专利名称：一种新型陆域沉井助沉系统的制作方法
技术领域：
本发明属于地下基础建筑结构及施工方法，具体涉及一种新型陆域沉井助沉系 统。
背景技术：
沉井作为一种成熟的基础形式在土建领域应用广泛，施工过程中主要依靠重力克 服浮力和井周摩阻力下沉。助沉系统主要通过有效减小井周摩阻力，增大下沉的动力，使 沉井顺利下沉。在国内外已实施的陆域沉井中，出现并使用过的助沉方法有全截面内凹、 空气幕、泥浆套、井周回填矿渣、井周射水、井上压重等。目前在大型陆域沉井助沉系统设计 中，均综合了上述部分助沉措施，但在实际施工过程中，效果并不显著，致使沉井下沉困难， 大大增加了工程风险，导致工期延长并大幅增加能耗。空气幕助沉技术是目前较为普遍使用的一种沉井助沉方法，传统的空气幕助沉技 术是通过设置在沉井井壁内的管道和井壁表面的气龛将压缩空气喷出，在井壁外侧形成空 气幕墙，隔绝井壁和原状土的联系，以期大幅度降低井周摩阻力。从以往的使用效果来看， 由于压缩气体总是沿着土体最薄弱的裂隙或通道涌向地表，并非完全贴井壁上升形成空气 幕墙，因此助沉效果有限且功效较低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种新型陆域沉井助沉系统-砂 套，使大型陆域沉井顺利下沉、降低工程风险、缩短工期并减小能耗。本发明的技术方案如下一种新型陆域沉井助沉系统，包括由压风设备和井壁中 预埋管道组成的空气幕系统，其特点是，在除首节沉井外的井壁四周沿高度方向设置有若 干齿坎状结构，相邻的两条齿坎之间形成井壁凹槽；沉井四周堆放有回填砂，回填砂随沉井 下沉逐步回填，在井壁凹槽范围内隔绝井壁与原状土的直接接触形成砂套，空气幕系统的 压缩气体扩散范围在砂套的约束下紧贴井壁形成。进一步，如上所述的新型陆域沉井助沉系统，其中，在沉井井壁的每边设置有1 3个齿坎。进一步，如上所述的新型陆域沉井助沉系统，其中，所述的井壁凹槽的底边距沉井 刃脚的距离为4 10米；凹槽的内凹深度大于40厘米。进一步，如上所述的新型陆域沉井助沉系统，其中，沉井四周堆放的回填砂的高度 为1 2米。进一步，如上所述的新型陆域沉井助沉系统，其中，空气幕系统的压缩气体扩散范 围在井壁四周的40 70厘米范围内。本发明的有益效果如下本发明通过设置在除首节沉井外的井壁四周齿坎状构造 与井周土体紧密接触形成导向和砂回填区，使堆放在沉井四周的砂随沉井下沉逐步回填， 松散的回填砂在井壁凹槽范围内隔绝井壁与原状土的直接接触，形成完全透水性砂层，既避免了沉井下沉过程中的大幅摇摆，又大大减小了井周摩阻力。同时，砂套约束了压缩气体 的扩散范围，使空气幕紧贴井壁形成，大幅提高了空气幕的功效，降低了能耗，助沉效果非
常显著。
图1为1/2沉井的立体结构示意图；图2-1为沉井的顺向剖面图；图2-2为沉井的横向剖面图；图3为图2-1中1/2A-A、1/2B-B横断面图；图4为图2-1中1/2C-C、1/2D-D横断面图；图5为井壁齿坎构造示意；图6为图5中E-E断面砂套构造示意图。图中，1.沉井井壁2.齿坎3.井壁凹槽(砂回填区)4.首节沉井5.沉井顶板 6.封底砼7.砂套8.原状土 9.空气幕龛10.压缩空气通道
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。本发明所提供的导向助沉系统包括三部分具导向作用并形成砂回填区的齿坎状 外井壁、回填砂、空气幕系统。空气幕系统是目前较为普遍使用的一种公知的沉井助沉技术，由压风设备和井壁 中预埋管道、气龛组成，井壁中的预埋管道包括竖管和环形管，喷气孔设置在环形管上。如图1所示，在除首节沉井4以外的沉井井壁1四周沿高度方向设置有若干齿坎 状结构，相邻的两条齿坎2之间形成井壁凹槽(砂回填区)3。在沉井井壁的每边设置有1 3个齿坎，井壁凹槽的底边距沉井刃脚的距离为4 10米，凹槽的内凹深度大于40厘米，一 般为40 70厘米范围内。刃脚是沉井构造中井壁下端的斜形尖利部分，用以切土下沉，在 图2-1和图2-2中可以较清楚的看到井壁刃脚的结构。图2-1为沉井的顺向剖面图，图中 上部为沉井顶板5，下部为封底砼6。图2-2为沉井的横向剖面图，图中上部为沉井顶板5， 下部为封底砼6。如图3、图4所示，1/2A-AU/2B-B横断面图中可以看到齿坎2和井壁凹槽 3的结构；1/2C-C、1/2D-D横断面图为首节沉井4的断面，所以无齿坎2和井壁凹槽3的结 构。如图5所示，由于在沉井四周始终堆放有1 2米高度的回填砂，回填砂随沉井下 沉逐步回填，在井壁凹槽范围内隔绝井壁1与原状土 8的直接接触形成砂套7，砂套7为完 全透水性砂层，既避免了沉井下沉过程中的大幅摇摆，又大大减小了井周摩阻力。同时，砂 套7约束了压缩气体的扩散范围，使空气幕紧贴井壁形成，大幅提高了空气幕的功效。如图6所示，通过设置在沉井井壁四周的砂套7，沉井井壁1与原状土 8之间形成 了一层(》40cm)松散砂层，使得井壁承受的土压力接近理论主动土压力，相对静止土压力 大幅度减小(减小30 45%)，进而有效降低井周摩阻力；同时，对不透水或透水性差的土 层，完全透水的砂套使井壁仅承受土压力(水压力不产生摩阻)产生的摩阻力，相对于水土 压力有大幅度降低。空气幕系统的气流从空气幕龛11中喷出，沿紧贴井壁1，在砂套7范围内(井壁四周的40 70厘米)形成压缩空气通道，向上渗透排出，大大提高了空气幕的功 效，降低能耗，助沉效果显著。本发明在南京长江第四大桥北锚碇沉井基础中得到试验应用，效果显著。该项目 北锚碇为重力式锚碇，基础形式为陆地沉井，平面尺寸69 X 58m，埋深52. 8m,总体规模世界 第一。南京长江第四大桥北锚碇沉井基础终沉姿态为顺桥向倾斜度1/1511、横桥向倾斜度 1/28988、平面扭转角4' 35〃、顶底口最大位移分别为5. 2cm和5. 4cm，终沉状态刃脚底标 高-48. 434m，泥面标高-47. 6m -49. lm，平均泥面标高-48. 3m左右，基本平整，远远高于 规范控制精度要求，且下沉顺利，日均下沉1. lm，解决了大型陆域沉井下沉困难的难题，创 造了沉井下沉速度纪录，进一步验证了本发明的价值。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种形式上的改动和变型而不脱离本 发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技 术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
一种新型陆域沉井助沉系统，包括由压风设备和井壁中预埋管道组成的空气幕系统，其特征在于在除首节沉井外的井壁四周沿高度方向设置有若干齿坎状结构，相邻的两条齿坎之间形成井壁凹槽；沉井四周堆放有回填砂，回填砂随沉井下沉逐步回填，在井壁凹槽范围内隔绝井壁与原状土的直接接触形成砂套，空气幕系统的压缩气体扩散范围在砂套的约束下紧贴井壁形成。
2.如权利要求1所述的新型陆域沉井助沉系统，其特征在于在沉井井壁的每边设置 有1 3个齿坎。
3.如权利要求1或2所述的新型陆域沉井助沉系统，其特征在于所述的井壁凹槽的 底边距沉井刃脚的距离为4 10米；凹槽的内凹深度大于40厘米。
4.如权利要求1所述的新型陆域沉井助沉系统，其特征在于沉井四周堆放的回填砂 的高度为1 2米。
5.如权利要求1所述的新型陆域沉井助沉系统，其特征在于空气幕系统的压缩气体 扩散范围在井壁四周的40 70厘米范围内。
全文摘要
本发明属于地下基础建筑结构及施工方法，具体涉及一种新型陆域沉井助沉系统。该系统在除首节沉井外的井壁四周沿高度方向设置有若干齿坎状结构，相邻的两条齿坎之间形成井壁凹槽；沉井四周堆放有回填砂，回填砂随沉井下沉逐步回填，在井壁凹槽范围内隔绝井壁与原状土的直接接触形成砂套，空气幕系统的压缩气体扩散范围在砂套的约束下紧贴井壁形成。本发明所形成的砂套减小了井周摩阻力，约束了压缩气体的扩散范围，使空气幕紧贴井壁形成，大幅提高了空气幕的功效，降低了能耗，助沉效果非常显著。
文档编号E02D23/08GK101922151SQ201010240100
公开日2010年12月22日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者宋颖彤, 崔冰, 董萌 申请人:崔冰;董萌;宋颖彤