一种沉井冲渣式出土系统及施工方法与流程

本发明属于建筑施工技术领域，尤其是涉及一种沉井冲渣式出土系统及施工方法。

背景技术：

随着建筑行业及现代化的不断发展，沉井在工业建筑、市政工程以及特定的建设工程中应用较为广泛。

沉井，是井筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，养护成型的结构。

现有的陆地施工常见的沉井出土方式为干式出土，即降水后对井内土方采用机械挖掘或局部人工挖掘的方式，采用吊装机具倒运至井外。此方法虽然具备传统工艺的成熟、稳妥，但在施工过程中机械使用率过高，费用消耗过大，扬尘及噪声污染严重，在出土吊装倒运过程中极易产生土方掉落等危险事故，造成机械的损伤，同时对施工人员存在安全隐患。

但是，若在沉井过程中采用冲渣式出土的施工方法，能够完全克服以上缺点，极大减少机械费用的支出、减少安全事故发生的概率，并有效提高施工效率，同时纯电力施工更加环保节能，带水作业无扬尘污染。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提供一种沉井冲渣式出土系统及施工方法；尤其是减少机械使用频率、安全稳定，并有效提高施工效率的一种沉井冲渣式出土系统及施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种沉井冲渣式出土系统，包括沉井本体、清水储存设备和沉淀设备，所述沉井本体内部设有泥浆泵，所述泥浆泵通过管路联通所述沉淀设备，所述沉淀设备内部包括沉淀层和上浮层，所述上浮层通过管路与所述清水储存设备联通，所述清水储存设备内部设有水泵，所述水泵通过管路与所述沉井本体联通。

进一步的，所述沉井本体顶部设有操作平台。

进一步的，所述沉井本体内部设有工字钢或c型钢，所述操作平台置于所述工字钢或所述c型钢上。

进一步的，所述沉井本体边缘处设有水枪。

进一步的，所述水枪数量为多个，所述水枪数量为偶数。

进一步的，本发明还提供一种沉井冲渣式出土施工方法，其特征在于：包括以下步骤，

s1.在沉井本体两侧分别设置清水储存设备和沉淀设备，在所述沉井本体内部安装泥浆泵，在所述清水储存设备内部安装水泵，通过管路将所述泥浆泵与所述沉淀设备联通，将所述沉淀设备与所述清水储存设备联通，将所述水泵与所述沉井本体联通；

s2.操作人员引入清水储存设备的水对所述沉井本体进行冲刷，使所述沉井本体内部的土体形成泥浆，所述泥浆被所述泥浆泵抽出，所述泥浆通过管路流入所述沉淀设备；

s3.所述泥浆进入所述沉淀设备沉淀后，所述沉淀设备上层的清水回流至所述清水储存设备。

进一步的，所述步骤s1还包括下述步骤，

s11.将所述泥浆泵固定在浮筒中央，使用吊车将所述泥浆泵吊运至所述沉井本体内正中央低洼处；

s12.在所述沉井本体的井壁制作过程中，预埋工字钢或c型钢，在所述工字钢或所述c型钢上方搭建操作平台，所述操作平台上方铺设跳板；

s13.在所述沉井本体边缘处安装高压水枪，将所述高压水枪吊运至井筒内部，安排多名操作人员分区进行冲渣作业，将控制箱安置于所述沉井本体内四周；

进一步的，所述步骤s2还包括，

s21.所述沉井本体下沉过程中，需由测量人员定时观测所述沉井本体的井壁倾斜情况；

进一步的，还包括步骤s4，

s4.所述沉井本体下沉到接近底标高时，在所述沉井本体的底梁下方砌筑砖垛。

进一步的，还包括步骤s5，

s5.对所述沉井本体进行封底。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明结构简单，操作方便，在沉井出土过程中，取消了传统的干式出土方式，采用湿法作业，在施工过程中，不使用大型挖掘机械，大大节约了施工成本及能源消耗，且有效避免了扬尘及噪声污染，资金投入少。同时改善了单纯依靠人工挖掘的方式，省时省力，施工周期短，施工效率高。

2、本发明在井壁制作过程中，预埋工字钢或c型钢，方便在后续的沉井出土过程中搭设操作平台，以保证后续出土操作平台的安全性。

3、本发明采用大功率泥浆泵，将泥浆抽至井外的沉淀设备，减小了安全隐患，且经沉淀后的水可重复利用，节能环保。

4、本发明可根据沉井直径大小及现场实际情况，合理分配使用水枪数量，对称冲刷下沉。冲渣过程为连续作业，冲渣后的井底泥浆润滑，沉井效率更高。在施工过程中，有专业人员及专业设备重点进行标高及垂直度的检测，可有效防止沉井倾斜。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图

图2是本发明实施例的操作平台搭设示意图

图3是本发明实施例的操作平台与泥浆泵的位置示意图

图中：

1、管路2、水枪3、水泵

4、清水储存设备5、浮筒6、泥浆泵

7、沉井本体8、沉淀设备81、上浮层

82、沉淀层9、操作平台

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

如图1所示，一种沉井冲渣式出土系统，包括沉井本体7、清水储存设备4和沉淀设备8。沉井本体7内部设有泥浆泵6，泥浆泵6通过管路1联通沉淀设备8，沉淀设备8内部包括沉淀层82和上浮层81，上浮层81通过管路与清水储存设备4联通，清水储存设备4内部设有水泵3，水泵3通过管路与沉井本体8联通。

如图2所示，沉井本体7顶部设有操作平台9，操作平台9上方设有跳板，方便操作人员施工。沉井本体7内部设有工字钢或c型钢，操作平台9置于工字钢或c型钢上。沉井本体7边缘处设有水枪2，水枪2为冲渣高压水枪，水枪2数量为多个，水枪2数量为偶数，水枪2将所述沉井本体7分为多个工作区域。图2所示的水枪2数量为四把，将沉井本体7分为四个工作区，可安排四名操作人员在各自工作区对称冲渣作业，施工效率高，且可有效避免沉井本体7的井壁在下沉过程中，造成大角度倾斜。

本发明还提供一种沉井冲渣式出土施工方法，包括以下步骤，

s1.在沉井本体7两侧分别设置清水储存设备4和沉淀设备8，在沉井本体7内部安装泥浆泵6，在清水储存设备4内部安装水泵3，通过管路1将泥浆泵6与沉淀设备8联通，将沉淀设备8与清水储存设备4联通，将水泵3与沉井本体7联通；

s11.将泥浆泵6固定在浮筒5中央，使用吊车将泥浆泵6吊运至沉井本体7内正中央低洼处；

s12.在沉井本体7的井壁制作过程中，预埋工字钢或c型钢，在工字钢或c型钢上方搭建操作平台9，操作平台9上方铺设跳板；

s13.在沉井本体7边缘处安装水枪2，将水枪2吊运至沉井本体7井筒内部，安排多名操作人员分区进行冲渣作业，将控制箱安置于沉井本体7四周；

s2.操作人员引入清水储存设备4的水对沉井本体7进行冲刷，使沉井本体7内部的土体形成泥浆，泥浆被泥浆泵6抽出，泥浆通过管路1流入沉淀设备8；

s21.沉井本体7下沉过程中，需由测量人员定时观测沉井本体7的井壁倾斜情况；

s3.泥浆进入沉淀设备8沉淀后，沉淀设备8上层的清水回流至清水储存设备4。

s4.沉井本体7下沉到接近底标高时，在沉井本体7的底梁下方砌筑砖垛。

s5.对沉井本体7进行封底。

为使技术特点更容易被清楚理解，以下结合附图对直径为14.4m，深度为20m的旋流井的施工方案作以详细说明：

在本实施例中，沉井本体7即为直径为14.4m，深度为20m的旋流井；清水储存设备4即为清水池；沉淀设备8即为泥浆沉淀池；水枪2选用冲渣高压水枪；泥浆泵6选用大功率泥浆泵。

一、施工前的准备工作：

1、搭设旋流井内的操作平台，操作平台可利用脚手架搭设，操作平台固定于旋流井井壁预埋的工字钢或者c型钢上。如图2所示。

2、安装冲渣高压水枪，清水池下放入水泵，并准备充足管路，连接清水池至旋流井，在旋流井附近制作降水井，降水井用来截流旋流井附近的水，方便旋流井沉降。

2.1安装22kw大功率水泵1台至浮筒上，需保障水泵插入泥浆中的深度，防止水位过低或过高时发生的空载、堵泵以及点击进水等事故。如图3所示。

2.2用吊车吊装泥浆泵进入旋流井内，安放位置于井内正中央，保障泥浆于旋流井中央汇聚，均匀排水沉降。

2.3旋流井井壁上方外延处安装冲渣高压水枪及泥浆泵的控制电箱，由专人负责指挥并观测沉井倾斜角度。

3、沉淀池可根据旋流井每次出土的土方量计算，体积宜为出土量的1.5-2倍，例如：旋流井每次出土的土方量约为900m³，则沉淀池的体积约为1400m³。沉淀池的形状宜为长方形，可保障泥浆充分沉淀及外运倒土条件。清水池体积为40m³，需保障冲渣高压水枪用水量充足。

4、降水井施工，根据现场地下水位以及季节性雨水，采用管井降水，井深30m，共计20眼，于旋流井井壁外5m周圈均匀分布。

二、冲渣出土施工过程

本实施例主要在定位好的坐标控制点制作旋流井的主体结构，待上部结构满足设计强度及规范要求后，进行下沉施工。包括以下步骤：

1、场地平整。

2、地基处理。

3、井身测量定位。

4、刃脚制作。

5、井筒分段浇筑。

6、冲渣出土：

6.1、在冲渣出土前先行组装泥浆泵，使其固定于两个浮筒中央，并用25t吊车吊运至旋流井井内正中央低洼处。

6.2、采用φ48*3.5mm的钢管搭设操作平台，固定于旋流井井内工字钢或c型钢上方，钢管搭接长度≥600mm，采用双扣件加固。操作平台钢管间距为1.0m，纵横交错并以斜杆加固，操作平台上方铺设工人行走的跳板若干以方便施工人员作业。

6.3、将冲渣高压水枪吊运至旋流井井筒内部，安排4名施工人员分区进行冲渣作业，控制箱安置于旋流井井内四周，方便作业人员操作。

6.4、作业人员通过冲渣高压水枪对旋流井井内土体冲刷，使土体以泥浆形式被泥浆泵抽出井外至沉淀池，在冲渣过程中，上层土体水含量较少需缓慢均匀冲刷，不得产生大块泥土，防止阻塞泥浆泵。而冲刷至下层土体时，由于土中含水率增高，冲刷后土质较容易稀松，施工进度加快。在冲渣高压水枪冲刷过程中，宜成扇形施工即由中心向外侧冲刷，泥浆会更加均匀，且饱水土体不宜整块塌落阻塞泥浆泵。

6.5、旋流井井筒下沉过程中，需由测量人员定时观测井壁倾斜情况，保障井壁四周高低差≤10cm，若发生倾斜过大时，应及时对井壁较高处加大冲刷量用以纠偏。由于冲渣法连续施工，下沉较快，夜间同样可以进行，不存在高空吊装相关的安全隐患，故每日旋流井理论沉降量为1-1.3m。该方法可不用考虑井底渗水等不良影响，但仍需控制地下承压水，使承压水水位低于井壁0.5m为宜。

6.6、泥浆抽至外侧沉淀池，经过自重沉淀后，上部杂质较少的清水回流至清水池，清水可重复利用进行冲渣，极大的节约了水资源。沉淀池中渣土，待旋流井井筒分段制作、下沉空隙，进行简单初步晾晒，于旋流井井筒下阶段、冲渣下沉前，运至施工现场外。

6.7、旋流井井筒下沉到接近底标高时，预留100mm，停止沉降，并于底梁下方砌筑砖垛，8h内连续沉降不超过100mm时，可进行直接封底。

7、封底。

三、注意后期养护及堵漏问题

本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明结构简单，操作方便，在沉井出土过程中，取消了传统的干式出土方式，采用湿法作业，在施工过程中，不使用大型挖掘机械，大大节约了施工成本及能源消耗，且有效避免了扬尘及噪声污染，资金投入少。同时改善了单纯依靠人工挖掘的方式，省时省力，施工周期短，施工效率高。

2、本发明在井壁制作过程中，预埋工字钢或c型钢，方便在后续的沉井出土过程中搭设操作平台，以保证后续出土操作平台的安全性。

3、本发明采用大功率泥浆泵，将泥浆抽至井外的沉淀设备，减小了安全隐患，且经沉淀后的水可重复利用，节能环保。

4、本发明可根据沉井直径大小及现场实际情况，合理分配使用水枪数量，对称冲刷下沉。冲渣过程为连续作业，冲渣后的井底泥浆润滑，沉井效率更高。在施工过程中，有专业人员及专业设备重点进行标高及垂直度的检测，可有效防止沉井倾斜。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。