專利名稱：一種新型陸域沉井助沉系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于地下基礎建筑結構及施工方法，具體涉及一種新型陸域沉井助沉系 統(tǒng)。
背景技術：
沉井作為一種成熟的基礎形式在土建領域應用廣泛，施工過程中主要依靠重力克 服浮力和井周摩阻力下沉。助沉系統(tǒng)主要通過有效減小井周摩阻力，增大下沉的動力，使 沉井順利下沉。在國內外已實施的陸域沉井中，出現(xiàn)并使用過的助沉方法有全截面內凹、 空氣幕、泥漿套、井周回填礦渣、井周射水、井上壓重等。目前在大型陸域沉井助沉系統(tǒng)設計 中，均綜合了上述部分助沉措施，但在實際施工過程中，效果并不顯著，致使沉井下沉困難， 大大增加了工程風險，導致工期延長并大幅增加能耗?？諝饽恢良夹g是目前較為普遍使用的一種沉井助沉方法，傳統(tǒng)的空氣幕助沉技 術是通過設置在沉井井壁內的管道和井壁表面的氣龕將壓縮空氣噴出，在井壁外側形成空 氣幕墻，隔絕井壁和原狀土的聯(lián)系，以期大幅度降低井周摩阻力。從以往的使用效果來看， 由于壓縮氣體總是沿著土體最薄弱的裂隙或通道涌向地表，并非完全貼井壁上升形成空氣 幕墻，因此助沉效果有限且功效較低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種新型陸域沉井助沉系統(tǒng)-砂 套，使大型陸域沉井順利下沉、降低工程風險、縮短工期并減小能耗。本發(fā)明的技術方案如下一種新型陸域沉井助沉系統(tǒng)，包括由壓風設備和井壁中 預埋管道組成的空氣幕系統(tǒng)，其特點是，在除首節(jié)沉井外的井壁四周沿高度方向設置有若 干齒坎狀結構，相鄰的兩條齒坎之間形成井壁凹槽；沉井四周堆放有回填砂，回填砂隨沉井 下沉逐步回填，在井壁凹槽范圍內隔絕井壁與原狀土的直接接觸形成砂套，空氣幕系統(tǒng)的 壓縮氣體擴散范圍在砂套的約束下緊貼井壁形成。進一步，如上所述的新型陸域沉井助沉系統(tǒng)，其中，在沉井井壁的每邊設置有1 3個齒坎。進一步，如上所述的新型陸域沉井助沉系統(tǒng)，其中，所述的井壁凹槽的底邊距沉井 刃腳的距離為4 10米；凹槽的內凹深度大于40厘米。進一步，如上所述的新型陸域沉井助沉系統(tǒng)，其中，沉井四周堆放的回填砂的高度 為1 2米。進一步，如上所述的新型陸域沉井助沉系統(tǒng)，其中，空氣幕系統(tǒng)的壓縮氣體擴散范 圍在井壁四周的40 70厘米范圍內。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明通過設置在除首節(jié)沉井外的井壁四周齒坎狀構造 與井周土體緊密接觸形成導向和砂回填區(qū)，使堆放在沉井四周的砂隨沉井下沉逐步回填， 松散的回填砂在井壁凹槽范圍內隔絕井壁與原狀土的直接接觸，形成完全透水性砂層，既避免了沉井下沉過程中的大幅搖擺，又大大減小了井周摩阻力。同時，砂套約束了壓縮氣體 的擴散范圍，使空氣幕緊貼井壁形成，大幅提高了空氣幕的功效，降低了能耗，助沉效果非
常顯著。


圖1為1/2沉井的立體結構示意圖；圖2-1為沉井的順向剖面圖；圖2-2為沉井的橫向剖面圖；圖3為圖2-1中1/2A-A、1/2B-B橫斷面圖；圖4為圖2-1中1/2C-C、1/2D-D橫斷面圖；圖5為井壁齒坎構造示意；圖6為圖5中E-E斷面砂套構造示意圖。圖中，1.沉井井壁2.齒坎3.井壁凹槽(砂回填區(qū))4.首節(jié)沉井5.沉井頂板 6.封底砼7.砂套8.原狀土 9.空氣幕龕10.壓縮空氣通道
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。本發(fā)明所提供的導向助沉系統(tǒng)包括三部分具導向作用并形成砂回填區(qū)的齒坎狀 外井壁、回填砂、空氣幕系統(tǒng)?？諝饽幌到y(tǒng)是目前較為普遍使用的一種公知的沉井助沉技術，由壓風設備和井壁 中預埋管道、氣龕組成，井壁中的預埋管道包括豎管和環(huán)形管，噴氣孔設置在環(huán)形管上。如圖1所示，在除首節(jié)沉井4以外的沉井井壁1四周沿高度方向設置有若干齒坎 狀結構，相鄰的兩條齒坎2之間形成井壁凹槽(砂回填區(qū))3。在沉井井壁的每邊設置有1 3個齒坎，井壁凹槽的底邊距沉井刃腳的距離為4 10米，凹槽的內凹深度大于40厘米，一 般為40 70厘米范圍內。刃腳是沉井構造中井壁下端的斜形尖利部分，用以切土下沉，在 圖2-1和圖2-2中可以較清楚的看到井壁刃腳的結構。圖2-1為沉井的順向剖面圖，圖中 上部為沉井頂板5，下部為封底砼6。圖2-2為沉井的橫向剖面圖，圖中上部為沉井頂板5， 下部為封底砼6。如圖3、圖4所示，1/2A-AU/2B-B橫斷面圖中可以看到齒坎2和井壁凹槽 3的結構；1/2C-C、1/2D-D橫斷面圖為首節(jié)沉井4的斷面，所以無齒坎2和井壁凹槽3的結 構。如圖5所示，由于在沉井四周始終堆放有1 2米高度的回填砂，回填砂隨沉井下 沉逐步回填，在井壁凹槽范圍內隔絕井壁1與原狀土 8的直接接觸形成砂套7，砂套7為完 全透水性砂層，既避免了沉井下沉過程中的大幅搖擺，又大大減小了井周摩阻力。同時，砂 套7約束了壓縮氣體的擴散范圍，使空氣幕緊貼井壁形成，大幅提高了空氣幕的功效。如圖6所示，通過設置在沉井井壁四周的砂套7，沉井井壁1與原狀土 8之間形成 了一層(》40cm)松散砂層，使得井壁承受的土壓力接近理論主動土壓力，相對靜止土壓力 大幅度減小(減小30 45%)，進而有效降低井周摩阻力；同時，對不透水或透水性差的土 層，完全透水的砂套使井壁僅承受土壓力(水壓力不產生摩阻)產生的摩阻力，相對于水土 壓力有大幅度降低?？諝饽幌到y(tǒng)的氣流從空氣幕龕11中噴出，沿緊貼井壁1，在砂套7范圍內(井壁四周的40 70厘米)形成壓縮空氣通道，向上滲透排出，大大提高了空氣幕的功 效，降低能耗，助沉效果顯著。本發(fā)明在南京長江第四大橋北錨碇沉井基礎中得到試驗應用，效果顯著。該項目 北錨碇為重力式錨碇，基礎形式為陸地沉井，平面尺寸69 X 58m，埋深52. 8m,總體規(guī)模世界 第一。南京長江第四大橋北錨碇沉井基礎終沉姿態(tài)為順橋向傾斜度1/1511、橫橋向傾斜度 1/28988、平面扭轉角4' 35〃、頂?shù)卓谧畲笪灰品謩e為5. 2cm和5. 4cm，終沉狀態(tài)刃腳底標 高-48. 434m，泥面標高-47. 6m -49. lm，平均泥面標高-48. 3m左右，基本平整，遠遠高于 規(guī)范控制精度要求，且下沉順利，日均下沉1. lm，解決了大型陸域沉井下沉困難的難題，創(chuàng) 造了沉井下沉速度紀錄，進一步驗證了本發(fā)明的價值。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種形式上的改動和變型而不脫離本 發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技 術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
一種新型陸域沉井助沉系統(tǒng)，包括由壓風設備和井壁中預埋管道組成的空氣幕系統(tǒng)，其特征在于在除首節(jié)沉井外的井壁四周沿高度方向設置有若干齒坎狀結構，相鄰的兩條齒坎之間形成井壁凹槽；沉井四周堆放有回填砂，回填砂隨沉井下沉逐步回填，在井壁凹槽范圍內隔絕井壁與原狀土的直接接觸形成砂套，空氣幕系統(tǒng)的壓縮氣體擴散范圍在砂套的約束下緊貼井壁形成。
2.如權利要求1所述的新型陸域沉井助沉系統(tǒng)，其特征在于在沉井井壁的每邊設置 有1 3個齒坎。
3.如權利要求1或2所述的新型陸域沉井助沉系統(tǒng)，其特征在于所述的井壁凹槽的 底邊距沉井刃腳的距離為4 10米；凹槽的內凹深度大于40厘米。
4.如權利要求1所述的新型陸域沉井助沉系統(tǒng)，其特征在于沉井四周堆放的回填砂 的高度為1 2米。
5.如權利要求1所述的新型陸域沉井助沉系統(tǒng)，其特征在于空氣幕系統(tǒng)的壓縮氣體 擴散范圍在井壁四周的40 70厘米范圍內。
全文摘要
本發(fā)明屬于地下基礎建筑結構及施工方法，具體涉及一種新型陸域沉井助沉系統(tǒng)。該系統(tǒng)在除首節(jié)沉井外的井壁四周沿高度方向設置有若干齒坎狀結構，相鄰的兩條齒坎之間形成井壁凹槽；沉井四周堆放有回填砂，回填砂隨沉井下沉逐步回填，在井壁凹槽范圍內隔絕井壁與原狀土的直接接觸形成砂套，空氣幕系統(tǒng)的壓縮氣體擴散范圍在砂套的約束下緊貼井壁形成。本發(fā)明所形成的砂套減小了井周摩阻力，約束了壓縮氣體的擴散范圍，使空氣幕緊貼井壁形成，大幅提高了空氣幕的功效，降低了能耗，助沉效果非常顯著。
文檔編號E02D23/08GK101922151SQ201010240100
公開日2010年12月22日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權日2010年7月28日
發(fā)明者宋穎彤, 崔冰, 董萌 申請人:崔冰;董萌;宋穎彤