[发明专利]一种适用于富水地层深大沉井开挖及压沉施工方法

说明书

本发明公开了一种适用于富水地层深大沉井开挖及压沉施工方法，涉及沉井施工技术领域，深大沉井开挖采用水上浮式平台开挖方法：在沉井内设置水上漂浮平台，水上漂浮平台通过浮箱调节施工高度，在平台上设置破泥装置将沉井内土体快速破碎切削，并采用吸泥装置将破碎土体抽出，可实现水下沉井快速开挖施工，在沉井外侧布置配重块，采用钢绞线连接配重块和沉井内侧壁，并在沉井顶部设置穿心千斤顶，通过穿心千斤顶反力作用对沉井施加向下作用力，促使沉井下沉。本发明能有效提高富水地区深大沉井水下开挖施工效率，同时所提出的沉井压沉方法构造简便，施工效率高，反压荷载大，可较好地解决深大沉井下沉困难问题。

技术领域

本发明涉及沉井施工技术领域，具体为一种适用于富水地层深大沉井开挖及压沉施工方法。

背景技术

随着我国桥梁、市政、水利等基础设施建设的蓬勃发展，沉井基础的尺寸逐渐朝着深大方向发展。例如句容水厂长江引水工程，为满足长距离取水需要，在长江堤坝以内设置两座圆形沉井作为长江取水管线的始发井，沉井深约48m，井体内径15m，为目前国内在建最深引水沉井。对于深大沉井基础而言，由于沉井直径更大，下沉深度更深，其下沉过程中所需要克服的下沉阻力更大，因此也更容易出现沉井下沉困难等问题。

在目前工程实践中，沉井下沉施工方法主要有顶部堆载法和锚碇/锚桩法，例如专利CN201410261230.3和专利CN201810679366.4均基于锚碇反力的思路提出了相应沉井促沉施工方法。但需要指出的是，采用锚碇或锚桩促沉施工方法需要较为准确地预估沉井下沉阻力以确定对应的锚碇或锚桩尺寸大小，且其施工较为复杂，需要专门施工机械配合。顶部堆载法主要适用于小尺寸沉井，对于深大沉井基础，过大的上部堆载具有极大的施工安全风险，需防止沉井结构的整体倾覆；且采用堆载法进行沉井下沉施工时，当需要增加下沉环数时需要重新按照卸载-堆载的流程进行，施工效率较低。此外，对于富水地区的沉井而言，沉井下沉需要进行水下土体开挖，如何提高水下土体开挖的施工效率也是工程人员所需要面对的问题。针对上述不足之处，需要设计一种可有效解决深大取水沉井下沉困难且适用于富水地层的深大沉井开挖及压沉施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于富水地层深大沉井开挖及压沉施工方法，以解决上述技术背景中的问题，通过主要部件完成环形支架的装配，并对衬砌管片内壁施加均匀分布的径向压力，从而保证在管片下部开口并施工隧道集水井的过程中整个盾构隧道的安全性与稳定性，以及人员通行、物料运输的便捷性；通过采用椭圆形截面的集水井，在环形支架的支撑作用下，对底部衬砌管片进行切割开口、土体加固、开挖、初期支护、模筑混凝土二次支护及养护，最终完成集水井的施工。特别地，该发明提出的环形支架及工作方法，同样适用于集水井设置在联络通道的一般情况。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于富水地层深大沉井开挖及压沉施工方法，所述施工方法包括以下步骤：

施工准备：做好施工场地“三通一平”工作，按照设计要求进行测量放线，确定沉井实际施工位置，并在施工场地上铺设砂石以及素混凝土垫层，使地表形成一定支撑强度，以保证沉井下沉过程的平稳性，不发生超允许差异沉降；

降水井施工：采用钻机在沉井周边设置一圈降水井降水井深度大于沉井最大设计下沉深度，以保证能有效降低井体内地下水位，降水井主要由沉淀管、带孔滤管及普通井管组成，底部为沉淀管，用于防止降水过程中水中杂质、异物将降水井淤堵，沉淀管上部为带孔滤管，为降水井的主要抽水部位，其上为普通井管，带孔滤管深度值主要根据场地地层土体渗透性而改变，场地地层土体为砂性土地层，带孔滤管深度取小值，反之场地地层土体为黏性土地层，带孔滤管深度取大值；

井体浇筑施工：在井体外壁进行涂蜡施工并配合触变泥浆减阻，以进一步降低井壁摩阻力值，同时通过沉井外侧的降水井进行降排水施工，降低井体内地下水位高度，增大结构有效重度，有效提高沉井下沉荷载，井体侧壁的施工流程主要包括架立内模、绑扎钢筋、架立外模及浇筑砼的过程，配合井体内挖土进程，重复上述流程可完成井体的浇筑工作；