[发明专利]气压沉箱下沉阶段可调节气囊装置及施工方法

说明书

本发明涉及一种气压沉箱下沉阶段可调节气囊装置及施工方法，沉箱底板内预埋若干个套管，每个套管插入充气孔，底板下方通过充气孔与可充放气的气囊相连，充气孔上部连接充气系统及控制阀门。气囊上部顶升沉箱底板，下部由基底支撑。通过调节气囊气压自主控制沉箱下沉速度，适应防突沉等工况，并且能对沉箱实时进行自主纠偏，精确调整控制沉箱下沉姿态。在下沉施工过程中，对周围土体扰动小。结合实际情况，气囊支撑可采取横躺和竖立两种不同支撑方式。沉箱接高制作时，可调节气囊气压起到一定的支承作用；纠偏时，可通过调节气囊气压，形成沉箱底板下均布反力，自主调节，高精度纠偏；在沉箱结构下沉时，可释放里面气体，气囊可随及缩起，不占用工作室空间。

技术领域

本发明涉及一种地下结构修筑的气压沉箱装置，尤其是一种可控制气压沉箱下沉阶段姿态的装置及施工方法。

背景技术

气压沉箱技术是修筑地下结构和深基础的工法，通过气压平衡水土压力进行下沉施工，与常规的施工方法相比，对周边环境影响小。1841年法国首次在煤矿竖井中应用了气压沉箱工法，我国于1894年在桥梁基础施工中引入了该技术。在20世纪50~60年代，上海市基础工程公司将其推广应用于桥梁工程、给排水工程、隧道工程中。随着十二五规划的提出和城市地下空间开发的迅速崛起，城市建筑越来越密集，周围环境也越来越复杂，同时城市底下空间发展越来越成为城市发展的趋势。基坑技术不断向“深度更深”，面临的“环境更复杂”方向发展。

在城市中心建筑物密集区开挖建设大深度地下空间，往往面临施工场地狭小、周围重要设施众多的情况；同时，地下施工在开挖时往往会引起地下水位的降低，进而导致周围地基的沉陷，严重时可能会引起周围地基的塌陷，给邻近建(构)筑物和地下市政设施带来严重的影响；另外，市区地铁隧道、地下高速道路、共同沟以及竖井风井系统工程的施工往往受到各方面的限制。相比之下，气压沉箱工法在许多情况下能适应上述的特殊需求，因而在工程应用中具有不可替代的竞争力及广泛的应用前景。

气压沉箱施工过程中，下沉控制是气压沉箱控制的要点。沉箱下沉挖掘过程中常不稳定，容易发生承载力不足、突沉、倾斜、滑动过大变形等。随着深度的增加，下沉控制难度也越大。如何确保沉箱下沉施工阶段的稳定，防突沉与倾斜是气压沉箱施工中的一大难题。

发明内容

本发明是要解决气压沉箱下沉挖掘过程中不稳定，容易发生承载力不足、突沉、倾斜、滑动过大变形等技术问题，而提供一种气压沉箱下沉阶段可调节气囊配套装置及施工方法。

为解决上述目的，本发明的技术方案是：一种气压沉箱下沉阶段可调节气囊配套装置，包括气囊、充气孔、套管、气压控制阀、充气控制系统，沉箱底板内预埋若干个套管，每个套管插入充气孔，沉箱底板下部与基底之间设有气囊，气囊与沉箱底板下方充气孔相连，沉箱底板上方的充气孔通过气压控制阀与充气系统相连，由充气系统及气压控制阀给气囊充气，使气囊上部顶升沉箱底板，下部由基底支撑，通过气囊的压力提升与降低沉箱底板标高，自主控制沉箱底板下沉速度，确保沉箱底板下沉工况安全。

所述套管与沉箱底板上下界面连接处设置密封圈；套管周边焊接止水环。

所述气囊采用横躺或竖立支撑方式，用于不同规模及工作室高度要求的沉箱。

一种采用气压沉箱下沉阶段可调节气囊配套装置的施工方法，其特征在于，其步骤为：

1）计算气囊布置的个数

单个气囊支撑力T=气压p×接触面积S；

则需要气囊的个数N=（G-f）÷T，其中：G为沉箱自重，f为侧摩阻力；

2）沉箱底板施工时结合沉箱结构按需预埋套管，套管安装注意周边焊接止水环；

3）在套管内插入充气孔，为确保气密性，在与沉箱底板上下界面处设置密封圈；