载板上，载板竖直放置于圈梁导轨上；载板上部与圈梁上底面导轨连接并安装有上导向轮，上导向轮上安装有电机、减速箱和刹车装置；载板下部与圈梁下底面导轨连接并安装有下导向轮，圈梁下底面导轨能够在挖掘臂工作时稳定壁行挖掘机；液压系统通过地面上的电源驱动为壁行挖掘机的挖掘臂提供动力，使壁行挖掘机在沉井底部能够径向取土；沉井井口有移动管线架固定壁行挖掘机的动力和控制电缆。

4.根据权利要求1所述的一种拼装沉井施工系统，其特征在于，沉井偏斜时，自动控制系统能够控制壁行挖掘机在沉井下沉缓慢侧加快挖掘速度；沉井正常下沉时，自动控制系统能够控制壁行挖掘机在井下均匀挖掘。

5.根据权利要求1所述的一种拼装沉井施工系统，其特征在于，所述出土系统包括龙门起重机、主吊钩、抓斗，所述龙门起重机两侧有悬臂，主吊钩和副吊钩能够移动到悬臂上；主吊钩安装在配备有绞车的游车上，作为沉井底部施工的起重设备，主吊钩的提升距离为龙门起重机高度和井筒开挖深度之和；抓斗安装在主吊钩上，作为沉井施工过程中的抓土设备。

6.根据权利要求5所述的一种拼装沉井施工系统，其特征在于，主吊钩能够安装液压抓斗抓取硬土。

7.根据权利要求5所述的一种拼装沉井施工系统，其特征在于，龙门起重机整体能够沿井壁环向转动。

8.根据权利要求1所述的一种拼装沉井施工系统，其特征在于，所述结构拼装系统包括龙门起重机、副吊钩、装配式管片吊具，副吊钩安装在电动葫芦上，作为井壁拼装的起重设备，副吊钩提升距离为龙门起重机高度；装配式管片吊具通过螺栓与装配式管片上的吊装孔相连，并通过配重构件调整装配式管片在吊装过程的垂直度。

9.根据权利要求1所述的一种拼装沉井施工系统，其特征在于，圈梁上设置定位点，用于测定刃脚偏斜率，沉井内安装有通风、照明、排水、供电、爬梯和瓦斯报警装置，沉井井口安装有固定管线架固定以上管线。

10.一种拼装沉井施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（A）进行场地平整和硬化，并在沉井井口施工锁口；当沉井穿过地下水位时，需先在沉井四周施工止水帷幕再施工锁口；

（B）在沉井井口安装龙门起重机和抓斗，用挖掘机和抓斗在井口挖掘刃脚组装空间，同时在刃脚安装位置铺设枕木垫块，将刃脚保护钢板放置在枕木垫块上，并暂时由锁口结构支撑刃脚保护钢板，焊接刃脚保护钢板，完成刃脚拼接；

（C）在刃脚保护钢板中放入钢筋笼，并放置预埋钢板，浇筑刃脚混凝土；待刃脚混凝土凝固后，在预埋钢板上安装型钢支座，在型钢支座上安放第一节管片，所述第一节管片下表面有预埋钢板，刃脚及管片调平后，将型钢支座与上下两侧预埋钢板焊接为一体；

（D）沉井管片与刃脚焊接完成后，将L形注浆管下放至圈梁中下部位置处，L形注浆管穿过刃脚朝向沉井外侧；绑扎钢筋并浇筑圈梁，使刃脚、圈梁及管片连接为整体；

（E）刃脚的两次浇筑完成后，在圈梁底部安装上轨道，圈梁下方一定距离处安装下轨道，上轨道和下轨道间距离能够容纳壁行挖掘机，将壁行挖掘机安装在上下轨道上；取出刃脚下方的枕木垫块，开始下沉作业，下沉过程中通过L形注浆管向管片外侧注入触变泥浆；

（F）井壁下沉过程中，龙门起重机上的抓斗在沉井中心范围抓土，壁行挖掘机沿着轨道径向清理刃脚周围的渣土至沉井中心范围，抓斗将土抓取出沉井，壁行挖掘机也能将抓斗范围内的硬土抓松，再由抓斗抓取至地面；

（G）随井壁在自重作用下逐渐下沉至一节管片的深度，壁行挖掘机暂停抓土工作，待井壁下沉基本稳定时，拼装下一节沉井管片；

（H）测量沉井的偏斜率，根据沉井的姿态进行纠偏作业；

（I）随着沉井管片不断下沉，重复步骤（F）-（H），直至所有管片稳定下沉至指定位置；

（J）将龙门起重机上的抓斗更换为吊钩，所述吊钩作为井底施工的起重设备；

（K）通过L形注浆管用水泥砂浆置换沉井外侧的触变泥浆；拆除壁行挖掘机和轨道；在沉井底部安装抗浮锚杆，绑扎钢筋、浇筑底板等井底施工作业，完成沉井施工。