CN111139855A - 一种可自加重迫降的有底式砼沉箱及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可自加重迫降的有底式砼沉箱及施工方法，包括下部有底砼沉箱、多个上部接续砼沉箱和至少一个反循环抽浆钻机组件，下部有底砼沉箱底部的边沿设置有一圈钢板刃脚，反循环抽浆钻机组件包括中空钻杆、主进水管和多根第一高压喷水管，下部有底砼沉箱和上部接续砼沉箱的侧壁内部设置有多根第二高压喷水管，作业时由主进水管进水及高压喷水***交替冲切沉箱底部泥沙，中空钻杆转动与抽浆泵共同工作，不断抽取沉箱底部泥沙水混合土层，灌入上部沉箱内部，产生重力，形成高压水冲切循环抽浆自加重迫降技术。使沉箱下沉到设计位置，此技术使砼沉箱可在地下水位高的地质条件下施工，无需降水，施工方法安全可靠，降低成本，减小污染环境。

Description

一种可自加重迫降的有底式砼沉箱及施工方法

技术领域

本发明实施例涉及建筑设备领域，具体涉及一种可自加重迫降的有底式砼沉箱及施工方法。

背景技术

随着科技进步和人们的生活水平日益提高，汽车、电动车等机动车已经走入千家万户，开车出行已经成为人们不可或缺的工作和生活***均增长速度只有2％～3％，特别是大城市的机动车数量的增长远远超过交通基础设施的增长速度，直接导致各个城市的停车位严重不足的现象。在空间有限，车位缺失的现状下，人们开始大规模建设地下车库。

虽然地下车库有效解决了车位紧张的问题，但是现有的地下车库建设过程中存在以下问题：

1、现有的地下车库一部分建设方式为开挖基坑侧壁支护的建设形式，这种建设方式资金投入大，且回报率低，工程施工周期长，周边环境影响大。

2、现有的地下车库另一部分建设方式为建筑沉箱工艺，建筑沉箱工艺多采用气闭式，降水施工，人工或机械开挖，建筑沉箱施工过程中，经常遇到沉箱下沉遇障碍沉不下去，沉箱易发生倾斜，这种施工方式不仅安全性差，效率低，降水还会对周边环境及地下水有严重影响。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种可自加重迫降的有底式砼沉箱及施工方法，以解决现有的车库建设工艺存在资金投入大，施工周期长，安全性差以及会污染环境的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种可自加重迫降的有底式砼沉箱，所述可自加重迫降的有底式砼沉箱包括下部有底砼沉箱和多个上部接续砼沉箱，所述下部有底砼沉箱的顶部开口，所述下部有底砼沉箱的底部设置有砼沉箱底板，多个所述上部接续砼沉箱依次叠加于下部有底砼沉箱的顶部；所述可自加重迫降的有底式砼沉箱还包括至少一个反循环抽浆钻机组件，所述砼沉箱底板上设置有至少一个通孔，所述下部有底砼沉箱底部的边沿设置有一圈钢板刃脚，所述反循环抽浆钻机组件包括中空钻杆、主进水管和多根第一高压喷水管，所述主进水管的上端向上延伸，所述主进水管的下端一一对应地穿过通孔后向下延伸，所述中空钻杆可转动地***于主进水管的中部，所述中空钻杆的下端设置钻头，所述中空钻杆与主进水管的内壁之间具有环空间隙，多个所述第一高压喷水管间隔设置于主进水管的外周面，所述第一高压喷水管的下端沿主进水管的径向延伸，所述第一高压喷水管的上端向上延伸；所述下部有底砼沉箱和所述上部接续砼沉箱的侧壁内部竖直且间隔设置有多根第二高压喷水管。

进一步地，所述下部有底砼沉箱和所述上部接续砼沉箱均呈长方体箱体，所述下部有底砼沉箱的高度为2-3m，所述上部接续砼沉箱的高度为3-4m。

进一步地，所述钢板刃脚与所述下部有底砼沉箱焊接或螺栓连接。

相对应地，本发明还提供一种可自加重迫降的有底式砼沉箱施工方法，所述可自加重迫降的有底式砼沉箱施工方法包括以下步骤：

步骤a，循环抽浆泵钻机带动中空钻杆转动，钻头对下部有底砼沉箱下部的沙土进行切削，主进水管和第一高压喷水管向下部有底砼沉箱的下方喷射高压水冲刷沙土，同时利用中空钻杆抽取泥浆，形成反循环；

步骤b，利用中空钻杆将泥浆及夹在泥浆中的泥沙输送至下部有底砼沉箱内，泥沙沉淀后，离析出的水进入主进水管和第一高压喷水管进行循环利用；

步骤c，下部有底砼沉箱下降至预定高度后在下部有底砼沉箱的顶部叠加上部接续砼沉箱；

步骤d，依次重复上述步骤a、步骤b和步骤c，直至有底式砼沉箱下降至设计深度；

步骤e，使用高压水泥浆封堵通孔。

进一步地，在执行步骤a之前还执行步骤a1：在地表浇筑底部沉箱和无底沉箱，并安装中空钻杆、主喷水管和第一高压喷水管。

进一步地，在执行步骤a1之前还执行步骤a0：将地表砂土层挖至初见水位深度的上方0.5m处。

进一步地，在执行步骤e的同时还执行步骤f：在底部沉箱和无底沉箱的外侧注入水泥浆使，底部沉箱和无底沉箱的侧壁与地层固结。

本发明实施例具有如下优点：

1、本发明实施例的可自加重迫降的有底式砼沉箱采用高压循环水冲刷自加重迫降技术，使混凝土沉箱可在地下水位高的地质条件下施工，无需降水作业，施工方法安全可靠，快捷简单，成本大幅降低，占地面积小，减小污染环境。

2、本发明实施例的可自加重迫降的有底式砼沉箱可使小型立体停车市场产业化，在实际应用推广时，可采取连续设置多个沉箱以达到实际要求的数量需求，如大批量推广可进行工厂化生产，采用预制装配形式，形成产业化规模。可在道路两侧建成站台式停车体系，停车便捷，彻底解决占道停车问题，极具推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的可自加重迫降的有底式砼沉箱的侧视剖面结构示意图；

图2为图1中A-A处所做的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的可自加重迫降的有底式砼沉箱的施工方法流程图。

附图标记说明：1、底部沉箱；2、无底沉箱；3、底板；4、围板；5、中空钻杆；6、主喷水管；7、第一高压喷水管；8、钻头；10、第二高压喷水管；11、高压水泵；12、抽浆泵钻机。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

如图1所示，可自加重迫降的有底式砼沉箱包括下部有底砼沉箱1、多个上部接续砼沉箱2和至少一个反循环抽浆钻机组件，下部有底砼沉箱1和上部接续砼沉箱2均采用水泥浇筑的钢筋混凝土结构，下部有底砼沉箱1和上部接续砼沉箱2均呈长方体箱体，优选项为正方体箱体，下部有底砼沉箱1的高度为2-3m，上部接续砼沉箱2的高度为3-4m。

下部有底砼沉箱1的顶部开口，下部有底砼沉箱1的底部设置有砼沉箱底板3，砼沉箱底板3上设置有至少一个通孔，下部有底砼沉箱1底部的边沿设置有一圈钢板刃脚4，钢板刃脚4的材质为金属，钢板刃脚4与下部有底砼沉箱1焊接或螺栓连接，当下部有底砼沉箱1下降过程中，钢板刃脚4可将主进水管6和第一高压喷水管7喷射的水流控制在钢板刃脚4内侧，从而更有效地对钢板刃脚4内侧的沙土进行冲刷，加速下部有底砼沉箱1的下沉速度，提高作业效率。

上部接续砼沉箱2的顶部和底部均设置有开口，多个上部接续砼沉箱2依次叠加于下部有底砼沉箱1的顶部，下部有底砼沉箱1下沉过程中，上部接续砼沉箱2随同下部有底砼沉箱1一同下沉，下部有底砼沉箱1和上部接续砼沉箱2的侧壁内部，竖直且间隔设置有多根第二高压喷水管10，第二高压喷水管10的上端与高压水泵11连接。

当最上部的上部接续砼沉箱2下沉至预定深度时，再在该上部接续砼沉箱2上部叠加下一个上部接续砼沉箱2，并将每个沉箱侧壁内的第二高压喷水管10依次首尾连接。第二高压喷水管10用于冲刷上部接续砼沉箱2下方边沿的沙土，通过第二高压喷水管10与主进水管6、第一高压喷水管7共同喷射水流，可对下部有底砼沉箱1下方每个角度的沙土进行冲刷，从而确保上部接续砼沉箱2均衡下降，防止发生倾斜，提高施工安全性；在有底式砼沉箱下沉过程中，由于有下部有底砼沉箱1和上部接续砼沉箱2支撑，侧面土体不会发生坍塌事故，有效提高施工时的安全性。

如图2所示，反循环抽浆钻机组件包括中空钻杆5、主进水管6和多根第一高压喷水管7，主进水管6的上端向上延伸，主进水管6的下端一一对应地穿过通孔后向下延伸，当沉箱内泥浆的液面高于主进水管6的上端口时，泥浆会沿主进水管6向下流动，在重力的作用下泥浆会冲刷下部有底砼沉箱1下方的沙土。中空钻杆5可转动地***于主进水管6的内部，中空钻杆5的下端设置钻头8，钻头8的高度低于主进水管6下端口的高度，钻头8用于切削下部有底砼沉箱1下方的沙土。

中空钻杆5的上端向上延伸出主进水管6的上端口后与循环抽浆泵钻机12连接，循环抽浆泵钻机12用于带动中空钻杆5转动，进而对沙土进行切削，同时循环抽浆泵钻机12还会通过中空钻杆5抽取下部有底砼沉箱1下方的泥浆并带走部分泥沙送入沉箱内，增加沉箱的自重，加速下部有底砼沉箱1的下沉速度，进一步提高作业效率。

中空钻杆5与主进水管6的内壁之间具有环空间隙，环空间隙作为沉箱内泥浆离析的水向下流动的通道，多个第一高压喷水管7间隔设置于主进水管6的外周面，本实施例中第一高压喷水管7的数量为四个，当然第一高压喷水管7的数量并不限定于此，还可根据需要设置更多的第一高压喷水管7，第一高压喷水管7的下端沿主进水管6的径向延伸，第一高压喷水管7的上端向上延伸并与高压水泵11连接，由于主进水管6的冲刷面积有限，下部有底砼沉箱1下方有些位置的沙土无法被冲刷，因此设置第一高压喷水管7则大大增加冲刷面积，高压水泵11工作时，利用沉箱内的离析水，通过第一高压喷水管7或第二高压喷水管10向四周喷射，大大增加冲刷面积，提高作业效率。由于随着上部接续砼沉箱2数量的增加，中空钻杆5、主进水管6以及第一高压喷水管7的长度也需要沉箱的高度匹配，因此中空钻杆5、主进水管6以及第一高压喷水管7可采用长度较长的一整根，也可采用多根依次首尾连接的方式。工作时由主进水管6及高压喷水***交替冲刷底部的泥沙土体，中空钻杆5转动与抽浆泵共同工作，使反循环钻机***不断抽取砼沉箱底下泥沙水混合土层，灌入上部井内部，产生重力，泥沙土与水自然在井内沉淀分离，泥沙沉淀，水循环利用，形成高压水冲刷循环抽浆自加重迫降技术。本实施例的可自加重迫降的有底式砼沉箱可使小型立体停车市场产业化，在实际应用推广时，可采取连续设置多个沉箱以达到实际要求的数量需求，如大批量推广可进行工厂化生产，采用预制装配形式，形成产业化规模。可在道路两侧建成站台式停车体系，停车便捷，彻底解决占道停车问题，极具推广价值。

如图3所示，可自加重迫降的有底式砼沉箱的施工方法包括以下步骤：

步骤a，循环抽浆泵钻机12带动中空钻杆5转动，钻头8对下部有底砼沉箱下部的沙土进行切削，主进水管6和第一高压喷水管7向下部有底砼沉箱1的下方喷射高压水冲刷沙土，同时利用中空钻杆5抽取泥浆，形成反循环；

高压水泵11将抽取的水分别通过第一高压喷水管7和第二高压喷水管10输送至下部有底砼沉箱1的下方，利用高压水流对下部有底砼沉箱1下方的沙土进行冲刷，

高压水泵11抽取的水主要来源于沉箱内部的泥浆离析水，若刚开始沉箱内水不够，则可进行外部供水，正常循环施工作业之后，再从沉箱内抽取。

进一步地，在执行步骤a之前还执行步骤a1：在地表浇筑下部有底砼沉箱1和上部接续砼沉箱2，并安装中空钻杆5、主进水管6和第一高压喷水管7。

进一步地，在执行步骤a1之前还执行步骤a0：将地表砂土层挖至初见水位深度的上方0.5m处。

在执行步骤a1之前，需要对地表进行清理，首先查明地下管线及地质情况，明确现场情况后，将地表层杂填土清理至原始砂土层，挖至初见水位以上0.5米，在清理后的场地上再执行步骤a1。

步骤b，利用中空钻杆5将泥浆及夹在泥浆中的泥沙输送至下部有底砼沉箱1内，泥沙沉淀后，离析出的水进入主进水管6和第一高压喷水管7进行循环利用；

循环抽浆泵钻机12利用中空钻杆5将沉箱底部土层的泥沙浆抽送至下部有底砼沉箱1内，在重力的作用下，泥沙和水在下部有底砼沉箱1内分离，泥沙沉淀在下部有底砼沉箱1内，水则停留在砼沉箱1的上部，以备循环使用，通过中空钻杆5将泥浆抽送至下部有底砼沉箱1内，增加下部有底砼沉箱1的自重，加速下部有底砼沉箱1的下沉速度，进一步提高作业效率。当沉箱内的液面高于主进水管6的上端口时，泥浆离析出的水会自动沿主进水管6向下流动，与钻头8共同工作，冲切砼沉箱1下方的沙土。

高压水泵11抽取沉箱内上部离析出的水，并通过第一高压喷水管7输送至有底砼沉箱1的下方，对有底砼沉箱1下方的沙土进行冲刷，从而实现循环使用，对于侧壁上设置有第二高压喷水管10的下部有底砼沉箱1，高压水泵11还会通过第二高压喷水管10将高压水输送至有底砼沉箱1的下方，第二高压喷水管10可对有底砼沉箱1下方边沿的沙土进行冲刷。

通过第二高压喷水管10与主进水管6、第一高压喷水管7共同喷射水流，可对有底砼沉箱1下方的每个角度的沙土进行冲刷，从而确保上部接续砼沉箱2均衡下降，防止发生倾斜，提高施工安全性；由于水是不断循环利用的，因此环境污染较小。

步骤c，下部有底砼沉箱1下降至预定高度后在下部有底砼沉箱1的顶部叠加上部接续砼沉箱2；

当下部有底砼沉箱1下降至预定高度后在下部有底砼沉箱1的顶部叠加上部接续砼沉箱2，下部有底砼沉箱1与上部接续砼沉箱2形成挡土，防水和水平支撑一体化结构，防止坍塌和渗水等情况，由于无需水平支撑装置，降低费用的同时提高了施工安全性。

步骤d，依次重复上述步骤a、步骤b和步骤c，直至有底式砼沉箱下降至设计深度；

通过采用新的自加重迫降且循环冲刷施工工艺，沉箱可边挖边沉，很容易达到15至50米的深度。

步骤e，使用高压水泥浆封堵通孔。

有底式砼沉箱下降至设计深度后，循环抽浆泵钻机12利用中空钻杆5将水泥浆高压注入上部接续砼沉箱2的下方，将通孔封堵。

在执行步骤e的同时还执行步骤f：在下部有底砼沉箱1和上部接续砼沉箱2的外侧注入水泥浆使，下部有底砼沉箱1和上部接续砼沉箱2的侧壁与地层固结。

为了避免地下水对沉箱产生的浮力影响沉箱的稳定性，还需在下部有底砼沉箱1和上部接续砼沉箱2的外侧注入水泥浆使，下部有底砼沉箱1和上部接续砼沉箱2的侧壁与地层固结，大大增加摩擦力，形成抗浮结构，满足抗浮要求。通过此技术使混凝土沉箱可在地下水位高的地质条件下施工，无需降水作业，施工方法安全可靠，快捷简单，成本大幅降低，占地面积小，减小污染环境。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种可自加重迫降的有底式砼沉箱，所述可自加重迫降的有底式砼沉箱包括下部有底砼沉箱和多个上部接续砼沉箱，所述下部有底砼沉箱的顶部开口，所述下部有底砼沉箱的底部设置有砼沉箱底板，多个所述上部接续砼沉箱依次叠加于下部有底砼沉箱的顶部；其特征在于，所述可自加重迫降的有底式砼沉箱还包括至少一个反循环抽浆钻机组件，所述砼沉箱底板上设置有至少一个通孔，所述下部有底砼沉箱底部的边沿设置有一圈钢板刃脚，所述反循环抽浆钻机组件包括中空钻杆、主进水管和多根第一高压喷水管，所述主进水管的上端向上延伸，所述主进水管的下端一一对应地穿过通孔后向下延伸，所述中空钻杆可转动地***于主进水管的中部，所述中空钻杆的下端设置钻头，所述中空钻杆与主进水管的内壁之间具有环空间隙，多个所述第一高压喷水管间隔设置于主进水管的外周面，所述第一高压喷水管的下端沿主进水管的径向延伸，所述第一高压喷水管的上端向上延伸；所述下部有底砼沉箱和所述上部接续砼沉箱的侧壁内部竖直且间隔设置有多根第二高压喷水管。

2.根据权利要求1所述的可自加重迫降的有底式砼沉箱，其特征在于，所述下部有底砼沉箱和所述上部接续砼沉箱均呈长方体箱体，所述下部有底砼沉箱的高度为2-3m，所述上部接续砼沉箱的高度为3-4m。

3.根据权利要求2所述的可自加重迫降的有底式砼沉箱，其特征在于，所述钢板刃脚与所述下部有底砼沉箱焊接或螺栓连接。

4.一种可自加重迫降的有底式砼沉箱施工方法，其特征在于，所述可自加重迫降的有底式砼沉箱施工方法包括以下步骤：

步骤a，循环抽浆泵钻机带动中空钻杆转动，钻头对下部有底砼沉箱下部的沙土进行切削，主进水管和第一高压喷水管向下部有底砼沉箱的下方喷射高压水冲刷沙土，同时利用中空钻杆抽取泥浆，形成反循环；

步骤b，利用中空钻杆将泥浆及夹在泥浆中的泥沙输送至下部有底砼沉箱内，泥沙沉淀后，离析出的水进入主进水管和第一高压喷水管进行循环利用；

步骤c，下部有底砼沉箱下降至预定高度后在下部有底砼沉箱的顶部叠加上部接续砼沉箱；

步骤d，依次重复上述步骤a、步骤b和步骤c，直至有底式砼沉箱下降至设计深度；

步骤e，使用高压水泥浆封堵通孔。

5.根据权利要求4所述的可自加重迫降的有底式砼沉箱施工方法，其特征在于，在执行步骤a之前还执行步骤a1：在地表浇筑底部沉箱和无底沉箱，并安装中空钻杆、主喷水管和第一高压喷水管。

6.根据权利要求5所述的可自加重迫降的有底式砼沉箱施工方法，其特征在于，在执行步骤a1之前还执行步骤a0：将地表砂土层挖至初见水位深度的上方0.5m处。

7.根据权利要求4、5或6所述的可自加重迫降的有底式砼沉箱施工方法，其特征在于，在执行步骤e的同时还执行步骤f：在底部沉箱和无底沉箱的外侧注入水泥浆使，底部沉箱和无底沉箱的侧壁与地层固结。

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