专利名称：用于支撑沉井结构的外支撑体系的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种沉井结构的支撑体系，尤其是指在沉井施工中用于支撑沉井结构的外支撑体系。
背景技术：
沉井作为地下空间构筑物或高层建筑深基础或深基坑支护施工的一种结构，有其独特的工程应用条件范围。比如， 一般在较好的^^土地质条件下，可不采用沉井技术，而采用其它基坑施工技术方法则更为4更捷经济。然而在软土地区，由于地质疏松，稳定性差，承载力低，因此采用一般的基坑支护结构则将导致高昂的支护费用，同时导致施工的工期变长，此外，施工的风险也较大。采用沉井施工技术方法取代一般的基坑支护技术是工程界长期研究的方向性课题之一，而釆用沉井技术方案亦有其自身特殊的成本构成与施
工风险。为了降低工程成本和施工风险，申请号为200810026012.6、实用新型名称为《沉井结构及将沉井结构平稳准确沉入地面的方法》的实用新型专利就提供了一种非常的解决办法。
下面简单介绍上述实用新型专利的技术方案，如图l所示为上述技术方案的一种具体的实施例，沉井结构1的外部高位牛腿2通过活动垫块3支撑于千斤顶4之上，千斤顶4支撑于桩体5之上，以防止沉井结构1的不可控、不平衡、随机的自由下沉。千斤顶4被分成两批(第一批千斤顶和第二批千斤顶)，初始状态下全部的千斤顶4是处于伸长状态的。
第一次同时操作全部的千斤顶4缩短高度，沉井1 ^更实现了第一次可控下沉。为了实现沉井1的第二次下沉，操作第一批千斤顶缩短一定的高度，使其处于脱离支撑工作状态，此时由第二批千斤顶通过活动垫块支撑着沉井结
构；接着将第一批千斤顶之上的最高的1号垫块抽出，再恢复第一批千斤顶的伸长顶紧状态，使2号垫块顶紧牛腿接受荷载以支撑沉井结构。接着操作第二批千斤顶缩短一定的高度，使其处于脱离支撑工作状态，此时由第一批千斤顶通过活动垫块支撑着沉井结构；接着将第二批千斤顶之上的最高的1号垫块抽出，再恢复第二批千斤顶的伸长顶紧状态使2号垫块顶紧牛腿接受荷载以支撑沉井结构，达到全部的千斤顶共同接受荷载以支撑沉井结构，接着切割与拆除千斤顶顶杆四周的一段导向限位结构6,
此时，第二次同时操作全部的千斤顶缩短高度，沉井l便实现了第二次可控下沉。按照上述沉井结构1第二次下沉的方法步骤，如此循环操:作即可将沉井结构1安全、平稳、准确地下沉到预定的深度。
上述沉井技术方案虽然能够有效地降低基坑工程成本和沉井施工风险，但还是存在一定的缺陷。由于抽取活动垫块需在高空作业以及在沉井下沉时需要人工不断地切割拆除活动垫块周围的导向限位结构体，使得工人劳动强
度较大，不利于进一步加快施工速度。且沉井制作时因导向限位壁凸出而制作难度较大，投入材料较多，切割后不能回收利用，造成资源的浪费。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于支撑沉井结构的外支撑体系，这种外支撑体系在能够有效保证沉井结构的安全下沉情况下，不但能降低劳动强度与加快施工进度，而且还能回收利用施工材料，减少了资源的浪费。
为了解决上述技术问题，本实用新型用于支撑沉井结构的外支撑体系包括支撑牛腿，支撑牛腿固定在沉井结构外壁上；上支撑管柱，上支撑管柱沿竖直方向设置，其上端固定于支撑牛腿上，上支撑管柱包括若干节管柱节，
管柱节之间采用可拆卸的方式安装；下支撑管桩，下支撑管桩设置在土体中， 用于支撑沉井结构；以及千斤顶，千斤顶位于上支撑管柱与下支撑管桩之间， 其上端与上支撑管柱的下端接触，其下端位于下支撑管桩上。
本实用新型用于支撑沉井结构的外支撑体系中上支撑管柱被固定在位于 沉井结构外壁上的支撑牛腿上，上支撑管柱不接受荷载时被悬挂在支撑牛腿 上，这样使得施工人员可以在地面上缩短上支撑管柱的长度，从而使得沉井 结构安全下沉。相比施工人员在高空作业，本实用新型外支撑体系使得施工 人员在地面作业，可以降低施工人员的劳动强度。同时，由于上支撑管柱是 由釆用可拆卸的方式安装在一起的管柱节构成，在沉井结构下沉需要调整千 斤顶高度时，只需从上支撑管柱上拆卸一节管柱节即可，而且拆卸下的管柱 节还可以在下一工程中使用。相比现有的在高空抽取活动垫块、不断切割活 动垫块导向限位结构的作业方式，这种结构的支撑体系不但能够P争低施工人 员的劳动强度以及加快施工进度，而且还能回收利用一部分的施工材料，减 少了资源的浪费。
图l是现有的在沉井施工中沉井结构支撑装置示意图； 图2是本实用新型用于支撑沉井结构的外支撑体系的第一种实施方式的 结构示意图3是图2中构成上支撑体的管柱节与抱箍的局部放大示意图； 图4是图2中支撑牛腿的局部剖面放大示意图； 图5是图2中外支撑体系在施工时拆卸管柱节的示意图； 图6是图5中拆卸完管柱节后千斤顶恢复伸长的状态图； 图7是沉井结构被引导下沉到预定深度后的状态图；图8是图7中沉井结构下沉到位后分批浇筑混凝土承台的示意图9是施工结束且井外回填土方后沉井结构的状态图10是多层沉井结构情况下第 一层沉井结构的支撑体系的示意图;
图11是图10中支撑牛腿与沉井外壁之间的安装示意图12是第一层沉井结构下沉到位后的状态图13是第二层沉井结构及其外支撑系统的结构示意图14是图13中所示结构拆除一部分支撑牛腿后的结构图15是图13中所示结构拆除所有支撑牛腿后的结构图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式
对本实用新型用于支撑沉井结构的 外支撑体系及其施工方法作进一步详细说明。
如图2所示，本实用新型用于支撑沉井结构的外支撑体系包括支撑牛腿 15、上支撑管柱ll、下支撑管桩14以及千斤顶13;支撑牛腿15固定在沉井 结构10的外壁上；上支撑管柱11沿竖直方向设置，其上端固定于支撑牛腿 15上，下支撑管桩14设置在土体中；千斤顶13位于上支撑管柱11与下支撑 管桩14之间，千斤顶13受力时，其上端与上支撑管柱11的下端接触，其下 端位于下支撑管桩14上。
上支撑管柱11由若干节管柱节100构成，管柱节100与相邻管柱节之间 采用可拆卸的方式安装在一起。如图3所示为管柱节的一种实施方式。管柱 节100包括柱体111以及固定在柱体111两端的法兰112，在法兰112上设有 供螺栓113穿过的通孔(图中未示出)，相邻法兰112之间通过螺栓113紧固， 如此即可实现管柱节100之间的可拆卸式安装。当然，管柱节100之间的可 拆卸式安装方式并不限于图3中所示的方式，其还可以采用其他方式安装， 例如通过螺紋配合实现可拆卸式安装。如图3所示，为了提高本实用新型外支撑体系的稳定性，在沉井结构IO 的外壁上设置有管柱抱箍支撑体101,管柱抱箍支撑体101的一端固定在沉井 结构10的外壁上，另一端固定在上支撑管柱11上，两个半圓形抱箍^t包住柱 体lll，半圓形抱箍通过螺栓102紧固以实现与上支撑管柱的固定。管柱抱箍 支撑体101可以通过多种方式安装在沉井结构10的外壁上，例如本实施例中 的管柱抱箍支撑体101是在构建沉井结构10时即将管柱抱箍支撑体101预设 在沉井结构10的外壁上，待混凝土凝固后，管柱抱箍支撑体101就被固定在 外壁上。还可以通过在沉井结构IO外壁上钻孔的方式将管柱抱箍支撑体101
安装固定在外壁上。或者在沉井结构外壁上设有预埋件，该预埋件采用金属
材料制成，安装管柱抱箍支撑体101时，可直接将管柱抱箍支撑体焊接到预
埋件上。
如图3所示，为了进一步提高外支撑体系的稳定性，在安装管柱抱箍支 撑体101时，在相邻的两根上支撑管柱11之间还设置有水平拉杆116,水平 拉杆116的两端分别固定在相邻的上支撑管柱11上。水平拉杆11的安装也可 以通过安装在管柱抱箍支撑体上的方式安装，例如如图3中借助管柱抱箍支 撑体101来安装固定。
如图4所示，支撑牛腿15固定于沉井结构IO的外壁上，在本实施例中， 支撑牛腿15与沉井结构10 —体成型，并且在浇筑支撑牛腿15时，在支撑牛 腿15内预设有预埋紧固件，该预埋紧固件包括一端带有弯勾以及另一端带有 外螺紋的钢筋151，带有弯勾的部分被埋在支撑牛腿15内，带有外螺紋的部 分露出支撑牛腿15。在安装上支撑管柱11时，上支撑管柱11上端管柱节一 端的法兰112穿过钢筋151后，钢筋151带有外螺紋的一端与螺母152配合 即可将上支撑管柱11安装在支撑牛腿15上。当然，将上支撑管柱ll安装到 支撑牛腿15上并不限于本实施例中给出的具体方式，也可通过其他方式安装。 为了提高施工安全度，防止支撑牛腿15沿沉井结构10外壁面处因应力过大而断裂，在支撑牛腿15与沉井结构10外壁之间设有用于提高支撑牛腿15抗 剪切强度的斜拉杆105，斜拉杆105的一端固定在支撑牛腿15内，其另一端 固定在沉井结构10外壁内，斜拉杆105与沉井结构10外壁形成一夹角。在 本实施例中，斜拉杆105的两端被直接浇筑到沉井结构10外壁内和支撑牛腿 15内。
接下来说明书本实用新型用于支撑沉井结构的外支撑体系的施工方法。 施工开始时，首先是构建沉井结构的外支撑体系。
在沉井结构IO所要下沉的土体周围设置下支撑管桩11，待下支撑管桩 14设置完成后，在地面上构建沉井结构10，并在沉井结构10外壁上i殳置支 撑牛腿15，将上支撑管柱11的上端固定在支撑牛腿15上；其次在上支撑管 柱11与下支撑管桩14之间设置千斤顶13，千斤顶13处于伸长状态，千斤顶 13顶紧上支撑管柱11的下端接受沉井结构IO传递来的荷载。
待外支撑体系构建完成后就可以在井内挖土施工并不断引导下沉沉井结 构。下面讲述如何安全有效地引导下沉沉井结构。
在沉井内施工直到需要沉井结构10下沉时，全部千斤顶13向下收缩一 个行程，引导沉井结构IO下沉一个行程；再次在井内施工直至需要再次下沉 沉井结构10，操作其中一部分千斤顶13微量缩短以脱离荷载，拆除与其接触 的上支撑管柱11最下端的一节管柱节100，操作千斤顶13恢复伸长顶紧状态 以重新接受荷载，如图5和图6中所示的状态。接着操作剩余另一部分千斤 顶13微量缩短以脱离荷载，拆除与其接触的上支撑管柱11最下端的一节管 柱节IOO，操作千斤顶13恢复伸长顶紧状态以重新接受荷载。在操作时微量 缩短一部分千斤顶13后，要保证剩余部分千斤顶13能够安全有效地支撑沉 井结构10。在操作时，优选每次选取50%的千斤顶13,并且需要间隔选取千 斤顶13。然后操作全部千斤顶13向下收缩一个行程，引导沉井结构10第二 次下沉一个行程。按照第二次下沉的方法重复操作即可将沉井结构IO连续下沉到预定深度，如图7所示的状态。优选地，所述管柱节100的长度相等， 这样可以保证每次下沉的高度一致，方便施工人员控制井内施工进度。
分批拆除千斤顶，分批浇筑混凝土承台17，直至全部的千斤顶拆除完毕，
全部的混凝土承台n浇筑完毕。如图8所示，首先在第一批拆除千斤顶的支
撑牛腿15与下支撑管桩14之间浇筑混凝土承台17,用第二批的千斤顶支撑 沉井结构IO。如图9所示，待第一批混凝土承台17浇筑完毕且满足强度后， 取出第二批千斤顶，并在支撑牛腿与下支撑管桩之间浇筑混凝土承台17。如 此就可在取出全部的千斤顶的同时浇筑完全部的混凝土承台。
上述施工方法一般是用于沉井结构高度比较低的情况下，对于沉井结构 高度达到几十米的情况下，很显然沉井重心较高且对地基的承载力要求较高， 使用上述一次性制作一次性下沉的方法显然会加大施工危险性，本实用新型 对上述施工方法进行了改进以使其能够满足高度比较高的沉井结构的下沉施 工。这种施工方法主要是分层次构建沉井结构且分层次下沉，为了名又述的方 便，将与第一层沉井结构相关的装置的名称前加"第一"，将与第二层沉井结 构相关的装置的名称前加"第二"，例如"第一上支撑管柱，，和"第二上支撑 管柱"，其实两者在结构上是完全相同的。下面详细说明多层沉井结构的施工 方法。
如图10所示，首先构建第一层沉井结构，其构建过程与上述一次下沉过 程一样。同时，如图11所示给出了另外一种支撑牛腿结构，相比上一种一体 成型的支撑牛腿结构，在本实施例中的支撑牛腿结构比较适合多层沉井结构 施工。在构建沉井结构过程中在沉井结构10'的外壁上i殳有预埋件18，再将支 撑牛腿15'安装到预埋件18上。这种安装可通过焊接的方式安装。或者通过 可拆卸的方式安装到预埋件18上，采用可拆卸的方式安装可以加快施工进度。
接着在沉井内施工直到需要第一层沉井结构IO'下沉时，全部千斤顶13 向下收缩一个行程，引导第一层沉井结构IO'下沉一个行程；再次在井内施工直至需要再次下沉第一层沉井结构10',操作其中一部分千斤顶13微量缩短 以脱离荷载，拆除与其接触的第一上支撑管柱ll'最下端的一节管柱节100, 操作千斤顶恢复伸长顶紧状态以重新接受荷载。接着操作剩余另一部分千斤
顶13微量缩短以脱离荷载，拆除与其接触的第一上支撑管柱ir最下端的一
节管柱节100，操作千斤顶13恢复伸长顶紧状态以重新接受荷载。然后全部 千斤顶13向下收缩一个行程，第一层沉井结构10'第二次下沉一个行程。按 照第二次下沉的方法重复操作即可将第一层沉井结构IO'下沉到预定深度，如 图12所示的状态。
如图13所示，再在第一层沉井结构10'上构建第二层沉井结构10"，并在
第二层沉井结构io"外壁上设置第二支撑牛腿15"，将第二上支撑管柱ir的
上端固定在第二支撑牛腿15"上。如图14所示，操作其中一部分千斤顶13微 量缩短以脱离荷载，拆除与其接触的第一支撑牛腿15',操作千斤顶恢复伸长 顶紧状态，顶紧第二上支撑管柱ll"下端以重新接受荷载；操作剩余另一部分 千斤13顶微量缩短以脱离荷栽，拆除与其接触的第一支撑牛腿15',才喿作千 斤顶13恢复伸长顶紧状态，顶紧第二上支撑管柱ll"下端以重新接受荷载； 在操作时，优选每次选取50%的千斤顶13，并且需要间隔选取千斤顶13。这 时全部的第一支撑牛腿15'被取出，全部千斤顶13均与第二上支撑管柱11" 接触并接受荷载，如图15所示的状态。
接着在沉井内施工，待需要第二层沉井结构IO"下沉时，全部千斤顶向下 收缩一个行程，第二层沉井结构IO"下沉一个行程；然后4姿照第一层沉井结构 10'下沉的方法即可将第一层沉井结构10'和第二层沉井结构IO"—起下沉到预 定位置。
按照第二层沉井结构的施工方法可以将需要的任意高度的沉井结构分层 次建造分多次下沉到预定位置。在这里要说明的是，最后一层沉井结构下沉 到位后，需要分批拆除千斤顶，分批浇筑混凝土承台17,直至全部的千斤顶拆除完毕，全部的混凝土承台17浇筑完毕。优选地，最后一层的沉井结构外 壁上的支撑牛腿最好是与沉井结构一体成型，都是釆用钢筋混凝土浇筑制作 而成，这样比较适合永久性埋在地下。
以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定 本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化， 仍属本实用新型所涵盖的范围。
权利要求1.一种用于支撑沉井结构的外支撑体系，其特征在于，其包括支撑牛腿，支撑牛腿固定在沉井结构外壁上；上支撑管柱，上支撑管柱沿竖直方向设置，其上端固定于支撑牛腿上，上支撑管柱包括若干节管柱节，管柱节之间采用可拆卸的方式安装；下支撑管桩，下支撑管桩设置在土体中，用于支撑沉井结构；以及千斤顶，千斤顶位于上支撑管柱与下支撑管桩之间，其上端与上支撑管柱的下端接触，其下端位于下支撑管桩上。
2. 如权利要求1所述的用于支撑沉井结构的外支撑体系，其特征在于， 还包括位于沉井结构外壁上的管柱抱箍支撑体，管柱抱箍支撑体的一端固定 在沉井结构的外壁上，另一端固定在上支撑管柱上。
3. 如权利要求1所述的用于支撑沉井结构的外支撑体系，其特征在于， 还包括用于分担支撑牛腿荷载的斜拉杆，斜拉杆的一端固定在支撑牛月逸上， 其另一端固定在沉井结构外壁上，斜拉杆与沉井结构外壁形成一夹角。
4. 如权利要求1所述的用于支撑沉井结构的外支撑体系，其特征在于， 所述沉井结构外壁上设有预埋件，支撑牛腿安装固定在该预埋件上。
5. 如权利要求l所述的用于支撑沉井结构的外支撑体系，其特征在于, 所述支撑牛^E与沉井结构一体成型。
6. 如权利要求l所述的用于支撑沉井结构的外支撑体系，其特征在于， 还包括水平拉杆，水平拉杆的两端分别固定在相邻的两根上支撑管柱上。
7.如权利要求l所述的用于支撑沉井结构的外支撑体系，其特征在于， 所述管柱节包括柱体以及固定在柱体两端的法兰，相邻法兰之间通过螺栓紧 固。
专利摘要本实用新型用于支撑沉井结构的外支撑体系包括固定在沉井结构外壁上的支撑牛腿；沿竖直方向设置的上支撑管柱，其上端固定于牛腿上，上支撑管柱包括若干节管柱节，管柱节之间采用可拆卸的方式安装；设置在土体中用于支撑沉井结构的下支撑管桩；以及位于上支撑管柱与下支撑管桩之间的千斤顶，其上端与上支撑管柱的下端接触，其下端位于下支撑管桩上。相比现有的在高空抽取活动垫块、不断切割活动垫块导向限位结构的作业方式，这种结构的支撑体系不但能够降低施工人员的劳动强度以及加快施工进度，而且还能回收利用一部分的施工材料，减少了资源的浪费。
文档编号E02D23/00GK201433398SQ20092005923
公开日2010年3月31日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者丁慈鑫, 丁树东 申请人:丁慈鑫;丁树东