專利名稱：沉井結構及將沉井結構平穩準確沉入地面的方法
技術領域：
本發明涉及一種建筑結構及施工方法，尤其涉及一種沉井結構以及將該沉 井結構平穩沉入地面且準確終沉的施工方法。
背景技術：
沉井作為地下空間構筑物或高層建筑深基礎或深基坑支護施工的一種結 構，有其獨特的工程應用條件范圍。比如， 一般在較好的硬土地質條件下，可 不采用沉井技術，而采用其它基坑施工技術方法則更為便捷經濟。然而在軟土 地區，由于地質疏松，穩定性差，因此采用一般的基坑支護結構則將導致高昂 的支護費用，同時導致施工的工期變長，此外，施工的風險也較大。
因此，沉井大量地應用于江河湖海邊沖積層軟土地基條件下施工。但沉井 在軟土地基條件下施工應用，若設計與施工操作不當，極易發生突沉、超沉、 中心偏移、平面旋轉、豎向歪沉、變形斷裂、井內涌土，井外塌陷等重大安全 與質量事故。這主要是沉井的某些部位(如矩形沉井的對角線)的豎向平面剛度
(或最小豎向剖面扭轉剛度)先天不足所導致的；亦是由于目前的沉井結構及相應 的施工方法不能保證沉井在工程意義上的平穩下沉且準確終沉所導致的。因此， 實際施工過程中，大多數沉井均是東倒西歪、搖搖晃晃地往下沉，施工險情極 易發生，在下沉過程中，必須不斷地糾偏、扶正，盡量保持沉井的平衡，從而 導致施工難度加大，施工工期延長，成本不斷攀升。這些傳統技術的缺點是沉 井施工中長期需要解決但一直未能解決的技術難題。
用沉井施工方法進行沉基坑支護的施工，是工程界研究的方向之一，但目 前最大面積的沉井僅能滿足中小規模面積的基坑施工。而要做出更大平面積、 更大圓形直徑或更大矩形單邊長度、更大的內分格尺寸、更復雜的異形不對稱平面形狀的沉井則目前在工程界極為困難。這是沉井的自身剛度不足和不能平 穩下沉且準確終沉的特點所決定的，從而限制了沉井朝著面積更大型化、平面
更復雜化、造價更經濟化方向發展的速度，進而限制了沉井用途的擴展；這也 是沉井設計與應用中長期未決的難題。
發明內容
本發明的主要目的在于提供一種沉井結構，通過在傳統沉井結構上設置均 勻分布的支撐塊點而形成了本發明的沉井結構，借助支撐樁體和千斤頂的均布 支撐，極大地降低了對沉井結構的剛度要求，使沉井結構不易變形或斷裂，從 而提高了施工與使用的安全性。
本發明的另 一個目的在于提供一種將沉井平穩地沉入地面且準確終沉的施 工方法，該方法能夠確保沉井以可控制的方式逐漸下沉且準確終沉，從而避免 了傳統施工方法中出現的突沉、超沉、中心偏移、平面旋轉、豎向歪沉、變形 斷裂、井內涌土、井外塌陷等重大安全與質量事故。
為達到上述目的， 一種沉井結構，其包括封閉起來的井壁，該井壁具有內 壁面及與該內壁面相對的外壁面，所述內壁面之間設置多個在水平面和垂直面 內互相交叉的框架梁及靠近井壁最下端的底框架梁。所述內壁面上形成多個等 高的內支撐塊，所述外壁面上設置多個等高的外支撐塊，且外支撐塊高于內支 撐塊，所述的底框架梁底面為無刃腳的平面，所述井壁的最下端形成具有斜面 的刃腳。
為達到上述目的，本發明提供一種將沉井結構準確沉入地面且準確終沉的 方法，其包括如下步驟
(1)選定一定施工區域，并在該施工區域內打入多個支撐樁體且保持支撐樁 體的一部分長度暴露于施工區域的地面以上；
(2)在該施工區域內構建一種沉井結構，其包括封閉起來的井壁，該井壁具 有內壁面及與該內壁面相對的外壁面，所述內壁面之間設置多個在水平面和豎 向面內互相交叉的框架梁及靠近井壁最下端的底框架梁，所述內壁面上形成多個等高的內支撐塊，所述外壁面上設置多個等高的外支撐塊，且外支撐塊高于 內支撐塊，所述的底框架梁底面為無刃腳的平面，并且使沉井的底框架梁及內
外支撐塊則借助一組縱向疊壓起來的墊塊及支撐于最下端墊塊下方的千斤頂而 支撐于施工區域的部分支撐樁體上，且縱向疊壓的多個墊塊的周圍設有對墊塊 進行限位，從而使墊塊僅可在縱向方向內活動的限位裝置，支撐底框架梁與內 支撐塊的支撐樁體及千斤頂分別構成了內部支撐樁體與內部千斤頂，支撐外支 撐塊的支撐樁體及千斤頂分別構成了外部支撐樁體及外部千斤頂，所有內部及 外部千斤頂中的每一個包括基座及可在該基座內伸縮一定行程的頂桿，所有千
斤頂的頂桿初始地處于伸長狀態；所有內部千斤頂的頂桿上端都與內支撐塊及 底框架梁固定且懸吊于其下；將所有內外千斤頂總體上劃分為互相交錯的第一 批千斤頂與第二批千斤頂；
(3) 操作所有內外千斤頂，使每個千斤頂的頂桿均向基座縮回一定距離，并 使頂桿與基座之間尚留有30毫米以上的行程間隙，從而使沉井在施工區域內第 一次下沉一定深度，并使井壁的刃腳插入到地面下；
(4) 操作第一批千斤頂使其縮短20-50毫米，從而使得沉井的全部載荷完全 地集中于第二批千斤頂，而第一批千斤頂則處于無載荷狀態，然后將設置于第 一批千斤頂的每個外支撐塊與相應外部千斤頂之間的一組墊塊中最高的一塊墊 塊抽去，接下來操作第一批千斤頂中的每個外部千斤頂，使該每個外部千斤頂 的頂桿相對于基座向上伸長，從而使該組剩余墊塊中最上端的墊塊與外支撐塊 接觸并互相頂緊，再將設置于第一批千斤頂中的每個內部千斤頂之下的內部支 撐樁體切斷一定的長度，從而使第一批千斤頂中的內部千斤頂的基座與切割后 剩余的內部支撐樁體之間形成較大的間隙，接下來操作第一批千斤頂中的該每 個內部千斤頂，使每個內部千斤頂的基座相對于頂桿向下降落，從而使第一批 千斤頂中的每個內部千斤頂的基座與切割后剩余的內部支撐樁體的頂部接觸頂 緊，從而使得沉井的全部載荷同時集中于第 一批及第二批千斤頂上；(5) 操作第二批千斤頂使其縮短20-50毫米，從而使沉井的全部載荷完全地 轉移到第一批千斤頂，進而使得第二批千斤頂處于無載荷狀態，然后將設置于 第二批千斤頂的每個外支撐塊與相應外部千斤頂之間的一組墊塊中最高的一塊
墊塊抽去，接下來操作第二批千斤頂中的每個外部千斤頂，使該每個外部千斤 頂的頂桿相對于基座向上伸長，從而使該組剩余墊塊中最上端的墊塊與外支撐 塊接觸并互相頂緊，再將設置于第二批千斤頂中的每個內部千斤頂之下的內部 支撐樁體切斷一定的長度，從而使第二批千斤頂中的內部千斤頂的基座與切割 后剩余的內部支撐樁體之間形成較大的間隙，接下來操作第二批千斤頂中的每 個內部千斤頂，使每個內部千斤頂的基座相對于頂桿向下降落，從而使第二批 千斤頂中的每個內部千斤頂的基座與切割后剩余的內部支撐樁體的頂部接觸頂 緊，從而使得沉井的全部載荷同時集中于第 一批及第二批千斤頂上；
(6) 拆除每個外部千斤頂頂桿周圍的限位裝置；
(7) 操作所有內外千斤頂，使每個千斤頂的頂桿均向基座縮回一定距離，并 使頂桿與基座之間尚留有30毫米以上的行程間隙，從而使沉井在施工區域內再 次下沉一定深度；
(8) 將沉井內井底的土挖去一層，從而使每個內部支撐樁體的一部分從土中 暴露出來;
(9) 依次重復上述步驟(4)、 (5)、 (6)、 (7)以及(8),從而使沉井不斷下沉，直至 每個外部千斤頂上的墊塊均被抽走，且使每個外部千斤頂均已直接頂住對應的
外支撐塊；
(10) 操作所有的內外千斤頂，使每個千斤頂的頂桿向基座逐漸縮回，沉井逐 漸下沉至設定標高；
(11) 分批次拆除千斤頂，且在支撐樁體頂部上澆注承臺混凝土，直至全部支 撐樁體頂部上都由承臺混凝土支撐著沉井，進而實現準確終沉。
本發明的優點在于由于在沉井上的適當部位上設置有許多個支撐塊及支 撐點，借助支撐樁體和千斤頂均布地支撐著沉井，因此極大地降低了對沉井結 構的剛度要求，使沉并結構不易變形或斷裂，從而提高了施工與使用的安全性。此外，通過采用支撐塊及支撐點與千斤頂與管樁的相互配合操作的施工方法， 使得沉井可以平穩地受控制地逐漸沉入預定地面內的深度且準確終沉，從而避 免了傳統施工方法中出現的突沉、超沉、中心偏移、平面旋轉、豎向歪沉、變 形斷裂、井內涌土、井外塌陷等重大安全與質量事故。
圖1展示了本發明沉井100的俯視平面結構圖，展示了全部支撐樁體在沉
井平面上的分布位置及支撐樁體與沉井的互相配合關系。
圖2展示了圖1所示沉井的主視立面圖，顯示了多個形成于井壁外壁面的 外支撐塊與墊塊及打入地面內的相應管樁的配合關系。
圖3展示了圖1所示沉井沿著B-B方向的剖面結構圖，顯示了刃腳與地面 的配合情況，以及沉井內底部框架梁與打入地面內的相應管樁之間的配合關系。
圖4展示了圖3所示沉井沿著A-A方向的剖視結構圖。
圖5展示了圖1所示沉井沿著C-C方向的剖視結構圖。
圖6局部地展示了圖2所示沉井的部分外支撐塊與墊塊及千斤頂及打入地 面內的管樁之間的相互位置關系。
圖7展示了圖6所示結構沿著E-E方向的剖^L結構圖。
圖8展示了圖6所示結構沿著D-D方向的剖視結構圖。
圖9展示了圖8所示導向墊軌的立面結構。
圖IO展示了圖6所示墊塊的平面結構。
圖ll展示了圖6所示限位板的立面結構。
圖12a-12d依次展示了圖1-圖11所示沉井在沉入地面內的過程中外支撐塊、 墊塊、千斤頂及相應的管樁的變化情況。
圖13a-13d依次展示了圖1-圖11所示沉井在沉入地面內的過程中外支撐塊、 墊塊、千斤頂及相應的管樁的變化情況；同時展示了沉井底部框架梁下的千斤 頂與支撐千斤頂的管樁的變化情況。
圖14展示了用于將土從沉井內取出的裝置與沉井的排列平面圖。圖15展示了用于將土從沉井內取出的裝置與沉井的排列立面圖。
具體實施方式
述。
首先介紹本發明的沉井結構。參考圖1-圖11,沉井100總體上為矩形體的 結構，比如可以為鋼筋混凝土結構或鋼制結構等。該沉井100包括四個互相連 接從而封閉起來的井壁102,任意兩個相對的井壁102互相平行，從而佳—得四個 井壁102—起構成矩形形狀。每個井壁102具有內壁面IIO及與該內壁面110 相對的外壁面108。任意兩個相對的井壁102的內壁面110之間i殳置多個在水平 面和豎向面內互相平行的框架梁。比如兩個橫向設置的井壁102之間可以設置 框架縱梁104;而兩個縱向設置的井壁102之間可以設置框架橫梁106。并且橫 梁106與對應的縱梁104互相正交，從而使得它們總體上為沉井100提供了水 平支撐的結構強度。
其中，沉井IOO最下端(即沉井制成后，其最靠近地面的一端)的框架橫梁及 縱梁構成了沉井的底部水平框架梁126(參考圖3),其在隨后的施工過程中主要 用于部分地支撐沉井100。
每個框架梁借助設置在井壁102的內壁面110上的框架柱116而固定連接 到相應的井壁102上。此外，在必要的框架梁之間設置有內隔墻124(參考圖3)， 其進一步加強了沉井IOO的整體結構強度。
特別地，每個井壁102的外壁面108上靠近沉井100的頂端(即遠離地面) 上設置有多個等高(相對于沉井最底端的高度)的外支撐塊112。并且所有井壁102 上的外支撐塊112的高度都相同。類似地，每個井壁102的內壁面110上也設 置有多個等高(相對于沉井最底端的高度)的內支撐塊114。并且所有井壁102上 的內支撐塊114的高度都相同。特別地，所有的內支撐塊114的高度要遠遠地 低于外支撐塊112的高度，由于存在這些內外支撐塊(俗稱牛腿)，并且借助支撐樁體和千斤頂均布地支撐沉井，從而極大地降低了對沉井結構的剛度要求，換 句話說，本發明使得沉井結構的構件斷面不必制作成非常龐大，即可實現沉井
施工沉降與使用的安全性。請參考圖3與圖5,所述每個井壁102的底部(與地 面接觸的部分)形成具有斜面的刃腳128，由于其邊緣相對鋒利，因此其有利于 整體沉井100容易地沉入地面以下。
下面介紹本發明沉井100準確沉入地面的方法，即沉井是如何平穩有序地 下沉到地面下的。首先介紹與該方法有關的支撐構造。為了穩定地將沉井支撐 于地面上，參考圖2、圖3及圖5,地面300(參考圖5)之下預先打入了預訂數量 的支撐樁體，比如管樁118。并且，優選地，管樁118打入地面直到與地質的基 巖持力層200接觸(如圖5所示)。管樁的數量與分布取決于沉井的結構及地質情 況。在本實施例中，管樁118優選地打入地面300之下，并使其頂端露出地面 300之上一段距離，并且管樁118最好支撐于沉井100的任意兩個底部框架梁(橫 梁與縱梁)交叉的部位及對應于外支撐塊112及內支撐塊114的部位，此外，管 樁118也支撐于底部框架梁126下方(參考圖3)。在圖1、圖2中，用黑圓圏或 白圓圏代表了管樁的分布位置。這些大量均勻分布的管樁118將在沉井100的 平穩下沉并準確終沉過程中起到至關重要的作用。
打入地面的管樁118與內支撐塊114之間設置有用于調整沉井高度的千斤 頂120(參考圖5);類似地，打入地面的管樁118與底部支撐梁126之間也設置 有用于調整沉井高度的千斤頂120(參考圖3);而打入地面的管樁118與外支撐 塊112之間則除了設置千斤頂120之外，還在千斤頂120與外支撐塊112之間 活動地設置了多個墊塊122(參考圖2及圖5)。為了下沉作業方便，井內千斤頂 的頂部都與上部相應結構互相固定，并且可懸吊。
下面詳細介紹外支撐塊112與千斤頂120、墊塊122及管樁118之間的位置 關系。參考圖6-圖ll及圖l，外支撐塊112自井壁102的外壁面108向外突出 形成。每個外支撐塊112具有從外壁面108向外伸出的基部160以及從該基部 160向下伸出的兩個限位壁134。并且該兩個限位壁134及基部160以及外壁面 108之間共同圍成了半封閉的空間。該半封閉的空間內設置有空心的矩形塊狀的導向墊軌130,而該導向墊軌130與該兩個限位壁134之間則容納有矩形塊形狀 的墊塊122。此外，所述兩個限位壁134之間借助限位板132而互相連接，從而 將墊塊122限制在兩個限位壁134、導向墊軌130及限位板132共同圍成的空間 內，進而在施工過程中，墊塊122不會從側面掉落。這種確保墊塊122在沉井 下沉過程中不會^M則面掉落的結構形成了墊塊122的限位裝置。此外，每個千 斤頂120可以為傳統的千斤頂，用于調整沉井的高度，比如千斤頂120可以包 括基座504及可在該基座504上相對于該基座504在手柄(圖未示)的操作下而上 下移動位置的裝置，即伸長或縮短的頂桿502。應當注意上述限位壁134縱向 地在沉井IOO的整個高度上延伸。并且，限位壁134為臨時結構，其在沉井下 沉的整個過程中，隨著墊塊的逐漸抽出而逐漸-故切斷一部分，直到所有的墊塊 都被抽出之后，該限位壁134將完全地被除去。
雖然上述實施例中，以矩形體形狀的沉井作為舉例，但并不意味著本發明 的沉井局限于此一種平面形狀的結構。相反，沉井可以為圓形沉井，正多邊形、 長條矩形或各種不對稱的異形平面形狀等沉井結構。
本發明將沉井平穩地沉入地面的施工方法主要是利用沉井全部載荷在相鄰 的支撐樁體之間交替轉移變化原理及千斤頂高度可調的原理所實現的。圖 12a-13d展示了本發明方法的工作過程。首先參考圖12a及13a，其分別顯示了 沉井外部與內部的初始狀態。即預定數量的管樁118首先打入地面內，從而4吏 沉井100支撐于管樁118上。具體地講，外支撐塊112借助多個墊塊122及最 下端的墊塊122與對應管樁118之間的千斤頂120而支撐于管樁118上；沉井 100內部的底部框架梁126則直接借助千斤頂120支撐于相應的管樁118上；同
考圖5)。此時，沉井100的重量(載荷)作用于所有的(井壁內與井壁外)管樁118 上，換句話說，所有的管樁118都同時承受沉井100的重量。并且此時，所有 千斤頂120均處于伸長狀態，即其基座504上的頂桿502均位于最高位置。而 沉井100的刃腳128則初始地插入到地面內。此外，為了描述方便，將所有內 外千斤頂總體上劃分為互相交4普的第一批千斤頂(比如圖1中黑色圓圈表示的千斤頂)與第二批千斤頂(比如圖1中白色圓圏表示的千斤頂)。
接下來，如圖12b及13b所示，操作所有的千斤頂120，使得所有千斤頂 120的頂桿502縮短，此時，整體沉井100因為頂桿502的縮短而相應下沉一定 距離，從而使沉井100的刃腳再次插入到地面內，并且整體沉井100的部分重 量將其下面的土質有效地壓緊，從而增加了地基土對沉井100的水平嵌固作用， 增加了沉井100穩定性。并且由于地基土開始分擔沉井100部分的重量，從而 立即降低了沉井對千斤頂的荷載。
圖12c及13c展示了本發明的下一步操作。為了描述方便，將井壁外的墊塊 122自上向下依次從1開始編號，最上面的墊塊編號為1號墊塊，其余依次類推。 同時參考圖6-圖11，在該操作中，首先將第一批千斤頂(包括內部與外部千斤頂) 縮短一定距離，比如30 50毫米，將最上面的墊塊(l號墊塊)從外支撐塊112的 兩個限位壁134之間抽出。然后立即操作第一批中的外部千斤頂，使得外部千 斤頂伸長頂緊下一塊墊塊122,即2號墊塊。此時，2號墊塊變成與外支撐塊112 接觸的墊塊。
接下來，將第一批千斤頂的內部千斤頂下面的內部管樁(即支撐內部千斤頂 的管樁，也稱為內部支撐樁體)的最上端切掉一定長度。然后，將第一批千斤頂 的內部千斤頂的頂桿再次頂起，從而支撐于底框架梁(或內支撐塊)與內部管樁之 間。此時，沉井的全部載荷同時集中于第一批與第二批千斤頂上。此后，將限 位壁134自最下端切掉一部分，從而避免其最下端對沉井的下沉造成障礙。
接下來，將第二批千斤頂(包括內部與外部千斤頂)縮短一定距離，比如30-50 毫米，將最上面的墊塊(l號墊塊)從外支撐塊112的兩個限位壁134之間抽出。 然后立即操作第二批中的外部千斤頂，使得外部千斤頂伸長頂緊下一塊墊塊 122,即2號墊塊。此時，2號墊塊變成與外支撐塊112接觸的墊塊。接下來，
上端切掉一定長度。然后，將第二批千斤頂的內部千斤頂的頂桿再次頂起，從 而支撐于底框架梁(或內支撐塊)與內部管樁之間。到目前為止，此時，沉井的全 部載荷再次同時集中于第一批與第二批千斤頂上；并且，所有的外部支撐塊上的1號墊塊122均已經被抽去，且所有的內部支撐樁體的長度都已經被切短一 定長度。此后，將限位壁134自最下端切掉一部分，從而避免其最下端對沉井 的下沉造成障礙。
此后，如圖12d及13d所示，再次讓內部及外部千斤頂120的頂桿縮回， 從而導致沉井IOO再次整體向下沉降一定距離，即外部千斤頂縮短一個行程。
接下來的施工過程基本與結合圖12c及13c描述的過程一致，只不過抽取的 墊塊為2號墊塊。然后，過程繼續進行到結合圖12d及13d描述的步驟中。這 樣，隨著操作的不斷循環，墊塊逐漸被抽出，沉井逐漸下降，直到所有的墊塊 被抽出，限位壁的所有部分均被切除之后。操作所有的內外千斤頂，使每個千 斤頂的頂桿向基座逐漸縮回，沉井逐漸下沉至設定標高。然后，分批次拆除千 斤頂，且在支撐樁體頂部上澆注承臺混凝土，直至全部支撐樁體頂部上都由承 臺混凝土支撐著沉井，進而實現準確終沉。
在上述過程中，由于隨著沉井的逐漸下沉，內部管樁需要不斷地被截斷， 然而由于內部管樁的大部分部位埋在地面內，因此，在施工時需要不斷地將內 部管樁周圍(即井內底)的土挖出。這是借助圖14、 15中的復合橋式龍門吊500 以及與該復合橋式龍門吊500配合的皮帶機600共同實現的。兩者設置在沉井 IOO的頂部上，由于沉井IOO的框架梁之間具有分格空間，因此可以方便地將土 挖出。此外，復合橋式龍門吊500也可以將挖掘機吊入井內進行挖土作業。
概括地講，本發明首先提供一種沉井結構，其包括封閉起來的井壁，該井 壁具有內壁面及與該內壁面相對的外壁面，所述內壁面之間設置多個互相交叉 的框架梁及靠近井壁最下端的底框架梁，所述內壁面上形成多個等高的內支撐 塊，所述外壁面上設置多個等高的外支撐塊，且外支撐塊高于內支撐塊，所述 的底框架梁底面為無刃腳的平面,所述井壁的最下端形成具有斜面的刃腳。
優選地，所述外支撐塊包括基部及從該基部延伸向下的一對限位壁。并且， 基部及限位壁縱向地在井壁的整體高度上延伸。所述限位壁內設置有矩形體形 狀的導向墊4九。本發明同時提供一種將上述沉井結構準確沉入地面的方法。其包括如下步
驟
(1)選定一定施工區域，并在該施工區域內打入多個支撐樁體且保持支撐樁
體的一部分長度暴露于施工區域的地面以上；
(2)在該施工區域內構建一種沉井結構，其包括封閉起來的井壁，該井壁具 有內壁面及與該內壁面相對的外壁面，所述內壁面之間設置多個在水平面和豎 向面內互相交叉的框架梁及靠近井壁最下端的底框架梁，所述內壁面上形成多 個等高的內支撐塊，所述外壁面上設置多個等高的外支撐塊，且外支撐塊高于 內支撐塊，所述的底框架梁底面為無刃腳的平面，并且使沉井的底框架梁及內
外支撐塊則借助一組縱向疊壓起來的墊塊及支撐于最下端墊塊下方的千斤頂而 支撐于施工區域的部分支撐樁體上，且縱向疊壓的多個墊塊的周圍設有對墊塊 進行限位，從而使墊塊僅可在縱向方向內活動的限位裝置，支撐底框架梁與內 支撐塊的支撐樁體及千斤頂分別構成了內部支撐樁體與內部千斤頂，支撐外支
撐塊的支撐樁體及千斤頂分別構成了外部支撐樁體及外部千斤頂，所有內部及 外部千斤頂中的每一個包括基座及可在該基座內伸縮一定行程的頂桿，所有千
斤頂的頂桿初始地處于伸長狀態；所有內部千斤頂的頂桿上端都與內支撐塊及 底框架梁固定且懸吊于其下；將所有內外千斤頂總體上劃分為互相交錯的第一 批千斤頂與第二批千斤頂；
(3) 操作所有內外千斤頂，使每個千斤頂的頂桿均向基座縮回一定距離，并 使頂桿與基座之間尚留有30毫米以上的行程間隙，從而使沉井在施工區域內第 一次下沉一定深度，并使井壁的刃腳插入到地面下；
(4) 操作第一批千斤頂使其縮短20-50毫米，從而使得沉井的全部載荷完全 地集中于第二批千斤頂，而第一批千斤頂則處于無載荷狀態，然后將設置于第 一批千斤頂的每個外支撐塊與相應外部千斤頂之間的一組墊塊中最高的一塊墊 塊抽去，接下來操作第一批千斤頂中的每個外部千斤頂，使該每個外部千斤頂 的頂桿相對于基座向上伸長，從而使該組剩余墊塊中最上端的墊塊與外支撐塊接觸并互相頂緊，再將設置于第一批千斤頂中的每個內部千斤頂之下的內部支 撐樁體切斷一定的長度，從而使第一批千斤頂中的內部千斤頂的基座與切割后 剩余的內部支撐樁體之間形成較大的間隙，接下來操作第一批千斤頂中的該每 個內部千斤頂，使每個內部千斤頂的基座相對于頂桿向下降落，從而使第一批 千斤頂中的每個內部千斤頂的基座與切割后剩余的內部支撐樁體的頂部接觸頂
緊，從而使得沉井的全部載荷同時集中于第一批及第二批千斤頂上；
(5) 操作第二批千斤頂使其縮短20~50毫米，從而使沉井的全部載荷完全地 轉移到第一批千斤頂，進而使得第二批千斤頂處于無載荷狀態，然后將設置于 第二批千斤頂的每個外支撐塊與相應外部千斤頂之間的一組墊塊中最高的一塊
墊塊抽去，接下來操作第二批千斤頂中的每個外部千斤頂，使該每個外部千斤 頂的頂桿相對于基座向上伸長，從而使該組剩余墊塊中最上端的墊塊與外支撐 塊接觸并互相頂緊，再將設置于第二批千斤頂中的每個內部千斤頂之下的內部 支撐樁體切斷一定的長度，從而使第二批千斤頂中的內部千斤頂的基座與切割 后剩余的內部支撐樁體之間形成較大的間隙，接下來操作第二批千斤頂中的每 個內部千斤頂，使每個內部千斤頂的基座相對于頂桿向下降落，從而使第二批 千斤頂中的每個內部千斤頂的基座與切割后剩余的內部支撐樁體的頂部接觸頂 緊，從而使得沉井的全部載荷同時集中于第一批及第二批千斤頂上；
(6) 拆除每個外部千斤頂頂桿周圍的限位裝置；
(7) 操作所有內外千斤頂，使每個千斤頂的頂桿均向基座縮回一定距離，并 使頂桿與基座之間尚留有30毫米以上的行程間隙，從而使沉井在施工區域內再 次下沉一定深度；
(8) 將沉井內井底的土挖去一層，從而使每個內部支撐樁體的一部分從土中 暴露出來；
(9) 依次重復上述步驟(4)、 (5)、 (6)、 (7)以及(8)，從而使沉井不斷下沉，直至 每個外部千斤頂上的墊塊均被抽走，且使每個外部千斤頂均已直接頂住對應的 外支撐塊；(10) 操作所有的內外千斤頂，使每個千斤頂的頂桿向基座逐漸縮回，沉井逐
漸下沉至設定標高；
(11) 分批次拆除千斤頂，且在支撐樁體頂部上澆注承臺混凝土，直至全部支 撐樁體頂部上都由承臺混凝土支撐著沉井，進而實現準確終沉。
具體地，沉井結構的外支撐塊包括基部及從該基部延伸的一對限位壁；基 部及限位壁縱向地在井壁的整體高度上延伸；所述限位壁內設置有矩形體形狀 的導向墊軌；所述一組墊塊設置在基部與限位壁與導向墊軌三者之間圍成的空 間內，并且所述兩個限位壁之間借助矩形體形狀的限位板而互相連接起來，從 而使得墊塊被限制于兩個限位壁、導向墊軌及限位板所圍成的空間內，所述兩 個限位壁、導向墊軌及限位板共同構成了上述限位裝置，從而使墊塊僅可縱向 地活動。所述支撐樁體為預應力高強混凝土管樁或鋼管樁，且管樁須打入到地 下的基巖土持力層內。
本發明的優點在于通過采用支撐塊與千斤頂與管樁的相互配合操作的施 工方法，使得沉井可以平穩地受控制地逐漸沉入預定地面內的深度，且準確終 沉，從而避免了傳統施工方法中出現的突沉、超沉、中心偏移、平面旋轉、豎 向歪沉、變形斷裂、井內涌土、井外塌陷等重大安全與質量事故。
所述內外支撐塊可以是鋼筋混凝土結構，亦可以是鋼結構。內外支撐塊可 以是單個獨立支撐體塊，亦可以是水平連續的圏梁式或冠梁式或支撐體塊。另 外，所述千斤頂可以為各種類型的機械升降機構，而并不局限于文中公開的特 定千斤頂結構。沉井的井壁外支撐塊、井壁內支撐塊、井內底框架梁等底面支 撐結構可以單獨使用，也可以靈活地組合使用，其可以根據不同的沉井結構設 計需求而采用。另外，本發明可用于平面積更大、形狀更復雜、單邊尺寸更大 及地基更加軟且下沉深度更深的沉井項目，從而降低了造價，獲得了更好的經 濟性。
權利要求
1. 一種沉井結構，其包括封閉起來的井壁，該井壁具有內壁面及與該內壁面相對的外壁面，所述內壁面之間設置多個在水平面和豎向面內互相交叉的框架梁及靠近井壁最下端的底框架梁，其特征在于所述內壁面上形成多個等高的內支撐塊，所述外壁面上設置多個等高的外支撐塊，且外支撐塊高于內支撐塊，所述底框架梁的底面為無刃腳的平面，所述井壁的最下端形成具有斜面的刃腳。
2. 根據權利要求1所述的沉井結構，其特征在于所述外支撐塊包括基部 及從該基部向下延伸的 一對限位壁。
3. 根據權利要求2所述的沉井結構，其特征在于所述基部及限位壁縱向 地在井壁的整體高度上延伸，且所述限位壁從外壁面突出，且所述限位壁內設 置有矩形體形狀的導向墊軌，該導向墊軌固定在井壁的外壁面上。
4. 一種將沉井結構準確沉入地面的方法，其包括如下步驟(1)選定一定施工區域，并在該施工區域內打入多個支撐樁體且保持支撐 樁體的 一部分長度暴露于施工區i或的地面以上；(2)在該施工區域內構建一種沉井結構，其包括封閉起來的井壁，該井壁具 有內壁面及與該內壁面相對的外壁面，所述內壁面之間設置多個在水平面和豎 向面內互相交叉的框架梁及靠近井壁最下端的底框架梁，所述內壁面上形成多 個等高的內支撐塊，所述外壁面上設置多個等高的外支撐塊，且外支撐塊高于 內支撐塊，所迷的底框架梁底面為無刃腳的平面，并且使沉井的底框架梁及內 支撐塊借助千斤頂而分別支撐于所述施工區域內的部分支撐樁體上，而沉井的外支撐塊則借助一組縱向疊壓起來的墊塊及支撐于最下端墊塊下方的千斤頂而 支撐于施工區域的部分支撐樁體上，且縱向疊壓的多個墊塊的周圍設有對墊塊 進行限位，從而使墊塊僅可在縱向方向內活動的限位裝置，支撐底框架梁與內撐塊的支撐樁體及千斤頂分別構成了外部支撐樁體及外部千斤頂，所有內部及 外部千斤頂中的每一個包括基座及可在該基座內伸縮一定行程的頂桿，所有千斤頂的頂桿初始地處于伸長狀態；所有內部千斤頂的頂桿上端都與內支撐塊及 底框架梁固定且懸吊于其下；將所有內外千斤頂總體上劃分為互相交錯的第一 批千斤頂與第二批千斤頂；(3) 操作所有內外千斤頂，使每個千斤頂的頂桿均向基座縮回一定距離，并 使頂桿與基座之間尚留有30毫米以上的行程間隙，從而使沉井在施工區域內第 一次下沉一定深度，并使井壁的刃腳插入到地面下；(4) 操作第一批千斤頂使其縮短20~50毫米，從而使得沉井的全部載荷完全 地集中于第二批千斤頂，而第一批千斤頂則處于無載荷狀態，然后將設置于第 一批千斤頂的每個外支撐塊與相應外部千斤頂之間的一組墊塊中最高的一塊墊 塊抽去，接下來操作第一批千斤頂中的每個外部千斤頂，使該每個外部千斤頂 的頂桿相對于基座向上伸長，從而使該組剩余墊塊中最上端的墊塊與外支撐塊 接觸并互相頂緊，再將設置于第一批千斤頂中的每個內部千斤頂之下的內部支 撐樁體切斷一定的長度，從而使第 一批千斤頂中的內部千斤頂的基座與切割后 剩余的內部支撐樁體之間形成較大的間隙，接下來操作第一批千斤頂中的該每 個內部千斤頂，使每個內部千斤頂的基座相對于頂桿向下降落，從而使第一批 千斤頂中的每個內部千斤頂的基座與切割后剩余的內部支撐樁體的頂部接觸頂 緊，從而使得沉井的全部載荷同時集中于第一批及第二批千斤頂上；(5) 操作第二批千斤頂使其縮短20~50毫米，從而使沉井的全部載荷完全地 轉移到第一批千斤頂，進而使得第二批千斤頂處于無載荷狀態，然后將設置于 第二批千斤頂的每個外支撐塊與相應外部千斤頂之間的一組墊塊中最高的一塊墊塊抽去，接下來操作第二批千斤頂中的每個外部千斤頂，使該每個外部千斤頂的頂桿相對于基座向上伸長，從而使該組剩余墊塊中最上端的墊塊與外支撐 塊接觸并互相頂緊，再將設置于第二批千斤頂中的每個內部千斤頂之下的內部 支撐樁體切斷一定的長度，從而使第二批千斤頂中的內部千斤頂的基座與切割 后剩余的內部支撐樁體之間形成較大的間隙，接下來操作第二批千斤頂中的每 個內部千斤頂，使每個內部千斤頂的基座相對于頂桿向下降落，從而使第二批 千斤頂中的每個內部千斤頂的基座與切割后剩余的內部支撐樁體的頂部接觸頂 緊，從而使得沉井的全部載荷同時集中于第一批及第二批千斤頂上；(6) 拆除每個外部千斤頂頂桿周圍的限位裝置；(7) 操作所有內外千斤頂，使每個千斤頂的頂桿均向基座縮回一定距離，并 使頂桿與基座之間尚留有30毫米以上的行程間隙，從而使沉井在施工區域內再 次下沉一定深度；(8) 將沉井內井底的土挖去一層，從而使每個內部支撐樁體的一部分從土中 暴露出來;(力依次重復上述步驟(4)、 ("、 (6)、 co以及(8)，從而使沉井不斷下沉，直至 每個外部千斤頂上的墊塊均被抽走，且使每個外部千斤頂均已直接頂住對應的外支撐塊；(10) 操作所有的內外千斤頂，使每個千斤頂的頂桿向基座逐漸縮回，沉井逐 漸下沉至設定標高；(11) 分批次拆除千斤頂，且在支撐樁體頂部上澆注承臺混凝土，直至全部支 撐樁體頂部上都由承臺混凝土支撐著沉井，進而實現準確終沉。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于沉井結構的外支撐塊包括基 部及從該基部延伸的一對限位壁；基部及限位壁縱向地在井壁的整體高度上延 伸；所述限位壁從外壁面突出，且其內設置有矩形體形狀的導向墊軌；所述一 組墊塊設置在基部與限位壁與導向墊軌之間圍成的空間內，并且所述兩個限位 壁之間借助矩形體形狀的限位板而互相連接起來，從而使得墊塊被限制于兩個 限位壁、導向墊軌及限位板所圍成的空間內，所述兩個限位壁、導向墊軌及限 位板共同構成了上述限位裝置，從而使墊塊僅可縱向地活動。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述支撐樁體為預應力高強 混凝土管樁或鋼管樁，且管樁須打入到地下的基巖土持力層內。
全文摘要
本發明提供一種沉井結構，其包括封閉起來的井壁，該井壁具有內壁面及與該內壁面相對的外壁面，所述內壁面之間設置多個在水平面和豎向面內互相交叉的框架梁及靠近井壁最下端的底框架梁。所述內壁面上形成多個等高的內支撐塊，所述外壁面上設置多個等高的外支撐塊，且外支撐塊高于內支撐塊，所述底框架梁的底面為無刃腳的平面，所述井壁的最下端形成具有斜面的刃腳。本發明同時提供將沉井結構準確沉入地面的方法。該方法能夠確保沉井以可控制的方式逐漸下沉，且準確終沉，從而避免了傳統施工方法中出現的突沉、超沉、中心偏移、平面旋轉、豎向歪沉、變形斷裂、井內涌土、井外塌陷等重大安全與質量事故。
文檔編號E02D23/00GK101418573SQ20081002601
公開日2009年4月29日 申請日期2008年1月24日 優先權日2008年1月24日
發明者丁慈鑫, 丁樹東 申請人:丁慈鑫;丁樹東