本发明属于地下工程施工技术领域，涉及一种沉井自动下沉装置及施工方法。
背景技术：
沉井施工是先在地面制作一个无底筒体结构物（沉井），然后在沉井井壁的围护下从井内取土，使沉井在自重作用下不断下沉，达到设计标高位置，然后进行封底。沉井主要应用于桥梁基础、污水进水泵站、顶管工作井、设备基础等。
沉井施工方法目前主要有以下三种。
机械挖掘法
通过小型挖掘机挖掘配合吊斗调运土方法对沉井内土方进行取土，该方法的的缺点对施工场地要求高，工作效率低，施工速度慢，适用于无地下水作业环境。
人工高压水枪冲水法
通过人工高压水枪冲水，再用污泥泵排泥取土，该方法的缺点是机械化程度低，需要大量工人在工作面作业，施工环境恶劣，施工危险较大，适用于无地下水作业环境施工。
蛙人带水作业
在地下水异常丰富且无人工降水条件时，采用蛙人下水冲土，吸泥机吸泥的方法施工，该方法技术难度高，效率低，施工危险性非常大。
在实际施工中，以上几种方法均有一定的弊端，在施工成本、施工进度、安全风险控制等方面都有较大的改善空间。
技术实现要素：
本发明目的是为避免上述沉井下沉施工技术所存在的不足，提供一种自动化施工机械及施工方法，提高施工机械化程度，减少低效操作，降低安全风险。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明沉井自动化下沉装置特点是：所述装置由工作框架结构、高压水冲系统、污泥输送系统、电气控制系统组成。
所述工作框架结构由工作平台1、竖向连接架4、电动旋转滚轮5、下部工作架6、潜水电动切泥刀片8、潜水搅拌器9组成。所述竖向连接架由可调螺杆3与工作平台连接，通过调整螺杆伸缩量调整竖向连接架的竖向高度，所述电动旋转滚轮5设置在下部工作架与竖向连接架之间，由电气控制系统进行控制，可以驱动下部工作架6沿沉井竖向中心线转动。
所述高压水冲系统，由进水管11、增压水泵12、压力水管13、万向旋转接头14、切泥高压水喷嘴15、纠偏高压水喷嘴16组成，所述纠偏高压水喷嘴的喷水方向可沿水平方向和竖直方向摆动，在电气控制柜内设置独立控制开关控制喷嘴启闭及摆动方向。
所述污泥输送系统，由吸泥管17、污泥泵18、污泥输出管19组成。
所述电气控制系统由电气控制柜、控制电路、沉井姿态数据采集器组成。
本发明沉井下沉施工方法的特点是按如下步骤操作：
步骤a、安装装置，调节螺杆使下部工作架与地面接触；
步骤b、打开切泥高压水喷嘴→启动增压水泵→启动潜水电动切泥刀片；
步骤c、启动电动滚轮，驱动下部工作架转动→启动潜水搅拌器→启动污泥泵，进行排泥下沉→调整并固定螺杆，控制下沉速度；
步骤d、可选的，沉井下沉出现偏差时，沉井姿态数据采集器将数据传入控制柜，控制系统关闭切泥高压水喷嘴，单独启动纠偏高压水喷嘴调整切土方位直至沉井姿态调整到正常，关闭纠偏高压水喷嘴并开启切泥高压水喷嘴；
步骤e、沉井终沉阶段，调整螺杆提升竖向连接架，控制终沉速度及续沉沉降量，完成沉井下沉作业。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明设置了高压水喷嘴及潜水电动切泥刀片同时进行切泥工作，施工效率高，对土质适应性强；
本发明设置了污泥输送系统进行土方外运，机械化程度高，人工操作少，出土效率高；
本发明设置了纠偏高压水喷嘴对沉井进行自动化纠偏，纠偏及时简易，降低出现工程事故的概率；
本发明所述的施工方法无需工人在作业面操作，在有水及无水作业环境中均可使用，大大降低了施工强度和施工风险；
本发明多种功能综合，最大限度提高了施工效率、降低了施工成本。
附图说明
图1为本发明的立面图。
图2为本发明的工作平台部位水平剖面图。
图3为本发明的电动旋转滚轮部位水平剖面图。
图4为本发明的下部工作架上方水平剖面图。
图5为本发明的下部工作架下方水平剖面图。
图中标记说明：1工作平台、2工作平台支撑、3伸缩螺杆、4竖向连接架、5电动旋转滚轮、6下部工作架、7横向限位件、8潜水电动切泥刀片、9潜水搅拌器、10螺旋锥头、11进水管、12增压水泵、13压力水管、14万向旋转接头、15切泥高压水喷嘴、16纠偏高压水喷嘴组成、17吸泥管、18污泥泵、19污泥输出管、20电气控制柜、21沉井井壁。
具体实施方式
本实施例中的沉井自动下沉装置，利用高压水喷嘴15冲土及潜水电动切泥刀片8切土共同作用的方法将沉井内部的原状土转化为泥浆，通过下部工作架6的转动扩大切土范围，潜水搅拌器9转动将泥水混合均匀，由污泥泵18抽离工作面，由污泥输出管19输送到井外；
本实施例中沉井下沉高度及纠偏通过控制系统对采集的沉井标高、沉井倾斜数据经分析后对各电气设备进行自动化控制来实现。
本实施实施例下部工作架的作业范围，通过竖向连接架上端的可调螺杆调节，需要加大沉井下沉速度时下放螺杆，需要减少沉降量或降低沉井下沉速度时提升螺杆。
具体施工时，竖向连接架作成节段状，在平台上设置吊孔，在螺杆伸缩量不能满足时，对竖向连接架进行加长或缩短。
具体施工时，污泥泵20在无水作业环境中，采用普通型；在带水作业环境中，采用潜水型，可在水下工作，或放置于工作平台上。
本实施例中沉井下沉方法按如下步骤操作：
步骤a、安装装置，调节螺杆使下部工作架与地面接触；
步骤b、打开切泥高压水喷嘴→启动增压水泵→启动潜水电动切泥刀片；
步骤c、启动电动滚轮，驱动下步工作架转动→启动潜水搅拌器→启动污泥泵，进行排泥下沉→调整并固定螺杆，控制下沉速度；
步骤d、可选的，沉井下沉出现偏差时，沉井姿态数据监测采集器将数据传入控制柜，控制系统关闭切泥高压水喷嘴，单独启动纠偏高压水喷嘴调整切土方位直至沉井姿态调整到正常，关闭纠偏高压水喷嘴并开启切泥高压水喷嘴；
步骤e、沉井终沉阶段，调整螺杆提升竖向连接架，控制终沉速度及续沉沉降量，完成沉井下沉作业。
具体施工中，下部工作架的旋转速度及压力水泵的水压值的设定通过对沉井初沉阶段的下沉数据分析后确定。
具体施工中，高压水喷嘴的启停由控制系统根据沉井姿态数据进行调整，数据采集方式根据现场条件采用手动输入或设置监测仪进行同步自动输入。