一種裝配式工作井結構及施工方法技術

本發明專利技術公開了一種裝配式工作井結構，裝配式工作井由若干板構件和樁構件在預先攪拌或置換形成的外部自凝流塑土體內植入并拼裝而成，流態自凝流塑土體充填于構件的空腔和拼裝接縫中。預制構件通過安裝支座植入和裝配，并通過水平接頭、豎向接頭、冠梁和腰梁連接拼裝成整體，井內挖土和降水形成內部工作空間。工作井結構在井壁預留穿墻穿墻門洞，穿墻門洞周邊預設注漿孔并通過可拆卸鋼板封洞。本發明專利技術無沉井結構下沉施工，克服了傳統沉井結構下沉和明挖基坑對周邊環境的影響，施工可操作性強，構件裝配化程度高，施工作業效率高，工程實施效果良好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及土木工程
，具體來說涉及城市交通、給排水等地下管道及城市綜合管廊領域的一種進出洞裝配式工作井結構及施工方法。
技術介紹
在城市隧道、管廊非開挖施工時，盾構和頂管設備的進出洞工作井的施工速度對整個工程的進度影響很大，尤其是對于交通繁忙、人口密集、地面建筑物眾多，地下構筑物和管線復雜的復雜城市環境條件。沉井結構作為端頭井或工作井的一種常用結構，達到廣泛應用。該結構一般是在地面制作，通過井內取土下沉到預定標高從而形成地下構筑物。該結構具有獨特優點：點地面積小，開挖取土不需要基坑圍護；無需特殊專業設備，操作簡便；既可以作為地下構筑物的圍壁，沉井內部空間亦可得到充分利用。近年來，隨著施工技術和施工機械的不斷革新，沉井在國內外都得到了廣泛的應用和發展。傳統的沉井結構是通過一種切入土體的方式下沉，依靠結構自重或振動減阻技術措施克服土體與井壁之間的摩阻力和刃腳反力，緩慢下沉，井下取土，達到設計標高，井內封底。在沉井結構下沉過程中，為了減阻將對井壁周邊的土體擾動較大，導致沉井外側周邊的環境受到較大影響，尤其在人口密集區或城鎮中心區，沉井周邊埋設有大量管線，分布各類重要建筑物和構筑物。在軟土地區，當沉井下沉，井內土體挖除過程，產生井內外的水土壓力差較大時，井外的水土體會繞過沉井的刃腳流到井內，會使井外的地層沉降增大，導致井外側的建筑物和管線產生損傷甚至破壞。同時伴隨著挖土和降水過程，往往導致沉井結構突沉或傾斜，使沉井施工的速度遭受重大影響。此外，目前的沉井結構多采用現場澆筑方法制成，需要養護，從而需要更長的施工工期。對于高地下水位的地層，開挖過程的井內降水，對井外環境的影響會更大。因此，采用沉井法施工工作井的方法受到地層特征、地下水賦存及周邊環境保護等條件的限制。為此，工程界亟需尋找一種能夠克服現有沉井結構施工存在的不足、消除沉井施工對周邊環境影響的新結構與新方法，提高施工速度，縮短施工工期。在地下水位較高的地區以及軟弱地層中，目前常用明挖基坑圍護的方法施工工作井，先施工豎向圍護結構，然后邊開挖，邊施工水平支撐結構和安裝井內設施。由于現行的基坑圍護結構施工速度較慢，嚴重影響了地下隧道或管廊的施工工期。工作井的圍護結構，為了便于盾構機穿越，常采用玻璃纖維筋代替常規的鋼筋來制造圍護結構，但造價較高。尤其在進出穿墻門洞位置從圍護壁上開洞，不僅影響了圍護結構和周邊環境的安全，而且施工過程較長，這也是地下隧道和管廊施工中急待解決的難題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于，克服現有沉井結構和明挖基坑圍護結構施工周期長、對周邊環境影響大、易發生流砂造成沉井傾斜或下沉困難等的不足，提供一種快速裝配工作井結構，能夠有效控制構件植入和井內挖土過程對周邊環境不利影響，確保井壁上開洞安全的技術和方法。為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種裝配式工作井結構，包括預制構件，所述預制構件植入到自凝流塑土內，形成具有擋土和止水功能的井壁結構；預制構件上預留可拆卸的穿墻門洞板；預制構件頂面預埋有連接冠梁的接駁裝置，預制構件側壁預埋有連接腰梁的接駁裝置。所述構件為板構件；板構件為預制空腹鋼筋混凝土構件，斷面形狀為一字形、L形、折角形或圓弧形的一種，板構件中間分布多個豎向空腔，裝配后呈上下連通狀態。所述板構件在深度方向通過水平接頭接長，水平接頭為等強連接接頭，包括鋼板螺栓接頭和鋼套承插接頭，鋼板螺栓接頭由鋼拼板和接頭端板通過端面環氧膠及螺栓連接成整體，鋼套承插接頭由連接插桿插入承插鋼套兩端連接主筋及端面環氧膠連接成整體；所述板構件在水平方向通過豎向接頭連接咬合，豎向接頭為凹口型，包括折線型凹口和弧形凹口，凹口之間插入RC管樁、RC方樁、H型鋼或方型鋼進行咬合。所述構件為樁構件；樁構件斷面形狀為工字形、中空圓形或中空矩形，為型鋼構件或鋼筋混凝土預制件，在深度方向有等強連接接頭接長，型鋼構件接頭通過焊接或螺栓連接，鋼筋混凝土預制件設圓環鋼板鋼套承插接頭，由兩端連接主筋的承插鋼套內插入承插接頭、端面側面涂抹環氧膠、圓環形鋼套板連接成整體。所述自凝流塑土為樁位原狀土經旋噴、攪拌或鉆孔置換摻入固化劑形成的水泥土體、固化土體、水泥砂漿體或自凝泥漿體，形成連續壁板墻體，截面有圓柱咬合形或等厚度矩形。所述預留可拆卸的穿墻門洞封板，是在井壁中預設圓形或矩形的穿墻門洞，穿墻門洞周邊預設注漿孔，通過可拆卸的加勁鋼板封洞，并通過螺栓連接在構件上安裝或拆卸。在構件頂面和側面預埋有連接冠梁、腰梁的接駁裝置，能快速將冠梁和腰梁連接安裝起來，使構件形成整體井壁結構，確保工作井的安全。一種裝配式工作井結構的施工方法，其特征是，包括以下步驟：(1)在現場或工廠預制板或樁構件；(2)在井壁位置形成自凝流塑土：采用多軸攪拌或雙輪銑削攪拌方法形成流態水泥土攪拌體、流態固化土攪拌體，或采用抓斗成槽形成自凝泥漿槽，形成連續壁板墻體；(3)在自凝流塑土內植入和裝配單幅板或單根樁構件：構件吊放定位并就位于安裝支座上，通過自重、減阻裝置或高頻振動捶，克服阻力下放到水泥土或自凝泥漿中，同時將部分水泥土或泥漿置換出來；當一個預制構件的上端下放至安裝支座高度時，利用安裝支座固定該預制構件，吊入上一段構件，與下一段構件拼接，拼接后繼續吊放；重復拼接直至槽底，完成豎向單幅板或單根樁的植入施工；(4)在自凝流塑土內植入和裝配下一幅板或一根樁構件：用安裝支座定位固定，重復(2)、(3)步驟的方法，植入下一幅板或一根樁；(5)安裝冠梁和腰梁，井內取土及封底：預制構件植入和裝配完畢后，在構件頂面清除固化的自凝流塑土，在構件頂部接駁裝置安裝冠梁；冠梁形成后在井內取土和降水，當達到一定深度后，通過構件側面接駁裝置安裝腰梁，同時設置支撐或外錨，然后繼續開挖和降水到設計深度，再在井內澆筑鋼筋混凝土底板；(6)在井壁穿墻門洞位置的預留孔內進行旋噴注漿，加固穿墻門洞外周邊的土層和封閉地下水；(7)拆卸穿墻門洞封板，打開井壁中預留的穿墻門洞；在井內安裝盾構或頂管設備，通過穿墻門洞進行隧道或管涵的施工。所述安裝支座由固定鋼梁、夾緊機構、千斤頂、支座小車組成，預制構件從夾緊機構中下放，固定鋼梁支撐夾緊機構，千斤頂支撐在固定鋼梁兩側，支座小車用于承接千斤頂。在植入和裝配板構件或樁構件時調節構件下沉速度、位置和垂直度，調整構件裝配精度并防止構件傾斜和突沉。所述的減阻裝置位于預制構件空腔內，由鉆桿和噴嘴組成，當下沉阻力較大時，通過預制構件中下放減阻裝置，在井壁的底端位置噴射高壓氣體，攪拌構件底端的自凝流塑土，使之順利地通過預制件的腔體向上流動排放，從而使構件順利沉放到位。有益效果：本專利技術通過預先攪拌或成槽，槽內填充自凝流塑土，將裝配式預制構件植入到槽內，通過水平和、豎向接頭及冠梁和腰梁形成工作井整體井壁結構，克服了傳統沉井結構下沉和明挖基坑對周邊環境的影響，現場施工可操作性強，構件裝配化程度高，空腹構件能有效節約工程材料，施工作業效率高，具有良好的經濟性和工程實施效果。附圖說明下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步說明。圖1為本專利技術裝配式工作井矩形結構平面示意圖；圖2為本專利技術裝配式工作井圓形結構平面示意圖；圖3為本專利技術裝配式工作井的預制板構件豎向接頭示意圖；圖4為本專利技術裝配式工作井的預制樁構件豎向接頭示本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種裝配式工作井結構，其特征是，包括預制構件，所述預制構件植入到自凝流塑土內，形成具有擋土和止水功能的井壁結構；預制構件上預留可拆卸的穿墻門洞板；預制構件頂面預埋有連接冠梁的接駁裝置，預制構件側壁預埋有連接腰梁的接駁裝置。

【技術特征摘要】
1.一種裝配式工作井結構，其特征是，包括預制構件，所述預制構件植入到自凝流塑土內，形成具有擋土和止水功能的井壁結構；預制構件上預留可拆卸的穿墻門洞板；預制構件頂面預埋有連接冠梁的接駁裝置，預制構件側壁預埋有連接腰梁的接駁裝置。2.根據權利要求1所述的一種裝配式工作井結構，其特征是，所述構件為板構件；板構件為預制空腹鋼筋混凝土構件，斷面形狀為一字形、L形、折角形或圓弧形的一種，板構件中間分布多個豎向空腔，裝配后呈上下連通狀態。3.根據權利要求2所述的一種裝配式工作井結構，其特征是，所述板構件在深度方向通過水平接頭接長，水平接頭為等強連接接頭，包括鋼板螺栓接頭和鋼套承插接頭，鋼板螺栓接頭由鋼拼板和接頭端板通過端面環氧膠及螺栓連接成整體，鋼套承插接頭由連接插桿插入承插鋼套兩端連接主筋及端面環氧膠連接成整體；所述板構件在水平方向通過豎向接頭連接咬合，豎向接頭為凹口型，包括折線型凹口和弧形凹口，凹口之間插入RC管樁、RC方樁、H型鋼或方型鋼進行咬合。4.根據權利要求1所述的一種裝配式工作井結構，其特征是，所述構件為樁構件；樁構件斷面形狀為工字形、中空圓形或中空矩形，為型鋼構件或鋼筋混凝土預制件，在深度方向有等強連接接頭接長，型鋼構件接頭通過焊接或螺栓連接，鋼筋混凝土預制件設圓環鋼板鋼套承插接頭，由兩端連接主筋的承插鋼套內插入承插接頭、端面側面涂抹環氧膠、圓環形鋼套板連接成整體。5.根據權利要求1所述的一種裝配式工作井結構，其特征是，所述自凝流塑土為樁位原狀土經旋噴、攪拌或鉆孔置換摻入固化劑形成的水泥土體、固化土體、水泥砂漿體或自凝泥漿體；自凝流塑土形成連續壁板墻體，其截面有圓柱咬合形或等厚度矩形。6.根據權利要求1所述的一種裝配式工作井結構，其特征是，所述穿墻門洞板，是在井壁中預設圓形或矩形的穿墻門洞，穿墻門洞周邊預設注漿孔，通過可拆卸的加勁鋼板封洞，并通過螺栓連接在構件上安裝或拆卸。7.一種裝配式工作井結構的施工方法，其特征是，包...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉全林，宋偉民，丁勇春，劉斐然，張衡，
申請(專利權)人：上海強勁地基工程股份有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31