[发明专利]超大型深水台阶型沉井及其取土策略与施工方法

说明书

本发明公开了一种超大型深水台阶型沉井，包括：下层沉井和上层沉井，所述下层沉井和上层沉井形成中心轴线重合的下大上小的阶梯型结构，所述下层沉井高度为上层沉井高度的1.8～2.2倍，超大型深水台阶型沉井两端为圆弧形结构，超大型深水台阶型沉井终沉到位后，下层沉井顶面位于泥面之下，上层沉井顶面位于水面。本发明还公开了一种超大型深水台阶型沉井的取土策略与施工方法，沉井下沉采取边取土边在沉井井壁中浇筑混凝土的下沉方式。本发明的台阶型沉井及取土策略与施工方法在保证可实施操作的前提下，实现在实施过程中各个工序转换相对操作简便，缩短了在桥梁建造过程中关键线路上的工期，提高了沉井下沉施工的工作效率。

技术领域

本发明涉及沉井基础施工技术领域。更具体地说，本发明涉及超大型深水台阶型沉井及其取土策略与施工方法。

背景技术

在桥梁施工领域，采用沉井作为桥梁基础的应用越来越多，尤其是在跨江或跨海的超大跨径桥梁施工中，沉井基础因其自身结构的稳定性、卓越的承载能力和对复杂地质条件较强的适用能力成为主墩或锚碇基础的首选。

水中沉井基础平面结构多为矩形或圆端矩形，竖向一般上下相同。随着对桥梁基础的承重能力要求越来越高，沉井基础的尺寸也越来越大。传统的沉井基础上下断面相同，增大沉井尺寸，必然会减小水域的过水断面，从而加大水流对桥墩基础的冲刷效应；此外，增大沉井结构尺寸，沉井重量必然增加，一方面增加了建造桥梁的材料成本，一方面也加大了施工难度。

发明内容

本发明的一个目的是提供超大型深水台阶型沉井及其取土策略与施工方法，针对沉井施工所处复杂地层，给出了一种创新的沉井结构及施工方法，增大了水中台阶型沉井的适应性，施工上易于操作，且提高了沉井下沉施工的作业效率。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种超大型深水台阶型沉井，包括：下层沉井和上层沉井，所述下层沉井和上层沉井形成中心轴线重合的下大上小的阶梯型结构，所述下层沉井高度为上层沉井高度的1.8～2.2倍，台阶型沉井两端均为圆弧形结构，台阶型沉井终沉到位后，下层沉井顶面位于泥面之下，上层沉井顶面位于水面。

优选的是，下层沉井和上层沉井均由外侧的井壁和内部均匀分布的多个井孔组成，所述下层沉井和上层沉井的井孔上下贯通对应。

优选的是，所述井壁为中空结构，在沉井下沉过程中填充混凝土，所述沉井最下端为刃脚结构，所述沉井在刃脚结构的上方9～15m处设置剪力键结构。

本发明还提供了一种超大型深水台阶型沉井的取土策略与施工方法，包括如下步骤：

1)预开挖：在台阶型沉井浮运至施工现场前，先将台阶型沉井墩位处的土层挖除，使得台阶型沉井墩位处的泥面标高降低；

2)下层沉井下沉：预制完成的下层沉井浮运至台阶型沉井墩位处，注水着床后，依靠自重下沉；

3)第一次夹壁混凝土浇筑：在下层沉井顶面布置施工平台并按照施工设备，进行第一次水下浇筑夹壁混凝土至设定位置，下层沉井依靠自重再次下沉，同时拆除施工平台及施工设备；

4)下层沉井第一次接高：在下层沉井上接高上层沉井至设定高度，并在上层沉井外侧接高相同高度的临时外壁，临时外壁与上层沉井恰好配合形成与下层沉井结构完成相同的结构；

5)第一次取土下沉：第一次接高后，在接高的沉井顶面安装取土设备，进行第一次取土下沉；

6)第二次夹壁混凝土浇筑：第一次取土下沉到位后，抽干井壁内的压载水，干浇筑夹壁混凝土至设定高度，沉井依靠自重再次下沉；

7)第二次取土下沉：第二次夹壁混凝土浇筑完成后，第二次取土下沉；