外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法与流程

本发明属于市政沉井工程，涉及外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法。

背景技术：

1、沉井是一种在地面上制成的、上下均敞口的空心井筒状结构，通过去除井下及井筒内的土体，依靠自重或配以助沉措施使之沉到地下某一深度，属于一种地下构筑物。沉井基础具有承载能力强、整体性好、兼具施工围堰等特性，沉井埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载，沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水结构物，下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，简化了施工，但沉井的施工对于技术要求非常高。在施工过程中离不开能源的支持，能源的利用过程中必须紧紧围绕可持续发展理念，在生态环境污染日益严重的形势面前，为了优化能源消费结构，改善大气环境，我们可以选择天然气这种清洁、高效的生态型优质能源和燃料，液化天然气(lng)是天然气的液态形式，选择液化天然气比选择气态天然气具有更多的优点，在发电中，天然气的热能利用率可达55％，高于燃油和煤，可以经济高效地利用液化天然气(lng)。沉井施工是先在地表制作成一个井筒状的结构物，然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构。

2、沉井被广泛应用于市政、桥梁等的基础，普通沉井在水下经过长时间的作用会发生一定的侵蚀作用，水下环境中水流会对沉井施工产生不利影响，此环境下沉井的建设是一个非常困难的过程，主要体现在施工工艺和质量控制方面均需要考虑地下水带来的不利影响。

技术实现思路

1、针对水下环境中沉井设计施工存在的不足，本发明提供了外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法。本发明是从水下环境建造圆形工作井的安全及用途出发，提出了采用玻璃钢夹砂管与工作井结构同步设计实施的理念，并在工作井结构体系中引入玻璃钢夹砂管和沉井共同施工的工艺。利用本发明可以运用玻璃钢夹砂管在内外侧起到模板支护作用，同时玻璃钢夹砂管起到更好的防渗作用，采用预填骨料混凝土进行施工，可在钢筋绑扎环节铺填骨料，灌浆养护成型即可，保证混凝土的施工强度，提高施工效率；另外最重要的是玻璃钢夹砂管可以解决沉井在水下环境中的腐蚀问题，还能起到防渗防漏防老化的作用。作为地下环境中沉井设计施工新方法，不仅安全可靠、技术理念先进，而且施工效率高效。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法，主要包括以下步骤：(一)圆形工作井的功能需求设计，包括：收集相关资料，确定满足井内作业要求的平面尺寸、深度及工作井封底的处理方式；(二)选择适当的玻璃钢夹砂管道，用其作为模板进行预制混凝土管片单元；(三)沉井施工场地的前期准备工作，进行场地的整平处理，选择合适的施工方案；(四)预留出玻璃钢夹砂管道的位置，并在玻璃钢夹砂管预留出孔洞；(五)将预制的预填骨料混凝土管片单元运输到达沉井现场，按照设计制定的施工方案将沉管预制件运输到指定的位置，进行施工准备；(六)将玻璃钢夹砂管下放，实施第一次下沉施工，使玻璃钢夹砂管在刃脚作用下同时下沉，沉井分节下沉施工包括下沉准备、观测、纠偏、分节下沉至设计标高、核对标高；(七)临边防护施工：在圆形工作井围护结构沉井施工浇筑时设置预埋件，临边防护通过螺栓与预埋件连接；(八)圆形工作井方开挖：沉井施工过程中，水上部位土方直接开挖，水下部分土体，采用高压水枪松土、液压抓斗挖土或泵吸反循环工艺挖土；(九)所下降到离地面一定距离时，实施沉井后续下沉施工，当一段玻璃钢夹砂管用完之后，玻璃钢夹砂管道采用承插式连接，连接处并进行密封处理，每段连接处上侧钢筋布置的过程中设置一层辅助下沉钢筋，不断增加沉井的下沉深度，依次施工至预定深度；(十)圆形工作封底：为满足后续施工需要，采用混凝对圆形工作井封底处理先采用素混凝土处理抗浮稳定，后采用钢筋混凝土连接沉井墙体。

3、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

4、本发明提供了外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法，解决了沉井在水下环境中容易腐蚀老化的问题，防止水流的渗入，增加了沉井的使用寿命，保证沉井的强度，同时还能保证施工速度。本发明技术理念先进，提出了采用玻璃钢夹砂管与工作井结构同步设计实施的理念，既克服了水下地层施工困难和安全风险的问题，同时可以把内层和外层的玻璃钢夹砂管当做混凝土的模板使用，作为模板进行混凝土的预制，减少了模板的使用，使用玻璃钢夹砂管以达到极好的防渗防腐蚀效果。围护结构中引入玻璃钢夹砂管，玻璃钢夹砂管具有质量轻、强度高、耐腐蚀性强、耐热性和抗冻性好的特点，玻璃钢夹砂管把混凝土井身包围，隔断混凝土井身与外界的接触，发挥玻璃钢夹砂管自身的特点，配合钢筋混凝沉井共同构成工作井围护结构使用，可有效发挥材料的力学性能，提供足够的强度，保证工作井功能的发挥，为沉井设计施工提供了一套安全可靠的标准化实施技术，安全可靠，经济适用。

技术特征：

1.外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法，包括管片单元(5)，管片单元(5)由预填骨料混凝土(7)、玻璃钢夹砂管(8)与辅助下沉钢筋(11)整体浇筑成形，多个管片单元(5)拼接装配成沉井结构，其特征在于：管片单元(5)外侧设有螺栓孔贯通的孔道(1)与卡槽(2)，所述螺栓孔贯通的孔道(1)通过螺栓对多个管片单元(5)进行水平方向上进行固定连接，所述卡槽(2)通过纵向连接件对多个管片单元(5)进行竖直方向上进行固定连接，管片单元(5)的内部设有剪力棒插孔(4)；

2.根据权利要求1所述的外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法，其特征在于：每段所述玻璃钢夹砂管(8)预留出一定位置的孔洞，利用其尺寸进行模板预制，与预制管片共同进行下沉施工。

3.根据权利要求1所述的外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法，其特征在于：所述沉井结构的沉入端设有刃脚，刃脚与水平方向呈一定角度，并让其与玻璃钢夹砂管(8)粘合。

4.根据权利要求3所述的外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法，其特征在于：所述刃脚施工的钢筋布置过程中设置两层直径较大的辅助下沉钢筋(11)，使其贯穿内外层玻璃钢夹砂管(8)的预留孔洞，孔洞处的缝隙通过环氧树脂进行填充；玻璃钢夹砂管(8)底部涂抹有化学粘合剂，沉井结构内侧玻璃钢夹砂管(8)在外侧进行涂抹化学粘合剂，外侧玻璃钢夹砂管(8)在内侧进行涂抹化学粘合剂，在混凝土表面使用粘结强度大而又耐蚀性强的树脂作为底漆进行涂涮并固化，让其渗透到混凝的微孔。

5.根据权利要求1所述的外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法，其特征在于：所述沉井结构下沉到设计位置后，通过橡胶塞(10)将横向预留孔道及纵向预留孔道注浆封闭，避免其他物质进入。

6.根据权利要求1所述的外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法，其特征在于：所述预填骨料混凝土(7)在建造时，在浆体中添加玻璃纤维等增强剂，使其更接近于玻璃钢夹砂管的收缩系数。

7.根据权利要求1所述的外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法，其特征在于：所述步骤(五)的环管片两侧均环向预埋有若干卡槽(2)，相邻两环管片之间通过若于连接件纵向连接，连接件两端分别扣入相邻两环管片对应的卡槽(2)内，相邻所述的环管片通过弯曲螺栓连接，管片竖向预埋有裸露于其外部的剪力棒、与剪力棒插接适配的剪力棒插孔(4)，以及与插孔垂直连通的注浆口(3)。

9.根据权利要求7所述的外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法，其特征在于：步骤所述(六)在沉井外部地面及井壁顶部四周设置纵横十字中心控制线、水准点，以控制沉井位置和标高，时刻观测沉井的下沉量及垂直高度，定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测，发现倾斜及时纠偏，使偏差控制在允许范围内。

技术总结
本发明涉及外加玻璃钢夹砂管的混凝土圆形沉井结构与施工方法，属于市政沉井工程技术领域，包括如下步骤：步骤一：圆形沉井的功能需求设计；步骤二：定制玻璃钢夹砂管道，并在玻璃钢夹砂管预留出孔洞，预制管片单元。本发明有效解决混凝土不易浇筑、振捣等难题，在灌浆料中通过添加玻璃纤维等增强剂来增强混凝土的强度和收缩性能，同时采用装配方式加快施工速度；另外该玻璃钢夹砂管可以大大减少水对沉井的腐蚀侵蚀作用，内外层使用玻璃钢夹砂管可以避免混凝土与外界的接触达到抗老化的效果，延长工程的使用寿命，起到极大的防渗防腐蚀作用，而且玻璃钢夹砂管能够确保足够的强度。

技术研发人员：司小雷,栾涛,孙志杰,路超,李强,刘佳航,郭蕊,马士宾,周龙,赵蕾
受保护的技术使用者：曹妃甸新天液化天然气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21