[发明专利]超大型深水台阶型沉井及其取土策略与施工方法

权利要求书

1.超大型深水台阶型沉井的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）预开挖：在台阶型沉井浮运至施工现场前，先将台阶型沉井墩位处的土层挖除，使得台阶型沉井墩位处的泥面标高降低；

2）下层沉井下沉：预制完成的下层沉井浮运至台阶型沉井墩位处，注水着床后，依靠自重下沉；

3）第一次夹壁混凝土浇筑：在下层沉井顶面布置施工平台并按照施工设备，进行第一次水下浇筑夹壁混凝土至设定位置，下层沉井依靠自重再次下沉，同时拆除施工平台及施工设备；

4）下层沉井第一次接高：在下层沉井上接高上层沉井至设定高度，并在上层沉井外侧接高相同高度的临时外壁，临时外壁与上层沉井恰好配合形成与下层沉井结构完成相同的结构；

5）第一次取土下沉：第一次接高后，在接高的沉井顶面安装取土设备，进行第一次取土下沉；

6）第二次夹壁混凝土浇筑：第一次取土下沉到位后，抽干井壁内的压载水，干浇筑夹壁混凝土至设定高度，沉井依靠自重再次下沉；

7）第二次取土下沉：第二次夹壁混凝土浇筑完成后，第二次取土下沉；

8）下层沉井第二次接高：在下层沉井上继续接高上层沉井至设定高度，并在上层沉井外侧接高高度大于上层沉井高度的临时外壁，临时外壁与上层沉井恰好配合形成与下层沉井结构完成相同的结构，在沉井内壁及井孔隔墙位置安装立柱至临时外壁高度，并在沉井顶面安装施工设备；

9）第三次取土下沉：沉井第二次接高后，第三次取土下沉；

10）第三次夹壁混凝土浇筑：第三次取土下沉后，干浇筑夹壁混凝土至设定高度，沉井依靠自重再次下沉；

11）第四次取土下沉：第三次夹壁混凝土浇筑完成后，第四次取土下沉；

12）第四次夹壁混凝土浇筑：第四次取土下沉后，干浇筑夹壁混凝土至设定高度，沉井依靠自重再次下沉；

13）第五次取土下沉：第四次夹壁混凝土浇筑完成后，沉井第五次取土下沉至最终的设定底标高；

沉井下沉过程中依次穿过的土层结构为：硬塑粉质粘土、中密粉砂、软塑粉质粘土、中密细砂、软塑粉质粘土、密实细砂、软塑粉质粘土、密实中粗砂，在砂土层中还存在胶结砂层，为非层状构造且零星分布，步骤1）中预开挖的为硬塑粉质粘土；

下沉施工区域内，针对硬塑粉质粘土，采用预开挖方式，在沉井下沉前采用挖机挖除；针对中密粉砂、中密细砂，采用气举取土工艺进行取土；针对密实细砂、密实中粗砂，采用水力破土结合气举取土工艺，首先采用高压射水进行破土，再由气举取土设备完成取土；针对胶结砂层，采用机械破土结合气举取土工艺，首先采用绞刀设备进行胶结砂层破土，再由气举取土设备完成取土；针对软塑粉质粘土，采用机械破土结合水力取土和气举取土工艺，首先采用绞刀设备进行粘土破土，再由气举取土设备完成取土，同时辅助采用水力破土取土；针对沉井的局部取土盲区或下沉困难情况，采用定点破土结合气举取土工艺，首先采用定点破土设备进行定点精准破土，再由气举取土设备完成取土；

所述定点破土设备包括：

支撑台，其水平支撑于台阶型沉井内，所述支撑台的中心下方通过回转机构连接有支撑柱；

支撑板，其水平固定于支撑柱上，所述支撑板一端设置有竖直向上的限位板，所述支撑板另一端设置有斜向贯通的通道；

水平破土杆，其一端通过固定于支撑板上的伸缩油缸固定连接，另一端恰好水平穿过限位板后朝向台阶型沉井内壁或土体，所述水平破土杆另一端为破土尖端；

辅助杆，其一端朝向土体，另一端从所述支撑板的通道中斜向穿过，所述辅助杆与所述支撑板的通道下端铰接，所述辅助杆位于支撑板正下方的侧边上通过固定于所述支撑板上的伸缩油缸滑动铰接，所述辅助杆远离支撑板正下方的另一侧边上间隔设置有多块辅助板；

斜破土杆，其与所述辅助杆平行设置，所述斜破土杆一端朝向土体，另一端依次恰好从多块辅助板穿过，所述斜破土杆的另一端通过固定于所述支撑板上的伸缩油缸顶升伸缩，所述斜破土杆朝向土体的一端为破土尖端；

所述斜破土杆的破土尖端包括外部与斜破土杆一体成型的外壳及活动内杆，所述活动内杆与外壳组合为整体结构，所述活动内杆包括固定杆和活动尖端，所述固定杆通过固定于斜破土杆内部的伸缩油缸驱动伸缩，所述活动尖端内端与所述固定杆铰接，所述固定杆与所述活动尖端相接触面具有向内凹陷形成的限制杆，其也通过伸缩油缸驱动伸缩，所述限制杆朝向固定杆与活动尖端铰接侧设置有向内凹陷形成的弹性块，其具有磁性，所述活动尖端与所述固定杆相接触面也具有磁性，其与弹性块的磁性相吸。

2.如权利要求1所述的超大型深水台阶型沉井的施工方法，其特征在于，所述硬塑粉质粘土平均厚度5~6m，所述中密粉砂、中密细砂平均厚度为4m，所述密实细砂、密实中粗砂平均厚度为6~9m，所述胶结砂层平均厚度2~5cm，所述软塑粉质粘土平均厚度1.5~2.5m。