一种沉井施作超深盾构工作井及施工方法与流程

1.本发明涉及工程施工技术领域，具体是涉及一种沉井施作超深盾构工作井及施工方法。


背景技术：

2.国内超长、超大直径水下盾构隧道掘进施工，对现有盾构设备的独头掘进稳定性、机械寿命、掘进安全性等带来严重挑战，为解决这一问题，一般考虑在隧道中段合适位置单独设置一座中间工作井，并兼顾中间风井，以减短盾构机单次掘进的距离，保证施工安全，同时也提高施工效率；
3.目前盾构工作井施工一般都采用明挖法施工，其工艺最为成熟，应用最多，这种在超长水下盾构隧道中段布置的中间工作井，一般位于水中、陆域但地下水丰富，且工作井超深，当工作井超深，且位于水中时，采用明挖法施工，需在工程范围筑岛围堰，再施工工作井基坑，工程成本和安全风险极高，经济适用性差，另外，当超深工作井位于地下水丰富透水性强的陆地区域，采用明挖法施工时需重点控制基坑涌水，降水施工代价极高，工程进度慢、造价高，明挖法施工超深盾构工作井，需采用超深地连墙作为围护结构，而超深地连墙施工会存在接缝多、垂直度难保证、质量难以保证等问题，明挖法施工时内部支撑系统直接与地连墙连接，无法拆除，工作井内部主体结构需与支撑系统中的框梁直接连接，造成主体结构外包防水不连续，后期井内易渗漏水，井外单独设计盾构始发、到达加固，工艺复杂，加固体外围素墙接缝多，超深加固体质量控制难度极大，盾构始发接收存在透水风险。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种沉井施作超深盾构工作井及施工方法。
5.第一方面，本发明提供一种沉井施作超深盾构工作井，包括：设置有多段沉井的工作井，多段所述沉井呈上下设置，多段所述沉井从下至上设置；
6.混凝土基座，设置在沉井的底部；
7.隔墙，纵横交叉设置在沉井的内部。
8.进一步地，所述隔墙呈交叉布置的结构结构，所述沉井中内部隔成施工区域，所述沉井的左右侧分隔成盾构始发或接收端头加固区域。
9.进一步地，所述混凝土基座采用现浇混凝土结构，部分所述混凝土基座与沉井和隔墙结构相适配。
10.进一步地，所述沉井内分隔成加固区域的内部设置有加固体。
11.进一步地，所述沉井的前后侧设置有洞门，所述沉井通过洞门连接盾构隧道，且外侧是隧道掘进施工的盾构机，盾构机与洞口对应，所述洞门的大小与盾构机相适配。
12.进一步地，所述混凝土基座3、沉井1和隔墙2呈网格状结构。
13.第二方面，本发明还提出沉井施作超深盾构工作井的施工方法，其特征在于，包括
以及上述任一方案的沉井施作超深盾构工作井，还包括以下步骤：
14.预制多段沉井、隔墙，从下至上依次施工多段沉井、隔墙；
15.浇筑混凝土基座，将沉井工作井底部密封后便于将内部的水抽出；
16.进一步地，隔墙采用交叉布置，将沉井的中部分隔成不同功能区，沉井的左右侧利用隔墙隔离出分隔出盾构始发或接收端头加固区域。
17.进一步地，在沉井的内部预留出盾构始发或接收端头加固区域，提高加固体施工质量及施工效率。
18.进一步地，将沉井的前后侧开设洞门，使盾构机通过洞门进出沉井工作井。
19.与现有技术相比，本发明的优点如下：沉井施工工艺方法施作此类盾构工作井，在地面提前施工主体结构，逐节沉放，无明挖工法的支护系统转换，有效提高工作井的施工效率及安全性，且对周边环境的影响小，通过沉井的隔墙和加固体，实现加固体设置在沉井内，提高加固施工质量及施工效率，工作井结构地面施工，通过分节段沉放，结构耐久性、防水性能更优，无需设计超深地连墙，隧道结构施工完成后，可在沉井内直接回填水土，也可根据需要提前设计施工永久结构以满足隧道的通风、排烟、机房布置等，使用灵活方便。
附图说明
20.图1是本发明整体正面剖视示意图。
21.图2是本发明a-a处俯视剖面示意图。
22.图3是本发明b-b处俯视剖面示意图。
23.图4是本发明整体正面示意图。
24.图中：
25.1、沉井；
26.2、隔墙；
27.3、混凝土基座；
28.4、加固体；
29.5、洞门；501、盾构机；502、施工区域。
具体实施方式
30.现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。
31.为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
32.注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。
33.目前盾构工作井施工一般都采用明挖法施工，其工艺最为成熟，应用最多，这种在
超长水下盾构隧道中段布置的中间工作井，一般位于水中、陆域但地下水丰富，且工作井超深，当工作井超深，且位于水中时，采用明挖法施工，需在工程范围筑岛围堰，再施工工作井基坑，工程成本和安全风险极高，经济适用性差，另外，当超深工作井位于地下水丰富透水性强的陆地区域，采用明挖法施工时需重点控制基坑涌水，降水施工代价极高，工程进度慢、造价高，明挖法施工超深盾构工作井，需采用超深地连墙作为围护结构，而超深地连墙施工会存在接缝多、垂直度难保证、质量难以保证等问题，明挖法施工时内部支撑系统直接与地连墙连接，无法拆除，工作井内部主体结构需与支撑系统中的框梁直接连接，造成主体结构外包防水不连续，后期井内易渗漏水，井外单独设计盾构始发、到达加固，工艺复杂，加固体外围素墙接缝多，超深加固体质量控制难度极大，盾构始发接收存在透水风险。
34.为了解决上述盾构工作井存在的问题，本发明提出的一种沉井施作超深盾构工作井，本实施例中，预制多段沉井1、隔墙2，将多段沉井1、隔墙2分为1到n段，从第一段依次下沉沉井1、隔墙2，直到第n段高度达到标记处；
35.将第一段的沉井1、隔墙2浇筑混凝土，使第一段的沉井1、隔墙2形成混凝土基座3，使整体沉井底部形成密封状态，使外界的水无法进入，然后将沉井1、隔墙2内原本的水抽出，完成沉井1、隔墙2基础施工；
36.在一些实施例中，隔墙2将沉井1的内部空间被分隔成不同功能区，加固区域位于沉井的两端，其他功能区位于沉井的中部；
37.在一些实施例中，将加固体4在沉井内部填充，方便后续盾构机501进行工作，防止出现倒塌的情况；
38.在一些实施例中，沉井1两端开设洞门5，洞门5连通沉井内部，洞门5和内部功能区502与盾构机501大小相适配，便于工作人员进行隧道施工。
39.本实施例中，包括：设置有多段沉井1、隔墙2的工作井，多段沉井1、隔墙2呈上下设置，多段沉井1、隔墙2从下至上设置；混凝土基座3，设置在沉井的底部；隔墙2，交叉设置在沉井1的内部；
40.本技术中，无需设计超深地连墙，通过预制多段沉井1、隔墙2，将沉井1、隔墙2依次施工，从而实现根据施工需要，调节沉井1、隔墙2工作井的高度，施工更加具有灵活性，并且隧道结构施工完成后，可在沉井1、隔墙2内直接回填水土，也可根据需要提前设计施工永久结构以满足隧道的通风、排烟、机房布置等，使用灵活方便，且根据需要，对沉井内部进行功能改造或拆除隔墙2。
41.本实施例中，隔墙2呈交叉布置的结构结构，沉井1中内部隔成施工区域502，沉井1的左右侧分隔成盾构始发或接收端头加固区域；
42.本技术中，能对沉井1内部进行分隔，方便后续将加固体4放注入到加固区域的内部，便于后续施工的稳定，防止出现坍塌的情况。
43.本实施例中，混凝土基座3采用现浇混凝土结构，部分所述混凝土基座3与沉井1和隔墙2结构相适配；
44.本技术中，混凝土基座3由第一段的沉井1和隔墙2浇筑形成，沉井1和隔墙2的形状形成网格，使浇筑的混凝土基座3更耐固，产生的约束力更好。
45.本实施例中，沉壁1的内部利用隔墙(2)隔离出加固体4所需的加固区域；
46.本技术中，注入加固体4，可采用水泥，将沉井1和隔墙2形成整体，从而保证盾构机
501施工过程中更为稳定。
47.本实施例中，沉井1的前后侧设置有洞门5，沉井1通过洞门5连接盾构隧道，且外侧是隧道掘进施工的盾构机501，盾构机501与洞口5对应，洞门5的大小与盾构机501相适配；
48.本技术中，使盾构机501掘进至工作井时，通过洞门5进入沉井1内，依靠加固体4保证接收安全，最后进入沉井1内的盾构机501到达区域，施工完成。
49.本发明还提出沉井施作超深盾构工作井的施工方法，包括沉井施作超深盾构工作井，还包括以下步骤：
50.预制多段沉井井壁1、隔墙2，从下至上依次施工多段沉井井壁1、隔墙2；
51.浇筑混凝土基座3，将沉井工作井底部密封后便于将内部的水抽出；
52.本实施例中，隔墙2采用交叉布置，将沉井1的中部分隔成不同功能区，沉井1的左右侧利用隔墙2隔离出分隔出盾构始发或接收端头加固区域。
53.本实施例中，在沉井的内部预留出盾构始发或接收端头加固区域，提高加固体4施工质量及施工效率。
54.本实施例中，将沉井1的前后侧开设洞门5，使盾构机501通过洞门5进出沉井工作井。
55.s1、如图1所示，预制第1节段沉井1、隔墙2，依次开挖下沉第1节段、第2节段
……
第n节段至设计标准高度；
56.s2、如图1、图3、图4所示，浇筑封底混凝土基座3，抽取井内水体；
57.s3、如图1、图2所示，盾构机501到达前，按设计要求在加固口的内部加入加固体4，加固体4的高度、工艺、材料等可根据盾构施工安全需要确定，本发明不做限制。
58.s4、如图4，在盾构工作井沉井1提前安装盾构洞门5的设施，以满足盾构接收要求。
59.s5、如图1、图2所示，盾构机501掘进至工作井，通过洞门5进入工作井内，依靠加固体4保证接收安全，最后进入工作井内的盾构机501到达施工区域502区域，施工完成。
60.s6、如图1所示，盾构施工完成后，根据功能改造或拆除沉井结构内部隔墙2，以达到设计的使用要求。
61.对于本发明所涉及方法，在于提供一个全新的超深盾构工作井施工方法，其沉井的节段划分、及隔墙2厚度、隔仓大小、洞门5设置、加固体工艺等要求，需结合工作井处隧道的埋深、水土压力、盾构直径等计算研究确定。
62.本发明旨在说明超深盾构工作井应用沉井工艺施工的新方法，其布置形式根据功能需要可以是方形、圆形或者多边形等，不限于本发明的示意图。沉井结构可采用钢壳、混凝土、钢壳+混凝土等模式。本条特别说明对于行业内专业工程师而言，容易理解。
63.在使用本发明时，首先，预制多段沉井井壁1和隔墙2，然后将多段沉井井壁1和隔墙2依次从下到上安装，直到高度达到标记处，将第一段的沉井底部浇筑成混凝土基座3，将沉井内部的水抽出，然后在沉井内部施工加固体4，并且在沉井井壁1开设洞门5，从而使盾构机501通过洞门5进出沉井，完成施工。
64.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例
如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
65.需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
66.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种沉井施作超深盾构工作井，其特征在于，包括：设置有多段沉井(1)的工作井，多段所述沉井(1)呈上下设置，多段所述沉井(1)从下至上设置；混凝土基座(3)，设置在沉井(1)的底部；隔墙(2)，纵横交叉设置在沉井(1)的内部。2.如权利要求1所述的一种沉井施作超深盾构工作井，其特征在于，所述隔墙(2)呈交叉布置的结构结构，所述沉井(1)中内部隔成施工区域(502)，所述沉井(1)的左右侧分隔成盾构始发或接收端头加固区域。3.如权利要求1所述的一种沉井施作超深盾构工作井，其特征在于，所述混凝土基座(3)采用现浇混凝土结构，部分所述混凝土基座(3)与沉井(1)和隔墙(2)结构相适配。4.如权利要求1所述的一种沉井施作超深盾构工作井，其特征在于，所述沉井(1)内分隔成加固区域的内部设置有加固体(4)。5.如权利要求1所述的一种沉井施作超深盾构工作井，其特征在于，所述沉井(1)的前后侧设置有洞门(5)，所述沉井(1)通过洞门(5)连接盾构隧道，且外侧是隧道掘进施工的盾构机(501)，盾构机(501)与洞口(5)对应，所述洞门(5)的大小与盾构机(501)相适配，实现供盾构机进出沉井。6.如权利要求1所述的一种沉井施作超深盾构工作井，其特征在于，所述混凝土基座(3)、沉井(1)和隔墙(2)呈网格状结构。7.一种沉井施作超深盾构工作井的施工方法，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的沉井施作超深盾构工作井，还包括以下步骤：预制多段沉井(1)、隔墙(2)，从下至上依次施工多段沉井(1)、隔墙(2)；浇筑混凝土基座(3)，将沉井工作井底部密封后便于将内部的水抽出。8.如权利要求7所述的一种沉井施作超深盾构工作井的施工方法，其特征在于，隔墙(2)采用交叉布置，将沉井(1)的中部分隔成不同功能区，沉井(1)的左右侧利用隔墙(2)隔离出分隔出盾构始发或接收端头加固区域。9.如权利要求7所述的一种沉井施作超深盾构工作井的施工方法，其特征在于，在沉井的内部预留出盾构始发或接收端头加固区域，提高加固体(4)施工质量及施工效率。10.如权利要求7所述的一种沉井施作超深盾构工作井的施工方法，其特征在于，将沉井(1)的前后侧开设洞门(5)，使盾构机(501)通过洞门(5)进出沉井工作井。

技术总结
本发明公开了一种沉井施作超深盾构工作井及施工方法，涉及工程施工技术领域，包括：设置有多段沉井的工作井，多段所述沉井呈上下设置，多段所述沉井从下至上设置；混凝土基座，设置在沉井的底部；隔墙，纵横交叉设置在沉井的内部。本发明的有益效果是：沉井施工工艺方法施作此类盾构工作井，在地面提前施工主体结构，逐节沉放，无明挖工法的支护系统转换，有效提高工作井的施工效率及安全性，且对周边环境的影响小，通过沉井的隔墙和加固体，实现加固体设置在沉井内，提高加固施工质量及施工效率，工作井结构地面施工，通过分节段沉放，结构耐久性、防水性能更优，无需设计超深地连墙，隧道结构施工完成后，可在沉井内直接回填水土。可在沉井内直接回填水土。可在沉井内直接回填水土。


技术研发人员：王腾飞 张明 邓思远 郑俊 娄西慧 文冲
受保护的技术使用者：中铁大桥勘测设计院集团有限公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/10/5