[实用新型]护壁式沉井下沉装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种护壁式沉井下沉装置，属于水利水电工程基础开挖施工领域。

背景技术

沉井是钢筋混凝土结构，主要由井筒(井壁)、隔墙和刃脚等组成。沉井是在预制好的钢筋混凝土井筒内挖土，依靠井筒自重克服井壁与地层的摩擦阻力逐步沉入地下，以实现工程目标的一项施工技术。

水电建设在六十年代开始引入沉井技术，先后在一些大型水利水电工程中应用，主要用于治理大规模山体滑坡，河流防冲护岸，桥梁墩台防冲以及取水井筒等；对某些建筑物基础承载能力不足、又不宜明挖的情况下，也可采用沉井加强基础。沉井在深基础施工中具有独特的优点:由于占地面积小，不需板桩围护,技术上又比较可靠，与大开挖相比挖土量少，节省投资；无需特殊的专业设备,而且操作简便；在各类地下构筑物中沉井结构又可作为地下构筑物的围护结构，沉井内部空间亦可得到充分利用。

目前，在工程中的沉井施工技术主要包括了：传统的纯自沉工法、压沉沉井工法以及SS沉井工法。随着施工技术和施工机械的不断革新，这些沉井施工技术已不能满足一些工程的要求，具体表现如下：

(1)传统的纯自沉工法，即完全依靠井筒自重克服井壁与土层之间的摩阻力和刃脚下方土体抗力而下沉的施工方法。主要问题是下沉困难：沉不下去、下沉速度极慢或严重倾斜。

(2)压沉沉井工法，即借助于地锚反力装置强行将沉井压入地基中的施工方法，但其前提是施工现场应具备可以设置地锚提供有效反力的条件，因此具有一定局限性。

(3)SS沉井工法，即刃脚改形卵砾填缝的自沉沉井工法，这种工法摩阻力与卵砾石粒径的大小、均匀程度和磨圆度有关，与土层性质及下沉深度关系不大。SS沉井工法多应用于较小型的沉井施工，应用范围较小，存在沉井下沉过程不易纠偏等问题。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提出一种护壁式沉井下沉装置，通过助沉单元使得沉井快速下沉，通过纠偏单元调整沉井在下沉过程中倾斜的问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型的一种护壁式沉井下沉装置，包括门式支架单元、纠偏单元、助沉单元和辅助单元；

所述门式支架单元包含设备基础、侧支撑架和门式支架，所述侧支撑架下部与设备基础铰接，侧支撑架上部与门式支架铰接；

所述纠偏单元包含内护壁、外护壁和吊链，内护壁和外护壁均由弧形壳体构成；

所述助沉单元包含设备层、外侧气龛、内侧气龛和纵向高压空气输送管道，设备层为空心圆柱体，其内部通过一个隔板分为上下两层：上层的隔板上布设有高压空气泵送机，下层设有横向高压空气输送管道，同时设备层底部铺设有轨道，纵向高压空气输送管道预先埋置在内护壁和外护壁中，外侧气龛具有预埋在外护壁底部靠近接触土层一侧的喷气孔，内侧气龛具有预埋在内护壁底部靠近接触土层一侧的喷气孔，当高压空气泵送机开启时，高压空气经由横向高压空气输送管道和纵向高压空气输送管道到达内护壁和外护壁处，通过外侧气龛和内侧气龛喷出高压空气，在外护壁和内护壁与土层接触面上形成一道空气幕，起到助沉作用；在内护壁内侧与土层接触面上，高压空气使沉井内部土体松动甚至液化，便于对其进行开挖作业；

所述辅助单元包含启闭机和电磁铁线圈组，所述启闭机安置于门式支架顶部，启闭机通过吊链与下部设备层连接，所述电磁铁线圈组内置于内护壁中，由内护壁底部向上间隔一定距离设置一组电磁铁线圈组。

其中，外护壁的厚度与沉井刃脚上部凹壁有关，所述沉井刃脚上部壁面为一内凹壁面，外护壁厚度与沉井外侧凹壁面内陷厚度相同，当外护壁贴紧沉井外壁后，可实现外护壁与沉井外侧凹壁面的完整贴合，下沉到达设计位置，向上提出内外护壁后，向其间隙中注入水泥砂浆，使井筒和地层紧密固结在一起。

作为优选，还包括姿态监控单元，所述姿态监控单元包含姿态传感器和与姿态传感器连接的控制处理器，所述姿态传感器安装在沉井侧壁上，控制器处理器与启闭机连接并控制启闭机的启动。例如，所述姿态传感器为DMS2-05三维姿态传感器，控制器处理器为STM32单片机。

作为优选，所述内护壁和外护壁均由四个90°弧形壳体构成，所述吊链有四根，四根吊链垂直布置在设备层顶部平面两条相互垂直轴线的外边缘位置：四根吊链分别在设备层15顶部平面的0°、90°、180°以及270°的外边缘位置，所述启闭机有四台，每台启闭机与一根吊链连接并位于吊链的正上方，每组电磁铁线圈组有四个电磁铁线圈。