本實(shí)用新型涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，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(lǐng)域的一種進(jìn)出洞裝配式工作井結(jié)構(gòu)及施工方法。

背景技術(shù)：

在城市隧道、管廊非開挖施工時(shí)，盾構(gòu)和頂管設(shè)備的進(jìn)出洞工作井的施工速度對整個(gè)工程的進(jìn)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(gòu)筑物和管線復(fù)雜的復(fù)雜城市環(huán)境條件。

沉井結(jié)構(gòu)作為端頭井或工作井的一種常用結(jié)構(gòu)，達(dá)到廣泛應(yīng)用。該結(jié)構(gòu)一般是在地面制作，通過井內(nèi)取土下沉到預(yù)定標(biāo)高從而形成地下構(gòu)筑物。該結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：點(diǎn)地面積小，開挖取土不需要基坑圍護(hù)；無需特殊專業(yè)設(shè)備，操作簡便；既可以作為地下構(gòu)筑物的圍壁，沉井內(nèi)部空間亦可得到充分利用。近年來，隨著施工技術(shù)和施工機(jī)械的不斷革新，沉井在國內(nèi)外都得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

傳統(tǒng)的沉井結(jié)構(gòu)是通過一種切入土體的方式下沉，依靠結(jié)構(gòu)自重或振動減阻技術(shù)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(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，井內(nèi)封底。在沉井結(jié)構(gòu)下沉過程中，為了減阻將對井壁周邊的土體擾動較大，導(dǎo)致沉井外側(cè)周邊的環(huán)境受到較大影響，尤其在人口密集區(qū)或城鎮(zhèn)中心區(qū)，沉井周邊埋設(shè)有大量管線，分布各類重要建筑物和構(gòu)筑物。在軟土地區(qū)，當(dāng)沉井下沉，井內(nèi)土體挖除過程，產(chǎn)生井內(nèi)外的水土壓力差較大時(shí)，井外的水土體會繞過沉井的刃腳流到井內(nèi)，會使井外的地層沉降增大，導(dǎo)致井外側(cè)的建筑物和管線產(chǎn)生損傷甚至破壞。同時(shí)伴隨著挖土和降水過程，往往導(dǎo)致沉井結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)多采用現(xiàn)場澆筑方法制成，需要養(yǎng)護(hù)，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(nèi)降水，對井外環(huán)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(huán)境保護(hù)等條件的限制。為此，工程界亟需尋找一種能夠克服現(xiàn)有沉井結(jié)構(gòu)施工存在的不足、消除沉井施工對周邊環(huán)境影響的新結(jié)構(gòu)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(qū)以及軟弱地層中，目前常用明挖基坑圍護(hù)的方法施工工作井，先施工豎向圍護(hù)結(jié)構(gòu)，然后邊開挖，邊施工水平支撐結(jié)構(gòu)和安裝井內(nèi)設(shè)施。由于現(xiàn)行的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工速度較慢，嚴(yán)重影響了地下隧道或管廊的施工工期。工作井的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，為了便于盾構(gòu)機(jī)穿越，常采用玻璃纖維筋代替常規(guī)的鋼筋來制造圍護(hù)結(jié)構(gòu)，但造價(jià)較高。尤其在進(jìn)出穿墻門洞位置從圍護(hù)壁上開洞，不僅影響了圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)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(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有沉井結(jié)構(gòu)和明挖基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工周期長、對周邊環(huán)境影響大、易發(fā)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(jié)構(gòu)，能夠有效控制構(gòu)件植入和井內(nèi)挖土過程對周邊環(huán)境不利影響，確保井壁上開洞安全的技術(shù)和方法。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種裝配式工作井結(jié)構(gòu)，包括預(yù)制構(gòu)件，所述預(yù)制構(gòu)件植入到自凝流塑土內(nèi)，形成具有擋土和止水功能的井壁結(jié)構(gòu)；預(yù)制構(gòu)件上預(yù)留可拆卸的穿墻門洞板；預(yù)制構(gòu)件頂面預(yù)埋有連接冠梁的接駁裝置，預(yù)制構(gòu)件側(cè)壁預(yù)埋有連接腰梁的接駁裝置。

所述構(gòu)件為板構(gòu)件；板構(gòu)件為預(yù)制空腹鋼筋混凝土構(gòu)件，斷面形狀為一字形、L形、折角形或圓弧形的一種，板構(gòu)件中間分布多個(gè)豎向空腔，裝配后呈上下連通狀態(tài)。

所述板構(gòu)件在深度方向通過水平接頭接長，水平接頭為等強(qiáng)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(huán)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(huán)氧膠連接成整體；所述板構(gòu)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(jìn)行咬合。

所述構(gòu)件為樁構(gòu)件；樁構(gòu)件斷面形狀為工字形、中空圓形或中空矩形，為型鋼構(gòu)件或鋼筋混凝土預(yù)制件，在深度方向有等強(qiáng)連接接頭接長，型鋼構(gòu)件接頭通過焊接或螺栓連接，鋼筋混凝土預(yù)制件設(shè)圓環(huán)鋼板鋼套承插接頭，由兩端連接主筋的承插鋼套內(nèi)插入承插接頭、端面?zhèn)让嫱磕ōh(huán)氧膠、圓環(huán)形鋼套板連接成整體。

所述自凝流塑土為樁位原狀土經(jīng)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(xù)壁板墻體，截面有圓柱咬合形或等厚度矩形。

所述預(yù)留可拆卸的穿墻門洞封板，是在井壁中預(yù)設(shè)圓形或矩形的穿墻門洞，穿墻門洞周邊預(yù)設(shè)注漿孔，通過可拆卸的加勁鋼板封洞，并通過螺栓連接在構(gòu)件上安裝或拆卸。

在構(gòu)件頂面和側(cè)面預(yù)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(gòu)件形成整體井壁結(jié)構(gòu)，確保工作井的安全。

一種裝配式工作井結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征是，包括以下步驟：

(1)在現(xiàn)場或工廠預(yù)制板或樁構(gòu)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(tài)水泥土攪拌體、流態(tài)固化土攪拌體，或采用抓斗成槽形成自凝泥漿槽，形成連續(xù)壁板墻體；

(3)在自凝流塑土內(nèi)植入和裝配單幅板或單根樁構(gòu)件：

構(gòu)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(shí)將部分水泥土或泥漿置換出來；當(dāng)一個(gè)預(yù)制構(gòu)件的上端下放至安裝支座高度時(shí)，利用安裝支座固定該預(yù)制構(gòu)件，吊入上一段構(gòu)件，與下一段構(gòu)件拼接，拼接后繼續(xù)吊放；重復(fù)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(nèi)植入和裝配下一幅板或一根樁構(gòu)件：

用安裝支座定位固定，重復(fù)(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(nèi)取土及封底：

預(yù)制構(gòu)件植入和裝配完畢后，在構(gòu)件頂面清除固化的自凝流塑土，在構(gòu)件頂部接駁裝置安裝冠梁；冠梁形成后在井內(nèi)取土和降水，當(dāng)達(dá)到一定深度后，通過構(gòu)件側(cè)面接駁裝置安裝腰梁，同時(shí)設(shè)置支撐或外錨，然后繼續(xù)開挖和降水到設(shè)計(jì)深度，再在井內(nèi)澆筑鋼筋混凝土底板；

(6)在井壁穿墻門洞位置的預(yù)留孔內(nèi)進(jìn)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(yù)留的穿墻門洞；在井內(nèi)安裝盾構(gòu)或頂管設(shè)備，通過穿墻門洞進(jìn)行隧道或管涵的施工。

所述安裝支座由固定鋼梁、夾緊機(jī)構(gòu)、千斤頂、支座小車組成，預(yù)制構(gòu)件從夾緊機(jī)構(gòu)中下放，固定鋼梁支撐夾緊機(jī)構(gòu)，千斤頂支撐在固定鋼梁兩側(cè)，支座小車用于承接千斤頂。在植入和裝配板構(gòu)件或樁構(gòu)件時(shí)調(diào)節(jié)構(gòu)件下沉速度、位置和垂直度，調(diào)整構(gòu)件裝配精度并防止構(gòu)件傾斜和突沉。

所述的減阻裝置位于預(yù)制構(gòu)件空腔內(nèi)，由鉆桿和噴嘴組成，當(dāng)下沉阻力較大時(shí)，通過預(yù)制構(gòu)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(gòu)件底端的自凝流塑土，使之順利地通過預(yù)制件的腔體向上流動排放，從而使構(gòu)件順利沉放到位。

有益效果：本實(shí)用新型通過預(yù)先攪拌或成槽，槽內(nèi)填充自凝流塑土，將裝配式預(yù)制構(gòu)件植入到槽內(nèi)，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(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)沉井結(jié)構(gòu)下沉和明挖基坑對周邊環(huán)境的影響，現(xiàn)場施工可操作性強(qiáng)，構(gòu)件裝配化程度高，空腹構(gòu)件能有效節(jié)約工程材料，施工作業(yè)效率高，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和工程實(shí)施效果。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1為本實(shí)用新型裝配式工作井矩形結(jié)構(gòu)平面示意圖；

圖2為本實(shí)用新型裝配式工作井圓形結(jié)構(gòu)平面示意圖；

圖3為本實(shí)用新型裝配式工作井的預(yù)制板構(gòu)件豎向接頭示意圖；

圖4為本實(shí)用新型裝配式工作井的預(yù)制樁構(gòu)件豎向接頭示意圖；

圖5為本實(shí)用新型裝配式工作井預(yù)制樁構(gòu)件平面布置示意圖；

圖6為本實(shí)用新型裝配式工作井預(yù)制板構(gòu)件水平接頭示意圖；

圖7為本實(shí)用新型裝配式工作井穿墻門洞立面示意圖；

圖8為本實(shí)用新型裝配式工作井穿墻門洞剖面示意圖；

圖9為本實(shí)用新型裝配式工作井安裝支座及減阻裝置示意圖。

圖中：板構(gòu)件1、樁構(gòu)件2、標(biāo)準(zhǔn)件3、定制件4、圓柱咬合形自凝流塑土5、等厚度矩形自凝流塑土6、豎向接頭7、水平接頭8、中空圓形樁9、中空矩形樁10、工字形樁11、空腔12、折線型凹口接頭13、弧形凹口接頭14、RC管樁接頭15、RC方樁接頭16、H型鋼接頭樁17、方型鋼接頭18、接駁裝置19、接頭鋼拼板20、接頭端板21、螺栓22、環(huán)氧膠23、預(yù)埋連接件24、穿墻門洞25、洞周加勁鋼套26、封洞鋼板27、加勁槽鋼28、預(yù)設(shè)注漿孔29、安裝支座30、固定鋼梁31、千斤頂32、支座小車33、減阻裝置34、鉆桿35、噴嘴36、夾緊機(jī)構(gòu)37、主筋38、承插鋼套39、連接插桿40、鋼板螺栓接頭42、鋼套承插接頭43、圓環(huán)形鋼套板44、鉸鏈45。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。

參見圖1至圖8。

裝配式工作井結(jié)構(gòu)的井壁結(jié)構(gòu)由板構(gòu)件1和樁構(gòu)件2裝配而成，植入在預(yù)先攪拌形成的流態(tài)水泥土或抓斗成槽置換的自凝泥漿等圓柱咬合形自凝流塑土5或等厚度矩形自凝流塑土6內(nèi)，包括：裝配式工作井結(jié)構(gòu)有矩形裝配式工作井結(jié)構(gòu)和圓形裝配式工作井結(jié)構(gòu)等平面平面布置形式(見圖1和圖2)；預(yù)制構(gòu)件由標(biāo)準(zhǔn)件3和定制件4組成，中間具有多個(gè)豎向空腔12，豎向空12呈上下連通，構(gòu)件頂面和側(cè)壁預(yù)埋接駁裝置19和預(yù)埋連接件24與冠梁和腰梁相連；預(yù)制板構(gòu)件1通過水平接頭8和豎向接頭7進(jìn)行拼接，預(yù)制板構(gòu)件1的水平接頭8包括鋼板螺栓接頭42和鋼套承插接頭43，鋼板螺栓接頭42由鋼拼板20和接頭端板21通過端面環(huán)氧膠23及螺栓22連接成整體，鋼套承插接頭43由連接插桿40插入承插鋼套39兩端連接主筋38及端面環(huán)氧膠23連接成整體，預(yù)制板構(gòu)件1的豎向接頭7斷面包折線型凹口13和弧形凹口14，凹口之間插入RC管樁15、RC方樁16、H型鋼17或方型鋼18進(jìn)行咬合；預(yù)制樁構(gòu)件設(shè)圓環(huán)鋼板鋼套承插接頭，由兩端連接主筋38的承插鋼套39內(nèi)插入承插接頭43、端面?zhèn)让嫱磕ōh(huán)氧膠23、圓環(huán)形鋼套板44連接成整體，圓環(huán)形鋼套板44由兩塊半圓形鋼套板通過鉸鏈45和螺栓22形成圓環(huán)；預(yù)制構(gòu)件通過安裝支座30進(jìn)行拼裝和植入施工，支座30由固定鋼梁31、千斤頂32、支座小車33和夾緊機(jī)構(gòu)37構(gòu)成；井壁預(yù)設(shè)圓形或矩形穿墻門洞25，穿墻門洞25通過洞周加勁鋼套26加強(qiáng)，洞周預(yù)設(shè)注漿孔29，通過可拆卸的加勁鋼板27封洞，鋼板27兩側(cè)面焊接加勁槽鋼28，鋼板27通過螺22與預(yù)制構(gòu)件連接；當(dāng)構(gòu)件下沉阻力較大時(shí)，在預(yù)制構(gòu)件空腔內(nèi)下放減阻裝置34，減阻裝置34通過鉆桿35和噴嘴36噴射高壓空氣。

實(shí)施例中，具體施工步驟如下：

(1)在施工現(xiàn)場或工廠預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件。

(2)在井壁位置形成自凝流塑土：在井壁和隔墻位置采用多軸攪拌或雙輪銑削攪拌方法形成流態(tài)水泥土攪拌體、流態(tài)固化土攪拌體，或采用抓斗成槽形成自凝泥漿槽。

(3)在自凝流塑土內(nèi)植入和裝配單幅板或單根樁構(gòu)件：植入和裝配預(yù)制構(gòu)件：預(yù)制構(gòu)件吊放定位，通過自重、減阻或高頻振動捶克服阻力下放到水泥土或自凝泥漿中，同時(shí)將部分水泥土或泥漿置換出來；當(dāng)一個(gè)預(yù)制構(gòu)件的上端下放至開槽頂面時(shí)，通過安裝支座固定該預(yù)制構(gòu)件，吊入另一個(gè)預(yù)制構(gòu)件，與下一段通過水平接頭進(jìn)行拼接，拼接后繼續(xù)吊放；重復(fù)拼接直至槽底，完成豎向一幅井壁或隔墻的裝配與植入施工。

(4)在自凝流塑土內(nèi)植入和裝配下一幅板或一根樁構(gòu)件：用安裝支座定位固定，重復(fù)(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(nèi)取土及封底：預(yù)制構(gòu)件植入和裝配完畢后，在構(gòu)件頂面清除固化的自凝流塑土，在構(gòu)件頂部接駁裝置安裝冠梁；冠梁形成后在井內(nèi)取土和降水，當(dāng)達(dá)到一定深度后，通過構(gòu)件側(cè)面接駁裝置安裝腰梁，同時(shí)設(shè)置支撐或外錨，然后繼續(xù)開挖和降水到設(shè)計(jì)深度，再在井內(nèi)澆筑鋼筋混凝土底板。

(6)在井壁穿墻門洞位置的預(yù)留孔內(nèi)進(jìn)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(yù)留的穿墻門洞；在井內(nèi)安裝盾構(gòu)或頂管設(shè)備，通過穿墻門洞進(jìn)行隧道或管涵的施工。

本實(shí)用新型通過預(yù)先攪拌或成槽，槽內(nèi)填充自凝流塑土，將裝配式預(yù)制構(gòu)件植入到槽內(nèi)，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(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)沉井結(jié)構(gòu)下沉和明挖基坑對周邊環(huán)境的影響，現(xiàn)場施工可操作性強(qiáng)，構(gòu)件裝配化程度高，空腹構(gòu)件能有效節(jié)約工程材料，施工作業(yè)效率高，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和工程實(shí)施效果。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。