一种置换法沉井施工方法
【专利摘要】本发明提供了一种置换法沉井施工方法，包括以下步骤：S01、基坑开挖：在施工所在地移除原有的复杂地质，预挖出基坑；S02、筑岛及防护：采用吹沙船吹填基坑，人工筑出地质均匀的砂岛，并进行防护；S03、振冲砂稳定加固：采用振冲器对砂岛的逐个振冲点进行振冲，以提高砂岛地质密度；S04、井壁预制：在砂岛之上分节预制出沉井；S05、井壁下沉：利用排水下沉法，将井壁所在的砂岛泥土排出井外，使井壁逐渐下沉；S06、素砼封底：在完成下沉的井壁底部浇筑钢筋砼底板，完成沉井施工。本发明预先进行筑岛制造良好的地质环境，帮助沉井施工顺利进行。
【专利说明】一种置换法沉井施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土建沉井施工领域，具体涉及一种置换法沉井施工方法。
【背景技术】
[0002]随着我国国民经济的高速增长，城市基础设施建设飞速发展，沉井在城市污水处理配套管网中的应用日益增多。沉井尤其是钢筋混凝土沉井由于具有占地面积小，开挖土方量少，对临近构造物及附近地质条件影响小，且施工方便、工期短、工程造价低等特点，广泛地应用于工程实践，如桥梁、水闸、港口等工程中用于基础工程。沉井工程施工属于深基坑施工，由于对施工环境和地质条件的依赖性强，需要监测研究的指标比较多，因此沉井施工方案的制订和实施难度比较大。当前沉井下沉的施工工艺主要有以下几种:人工挖土法，排水下沉法，不排水下沉法。人工挖土法，适宜当场地无地下水，或地下水水量不大，沉井平面尺寸及下沉深度均比较小的情况；排水下沉法，适用于沉井所穿过的土层均匀，透水性较差，渗水量不大；或者虽然沉井所穿过的土层透水性较强，渗水量较大，但排水不致产生流砂现象时；不排水下沉法，适用于沉井所穿过的土质不稳定，透水性很强渗水量比较大，并且排水很容易产生流砂的情况。
[0003]但上述沉井施工方法具有严重的缺点，就是对沉井施工所在的地质条件有较高要求。如沉井施工所在地有较大的高硬度礁石，或有些电厂循环水泵房沉井位于水上，若直接采用上述方法无法满足设计及施工要求，施工过程中要清除礁石是非常困难的，面对恶劣的地质环境如果强行施工有可能影响施工质量，甚至在采用大型工程机械进行施工的过程中损坏沉井的井壁，导致施工失败。
[0004]不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种置换法沉井施工方法，预先进行筑岛制造良好的地质环境，帮助沉井施工顺利进行。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]一种置换法沉井施工方法，包括以下步骤:
[0008]S01、基坑开挖:在施工所在地移除原有的复杂地质，预挖出基坑；
[0009]S02、筑岛及防护:采用吹沙船吹填基坑，人工筑出地质均匀的砂岛，并进行防护；
[0010]S03、振冲砂稳定加固:采用振冲器对砂岛的逐个振冲点进行振冲，以提高砂岛地质密度；
[0011]S04、井壁预制:在砂岛之上分节预制出井壁；
[0012]S05、井壁下沉:利用排水下沉法，将井壁所在的砂岛泥土排出井外，使井壁逐渐下沉；
[0013]S06、素砼封底:在完成下沉的井壁底部浇筑钢筋砼底板，完成沉井施工。
[0014]进一步的，所述步骤SOl包括:
[0015]S011、采用炸礁船爆破，清除原有地质中含有的较坚硬的礁石或岩层；
[0016]S012、采用抓扬式挖泥船开挖，将被处理成碎片的礁石或岩层以及地质中的各种泥沙移除，预挖出基坑。
[0017]进一步的，所述步骤S02包括:
[0018]S021、采用吹沙船对基坑进行吹填，筑出人工砂岛；
[0019]S022、在临海斜面采用垒筑砂袋护坡，边坡抛填二片石垫层，作为表面防护砂袋与中粗砂边坡的过渡层。
[0020]进一步的，所述砂岛沙堤的外坡斜度小于1:2，内坡斜度小于1: 1.5。
[0021]进一步的，所述步骤S03包括:
[0022]S031、采用吊机吊起振冲器，用高压抽水机冲水的方式进行振冲；当振冲点达到振冲要求后，将振冲器移动至下一振冲点进行振冲；
[0023]S032、在砂岛周围增加至少一排钢板桩，利用工程机械将钢板桩垂直打入砂岛的地质当中。
[0024]进一步的，所述步骤S04包括:
[0025]S041、铺设垫层，安装井壁底模，绑扎钢筋，安装井壁模板；
[0026]S042、采用混凝土搅拌车输送至施工点，将混凝土泵送入井壁底模和井壁模板，分节浇筑井壁；
[0027]S043、浇筑完成后拆除井壁模板和井壁底模。
[0028]进一步的，所述步骤S05包括:
[0029]S051、采用水力机械冲土，用高压水枪喷射至土体上，使井壁附近的砂土变成流动的砂泥浆，砂泥浆通过泥浆泵排出井外预定坑池中沉淀；
[0030]S052、井壁下沉过程中进行24小时跟踪测量，根据每个测定的高差来调整各个作业区的施工速度，一旦发现井壁下沉偏离预定角度则马上调整各个作业区的施工速度以矫正沉井施工，直至井壁下沉到设计深度。
[0031]本发明所提供的一种置换法沉井施工方法，具有以下优点:
[0032]预先进行筑岛制造良好的地质环境，因而在沉井施工的过程中排出井外的是质地均匀的砂泥浆，使沉井施工变得更顺利，大幅提高施工效率；
[0033]预先对沉井施工所在地的坚硬礁石或岩层进行爆破移除处理，沉井施工过程中无需再进行清理，对井壁的有更好的保护，保障沉井施工质量；
[0034]人工筑成的砂岛地质均匀，对沉井过程中所用的施工机械的负荷较低，降低施工难度，保障施工机械的使用寿命；
[0035]从根源上避免了施工地质问题所产生的无法开挖、涌土等突发情况，提高工程施工人员对施工整体的可控性，保障沉井施工高效、成功进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本发明实施例提供的一种置换法沉井施工方法的流程示意图。
[0038]图2为图1的施工图例。
[0039]附图标记说明:
[0040]1、井壁2、砂袋
[0041]3、泥浆泵4、高压水枪
[0042]5、砂岛6、钢板桩
【具体实施方式】
[0043]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044]实施例
[0045]请参阅图1和图2，本实施例公开了一种置换法沉井施工方法，包括以下步骤:
[0046]SO1、基坑开挖，在施工所在地移除原有的复杂地质，预挖出基坑；
[0047]S02、筑岛及防护，在预挖出的基坑采用吹沙船吹填，人工筑出地质均匀的砂岛5，并进行防护；
[0048]S03、振冲砂稳定加固，采用振冲器对砂岛5的逐个振冲点进行振冲，以提高砂岛5地质密度；
[0049]S04、井壁I预制，在砂岛5之上分节预制出井壁I ;
[0050]S05、井壁I下沉，利用排水下沉法，将井壁I所在的砂岛5泥土排出井外，使井壁I逐渐下沉；
[0051]S06、素砼封底，在完成下沉的井壁I底部浇筑钢筋砼底板，完成沉井施工。
[0052]本发明技术方案与现有技术相比，最大的改进在于先预挖基坑再进行人工筑岛。这种技术改进带来的有益效果是:可预先移除在沉井施工地点的大型礁石或坚硬岩层，将不利于沉井施工的地质完全清除；同时，人工筑成的砂岛5是由质地均匀的砂泥筑成的，有利于沉井施工的进行，对提高施工质量，降低施工难度，保障施工的成功率有着巨大的作用。
[0053]下面将对上述的沉井方法进行进一步的具体介绍。
[0054]作为优选,所述步骤SOl进一步包括:
[0055]S011、采用炸礁船爆破，清除原有地质中含有的较坚硬的礁石或岩层；
[0056]S012、采用抓扬式挖泥船开挖，将被处理成碎片的礁石或岩层以及地质中的各种泥沙移除，预挖出基坑。
[0057]传统沉井施工技术中，对沉井施工的影响最大的就是施工地点的地质。施工地点的地质中如果有较坚硬的礁石或岩石层，那么在沉井的过程中必须对礁石或岩石层进行破坏才可进行沉井施工。但破坏礁石或岩石层需要较重型的工程机械，施工过程中有可能破坏井壁1，因而施工难度较大。而且破碎后的礁石或岩石层也不易移除，更进一步加大了沉井施工的难度，使沉井施工的成功率降低，工程的可控性也较低，对施工人员造成了极大的麻烦。而本发明的技术方案则在沉井施工前预先移除掉对施工不利的复杂地质，不受限制地采用各种设备清除地质中的礁石或岩石层，再将其移除，预挖出基坑等待进一步的施工。
[0058]作为优选，所述步骤S02进一步包括:
[0059]S021、采用吹沙船对基坑进行吹填，筑出人工砂岛5 ；
[0060]S022、在临海斜面采用垒筑砂袋2护坡，边坡抛填二片石垫层，作为表面防护砂袋2与中粗砂边坡的过渡层。
[0061]人工筑岛是在基坑的基础上创造出适合沉井的施工的优质地质环境。筑出的人工砂岛5地质是质地均匀的砂泥，有利于沉井施工过程中排出井壁I之外。由于吹填的砂泥质地较疏松，容易被海浪冲刷而影响稳定性。在临海斜面设置砂袋2护坡有助提高砂岛5在临海区域的稳定性，抵御一般海浪的冲刷，形成较长期而稳定的施工环境。作为优选，所述砂岛5沙堤的外坡斜度1:2，内坡斜度1:1.5。
[0062]作为优选，所述步骤S03包括:
[0063]S031、采用吊机吊起振冲器，用高压抽水机冲水的方式进行振冲；当振冲点达到振冲要求后，将振冲器移动至下一振冲点进行振冲；
[0064]S032、在砂岛5周围增加至少一排钢板桩6，利用工程机械将钢板桩6垂直打入砂岛5的地质当中。
[0065]振冲砂是土建施工中较为常用的施工工艺，采用振冲器在质地疏松的施工地质表面进行振冲，从而提高地质密度，制造出更严密紧凑的地质环境。为了进一步提高砂岛5的稳定性，在砂岛5周围打入钢板桩6作为砂岛5的“骨架”，从而使砂岛5成为地质均匀而具备承载能力的稳定地质环境。
[0066]作为优选，所述步骤S04进一步包括:
[0067]S041、铺设垫层，安装井壁I底模，绑扎钢筋，安装井壁I模板；
[0068]S042、采用混凝土搅拌车输送至施工点，将混凝土泵送入井壁I底模和井壁I模板，分节浇筑井壁I ;
[0069]S043、浇筑完成后拆除井壁I模板和井壁I底模。
[0070]井壁I的制作采用模具定型，钢筋为内部支架，用混凝土浇筑而成。整个井壁I并非一体成型的，而是采用分节浇筑的方法制作。井壁I制作完成后拆除井壁I的模具即可进行下一步的沉井施工。
[0071]作为优选,所述步骤S05进一步包括:
[0072]S051、采用水力机械冲土，用高压水枪4喷射至土体上，使井壁I附近的砂土变成流动的砂泥浆，砂泥浆通过泥浆泵3排出井外预定坑池中沉淀；
[0073]S052、井壁I下沉过程中进行24小时跟踪测量，根据每个测定的高差来调整各个作业区的施工速度，一旦发现井壁I下沉偏离预定角度则马上调整各个作业区的施工速度以矫正沉井施工，直至井壁I下沉到设计深度。
[0074]沉井施工所在位置的砂岛5的砂泥水分含量较少，不利于排出井壁I之外进行沉井施工。采用高压水枪4喷射至土体能将砂泥混合水份成为砂泥浆流体，再通过泥浆泵3即可高效方便地排出井壁I外的坑池中。且通过泥浆泵3进行沉井施工能较有效控制砂泥浆的流量，从而能够对沉井施工进行调整。沉井施工的原理是通过排出砂泥，使井壁I因自身重力逐步下沉至指定深度。排出砂泥的过程中有可能因局部区域的砂泥排出不均匀，导致对井壁I的支撑力不平衡，造井壁I偏离预定角度。因此在沉井施工的过程中需要24小时时刻跟踪测量，判断井壁I是否发生偏离，并实时进行调整施工。直至井壁I下降至设计深度以后，再进行素轮封底，完成整个施工过程。
[0075]本发明提供的一种置换法沉井施工方法，先移除对施工不利的自然地质环境，再进行筑岛制造良好的地质环境。因而在沉井施工的过程中排出井外的是质地均匀的砂泥浆，使沉井施工变得更顺利，大幅提高施工效率。基坑开挖时对沉井施工所在地的坚硬礁石或岩层进行爆破移除处理，沉井施工过程中无需再进行清理，对井壁I的有更好的保护，无须担心重型施工设备破坏井壁I，保障沉井施工质量。人工筑成的砂岛5地质均匀，相当于人工创造出适合沉井施工的地质环境，对沉井施工过程中所用的施工机械的负荷较低，降低施工难度，保障施工机械的使用寿命。本施工方法能从根源上避免了施工地质问题所产生的无法开挖、涌土等突发情况，提高工程施工人员对施工整体的可控性，保障沉井施工高效、成功进行。
[0076]以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种置换法沉井施工方法，其特征在于，包括以下步骤: . 501、基坑开挖:在施工所在地移除原有的复杂地质，预挖出基坑； . 502、筑岛及防护:采用吹沙船吹填基坑，人工筑出地质均匀的砂岛，并进行防护； . 503、振冲砂稳定加固:采用振冲器对砂岛的逐个振冲点进行振冲，以提高砂岛地质密度； . 504、井壁预制:在砂岛之上分节预制出井壁；. . 505、井壁下沉:利用排水下沉法，将井壁所在的砂岛泥土排出井外，使井壁逐渐下沉； . 506、素砼封底:在完成下沉的井壁底部浇筑钢筋砼底板，完成沉井施工。
2.根据权利要求1所述的置换法沉井施工方法，其特征在于，所述步骤SOl包括: . 5011、采用炸礁船爆破，清除原有地质中含有的较坚硬的礁石或岩层； . 5012、采用抓扬式挖泥船开挖，将被处理成碎片的礁石或岩层以及地质中的各种泥沙移除，预挖出基坑。
3.根据权利要求1所述的置换法沉井施工方法，其特征在于，所述步骤S02包括: . 5021、采用吹沙船对基坑进行吹填，筑出人工砂岛； .5022、在临海斜面采用垒筑砂袋护坡，边坡抛填二片石垫层，作为表面防护砂袋与中粗砂边坡的过渡层。
4.根据权利要求3所述的置换法沉井施工方法，其特征在于:所述砂岛沙堤的外坡斜度1:2，内坡斜度1:1.5。
5.根据权利要求1所述的置换法沉井施工方法，其特征在于，所述步骤S03包括: .5031、采用吊机吊起振冲器，用高压抽水机冲水的方式进行振冲；当振冲点达到振冲要求后,将振冲器移动至下一振冲点进行振冲； . 5032、在砂岛周围增加至少一排钢板桩，利用工程机械将钢板桩垂直打入砂岛的地质当中。
6.根据权利要求1所述的置换法沉井施工方法，其特征在于，所述步骤S04包括: . 5041、铺设垫层，安装井壁底模，绑扎钢筋，安装井壁模板； .5042、采用混凝土搅拌车输送至施工点，将混凝土泵送入井壁底模和井壁模板，分节浇筑井壁； .5043、浇筑完成后拆除井壁模板和井壁底模。
7.根据权利要求1所述的置换法沉井施工方法，其特征在于，所述步骤S05包括: .5051、采用水力机械冲土，用高压水枪喷射至土体上，使井壁附近的砂土变成流动的砂泥浆，砂泥浆通过泥浆泵排出井外预定坑池中沉淀； . 5052、井壁下沉过程中进行24小时跟踪测量，根据每个测定的高差来调整各个作业区的施工速度，一旦发现井壁下沉偏离预定角度则马上调整各个作业区的施工速度以矫正沉井施工，直至井壁下沉到设计深度。
【文档编号】E02D23/00GK104314092SQ201410604471
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】肖维, 居治安, 毕莉莉, 梁绍谋 申请人:中交四航局第三工程有限公司