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《铁道科学技术名词》。 2100433B
1997年,经全国科学技术名词审定委员会审定发布。
关于利用空气幕下沉沉井的施工工法研究
关于利用空气幕下沉沉井的施工工法研究 沉井是桥梁基础的主要结构类型之一,其优点是刚性大、施工方 便、下沉深度大。但是,随着下沉深度的增加,为满足沉降系数的要 求,不得不将井壁加厚, 不但增加了工程造价, 而且加大了施工难度。 为解决这一矛盾, 曾采用泥浆套下沉沉井的施工方法, 其效果是显著 的。但水下泥浆套的形成不易,用于水中深沉井施工尚有一定困难, 且施工后期泥浆套的破坏和置换至今尚未找到一个好的方法。 由于土 壤对沉井的固着力得不到恢复,沉井到位后泥浆套的作用继续存在, 还会造成边清基边下沉的后果, 给基础处理带来很多困难。 为解决这 些矛盾,在参考了日本利用空气幕下沉沉井的施工经验之后, 结合我 国桥梁基础沉井的施工现状, 二桥处与桥研所密切配合, 在九江长江 大桥北岸引桥做了利用空气幕下沉沉井的试验, 取得了必要的数据之 后,又用厚壁沉井做了用空气幕和不用空气幕下沉效果对比。 在取
利用空气幕下沉沉井的施工方法及其特点
本文介绍空气幕下沉沉井的原理及施工方法
根据要求的下沉深度和减少下沉阻力的方法,沉井法分为普通沉井法、震动沉井法和壁后泥浆淹水沉井法等三种:
人工挖土门沉井靠自重下沉,井底工作面挖超前降水井。采用这种方法下沉深度小,容易涌砂冒泥和出现井筒偏斜。因此不适用于涌水大的流砂层。
在沉井壁上部安装带有震动机的井帽,带动并筒震动促使井壁周围土壤液化,加大下沉的速度和深度。由于动力加载,遇有卵砾石地层时井壁容易断裂。加大沉井荷载的方法,还有附加荷重法和千斤顶顶进法,在不稳定的浅表土层中这两种方法曾得到较广泛应用。
在沉井内充满水以平衡井内外的水压差,用来防止沉井过程中涌砂冒泥。在沉并壁后空间内充填触变泥浆,起到维护土层的稳定和减少下沉摩擦阻力。淹水沉井的破土方法有:水枪破土、钻机破土和抓斗破土。用压气和提升抓斗排除土碴。水枪破土是借高压水射流破坏土层。钻机破土是借助钻具的重量插人上层将其切割成碎块,泥碴经钻杆排至地表,此法可连续钻进破土,效率高。抓斗即是破土机具也是排碴机具。使破土与排碴结合,效率高,适用于穿过软土层、卵石层和砂层的浅沉井中 。2100433B
按井内淹水与否分为不淹水沉井和淹水沉井两种。淹水沉井又分壁后泥浆淹水沉井和壁后施放压气淹水沉井。按井壁下沉动力可分为自重沉井和加载沉井。后者又分为震动沉井和压水沉井。
不淹水沉井 在沉井内排水,工人在井底工作面掘进。除井壁在地面浇筑、随掘进随下沉外,其他工序和普通凿井法相同。由于排水造成井内外压力不平衡,下沉深度受到限制,本法不宜在涌水大、流砂层厚的表土层采用。
特点是:井内淹水,保持井内外压力平衡,可防止涌砂冒泥;壁后灌注减阻介质;掘进与排渣均在水下完成;一般采用水枪或钻机破土、压气排液器排渣。该法工艺较简单,需用设备少,机械化程度高,工人不下井,作业条件好,成本较低,除砾卵石层外,一般均可采用。但由于量测和纠偏技术尚未完全解决,沉井下沉速度和偏斜程度较难掌握,往往影响工期。
壁后泥浆淹水沉井 在整个施工过程中保持井筒内淹水水位高于地下水位 1~2m。在沉井壁后环形空间灌注触变泥浆,它是以膨润土为主要原料,加水和化学处理剂(碱、羧甲基纤维素)混合搅拌而成的一种液态减阻材料,其特性是静止时为不易流动的凝胶状态,搅动时变成易于流动的溶胶状态。通过埋设在井壁内的管路,将触变泥浆灌注在沉井壁后的环形空间内,把井壁和地层隔开,借助泥浆柱压力,维护土层稳定,防止塌陷并可在沉井下沉时减少沉井外壁的摩擦阻力。用触变泥浆减阻,经济效益较好;但在恢复井壁与土层的固着力和保证泥浆护壁的可靠性方面,还有待研究改进。
壁后压气淹水沉井 在沉井外壁上,按压缩空气可能克服的作用面积,预留气龛,在气龛底部设喷气小孔与井壁内的压气管路相连,构成施放压气的通道。沉井需下沉时,按施工的要求压力依次打开管路阀门,压气由喷气孔喷出,沿井壁外围扩散上升,形成一个空气帷幕,减少周边的摩擦阻力,促使井筒下沉(见图)。该法可控制施放压气的时间,有利于控制井筒偏斜。日本用本法施工,最深沉井达200.3m,偏斜仅为0.1%。 沉井法
在预制的薄壁长段井筒上部装有井帽,在其上安置震动机,带动井筒震动,加大井筒的下沉力,并促使井壁四周土壤液化,减少沉井周边的摩擦阻力,加快下沉速度。本法由建桥工程使用的震动管柱法移植而来,自1958年起,在中国淮北矿区用该法相继建成了十多个井筒,优点是机械化程度高,成井速度快,成本低。由于震动机的加载有一定限度,在遇到砾卵石层时,井壁容易断裂,且地面及井筒周围受震动影响,适用条件受到限制。 压水沉井 加载沉井的另一种形式,在沉井刃脚上增设伞形钢结构底罩,把井筒和刃脚隔开,伞上灌水,增加荷载。伞下作为破土排渣的空间,破土使用五组装在刃脚四周斜面处和伞顶部的固定水枪,泥渣水自伞顶中心的排渣管排出。本法在中国开滦建井工程处首次试用,下沉深度达30.1m。
空气幕是通过贯流风轮产生的强大气流,形成一面无形的门帘,因此,亦称风帘机、风幕机、空气风幕机、风闸、空气门、风门机、风闸、钻石空气幕、钻石风幕机、钻石风帘机。
用于:制冷、空调、防尘、隔热的商场、剧院、厂房、宾馆、饭店等门口。