一种可拔除的圆形拼装预制沉井及施工方法与流程

本发明涉及预制沉井，尤其涉及一种可拔除的圆形拼装预制沉井及施工方法。

背景技术：

1、沉井是井筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。一般在施工大型桥墩的基坑，污水泵站，大型设备基础，人防掩蔽所，盾构拼装井，地下车道与车站水工基础施工围护装置时使用。

2、市政雨污水管网工程施工过程中，需要进行顶管施工，顶管工作井及接收井一般采用逆作法或沉井法施工，两种方法各有优势和缺点，其共同存在的缺点有：（1）市政管网工程施工占道需要封闭道路，沉井施工周期较长，普遍在一个月以上，给道路通行造成极大的影响；（2）占地面积较大，顶管施工完成后，拆除困难，遗留下来之后占用地下空间，许多井位所在位置为市政主干道及重要交叉路口，不利于城市地下空间利用；（3）沉井钢筋混凝土用量较大，材料不可重复利用，造成钢筋、水泥、地材资源的极大浪费。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：解决上述背景技术中存在的问题，提供一种可拔除的圆形拼装预制沉井，采用地面拼装，沉井法下沉，预制井筒内回填完成后拔除，极大缩短了沉井现浇制作的时间，同时采用沉井法下沉，能适应不同的地质要求，施工完成后，可拔除的特性解决了现浇法沉井拆除困难、占用地下空间、资源浪费的问题。

2、本发明要解决的另一技术问题是：提供一种采用所述一种可拔除的圆形拼装预制沉井的施工方法，通过该方法进行顶管作业施工中预制井筒的安装及拔出。

3、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种可拔除的圆形拼装预制沉井，包括预制井筒，所述预制井筒由若干纵向布置的支撑柱环形拼接而成，所述支撑柱包括叠加部和刃脚部，叠加部由若干叠加拼接块上下连接安装固定而成，刃脚部安装固定在叠加部的下端；所述叠加拼接块的中部设有至少一个纵向贯通的灌浆孔，叠加拼接块的内外侧壁分别设有导流孔，导流孔与灌浆孔连通。

4、所述叠加拼接块左右拼接的两侧分别设有凸起和与凸起相配合的凹槽，上下连接的两侧分别设有螺栓安装孔，且螺栓安装孔设于叠加拼接块的内外两侧，螺栓安装孔的一端位于叠加拼接块的内壁或外壁，另一端位于叠加拼接块的端面，上下相邻叠加拼接块的螺栓安装孔位置对应，弧形螺栓穿过上下相邻叠加拼接块的螺栓安装孔，将上下相邻的叠加拼接块连接固定。

5、左右相邻的所述叠加拼接块之间设有缝隙填充物和/或膨胀止水条；上下相邻的叠加拼接块之间设止水垫片。

6、所述刃脚部左右拼接的两侧分别设有与叠加拼接块相同的凸起和凹槽，上侧设有与所述叠加拼接块上的螺栓安装孔相配合的对应孔，刃脚部位于预制井筒的内部下侧设有斜面，斜面使刃脚部下端形成尖部，预制井筒内用于支撑设备的现浇底板外圆周抵靠在斜面处。

7、所述支撑柱内还设有拉力检测装置；所述拉力检测装置包括拉力杆和拉力传感器，所述刃脚部的上端预设有预埋螺母，拉力杆插入叠加拼接块的灌浆孔内，拉力杆下端与高强螺母旋接，上端伸出叠加拼接块，拉力传感器一端与设置在叠加拼接块上的支座连接固定，另一端与拉力杆的上端连接固定。

8、所述支撑柱内还设有加强结构，所述加强结构包括高强杆，所述刃脚部的上端预设有预埋螺母，高强杆插入叠加拼接块的灌浆孔内，高强杆下端与预埋螺母旋接，上端伸出叠加拼接块，压板套装在高强杆伸出叠加拼接块的上端，高强螺母安装在高强杆上端，并抵靠压板。

9、所述预制井筒还设有洞门组件，所述洞门组件包括两侧的钢柱和安装在两侧钢柱上下的钢梁，钢柱和钢梁之间形成洞门，洞门内安装有封闭板，所述钢柱与钢梁螺栓连接，钢柱、钢梁与封闭板螺栓连接。

10、所述预制井筒内，每层所述叠加拼接块的内壁安装有至少一个内支撑环。

11、一种可拔除的圆形拼装预制沉井的施工方法，包括以下步骤：

12、s1. 在需要进行顶管工作井施工的地方进行场地平整，以满足预制沉井拼装的需要；

13、s2. 通过预拼装环6进行沉井下部第一层的拼装；依次将刃脚部放置在预拼装环6内，刃脚部整体拼装成环；

14、s2. 拼装预制沉井的叠加部；逐一逐层安装叠加拼接块，同步安装止水垫片、缝隙填充物和膨胀止水条，上下相邻叠加拼接块之间，以及上下相邻的叠加拼接块与刃脚部之间，通过安装弧形螺栓连接固定；每一层叠加部拼装成环之后，同步安装好内支撑环，挖出预制井筒内的土体，下沉拼装好的预制井筒，拆除预拼装环6；叠加部安装直至最终高程，完成工作井下沉施工；其中，拼装预制井筒的过程中，根据顶管所在的高程和位置，同步安装好洞门组件；

15、s3. 预制井筒下沉完成后，开始进行现浇底板的施工，完成后开始进行顶管施工；

16、s4. 顶管施工时，根据涵管的大小，拆除封闭板或者洞门组件的钢柱和钢梁，便于顶管施工；

17、s5.待顶管施工、管道检查井完成后，逐层进行土体回填，同步拆除内支撑环4，若顶管施工时未拆除钢柱和钢梁，同步拆除钢柱和钢梁，待井内土体完成后，用拔桩机开始逐一拔除预制井筒的支撑柱；其中，在拔除预制井筒的支撑柱之前，通过灌浆孔向叠加拼接块的两侧注入泥浆。

18、在s5中，在拔除预制井筒的支撑柱时，还包括拉力监测的步骤：

19、s51. 通过灌浆孔向叠加拼接块的两侧注入泥浆后，将拉力检测装置的拉力杆下端穿入灌浆孔与刃脚部上端预设的预埋螺母旋接，拉力杆上端伸出叠加拼接块，拉力传感器一端与支座连接固定，另一端与拉力杆的上端连接固定，在拔桩机对支撑柱进行上提拔除时，通过与拉力传感器配套的仪表实时监测拉力的大小；

20、s52. 当拉力将要超过支撑柱设计的抗拉强度阈值时，停止拔出，进行支撑柱的结构加强，在支撑柱内的灌浆孔内安装加强结构，之后再次进行拔出施工。

21、本发明有如下有益效果：

22、1、预制井筒各个部分通过场外或者工厂化预制，直接到现场安装，减少了现场模板拼装、钢筋安装、混凝土浇筑养护等时间，大大缩短了施工周期，减少了占道和占地时间，有利于快速恢复场地或交通。预制井筒是由各根支撑柱拼装而成，回填完成后，可以采用拔桩机拔除，桩体可以循环利用，减少了资源的浪费，同时拔除后原工作井位不占用管网主体以外额外的地下空间，加大了城市地下空间的利用率，尤其是重要道路的地下空间。

23、2、通过凸起与凹槽，使叠加拼接块在合围成环形时，在外侧土岩土挤压下，成环形的叠加拼接块能够保持稳定的形态，弧形螺栓穿过上下相邻叠加拼接块的螺栓安装孔，将上下相邻的叠加拼接块连接固定，连接稳定可靠，便于后期拔出。

24、3、刃脚部设置对应孔便于与叠加部连接，现浇底板的外圆周抵靠在斜面处，一是便于支撑柱拔出，二是地下水会使现浇底板产生向上的浮力，现浇底板的外圆周抵靠在斜面处，现浇底板的稳定性更好。

25、4、通过设置拉力检测装置，实时检测支撑柱被拔出时的拉力值，防止支撑柱在拔出时因摩擦力过大超出支撑柱抗拉强度出现断裂。

26、5、设置加强结构，当拔出时的拉力将要到达支撑柱的抗拉强度时，仍无法拔出支撑柱，在进一步中注入泥浆或膨润土的后，再安装高强杆，从而确保支撑柱完整的被拉出。

27、6、设置内支撑环对支撑柱从内侧进行支撑，防止岩土挤压支撑柱，不仅能够提高支撑柱的稳定性，还能防止相邻支撑柱过渡挤压，导致支撑柱无法拔出。

28、7、通过柱间设置的止水垫片、缝隙填充物和膨胀止水条，可增加沉井的防水性能，可抵抗一定高度的地下水位，具备一定在富地下水位的地区实施的能力。