遠程控制無人化自動挖掘沉箱工程

第第頁遠程控制無人化自動挖掘沉箱工程1.工程概況我國首例遠程控制無人化自動挖掘沉箱以上海市軌道交通7號線浦江南浦站～浦江耀華站區(qū)間中間風井工程作為工程實例。工程地點位于浦東新區(qū)耀華支路上鋼三廠廠區(qū)內(nèi)，工程現(xiàn)場照片如圖25-42。2.沉箱結(jié)構(gòu)形式（1）沉箱結(jié)構(gòu)沉箱平面外包尺寸為25.24m×15.60m。井頂標高+3.938m，井底標高-23.012m，井底埋深-29.012m（設(shè)計地面標高+6.000）。其中，沉箱工作室凈高2.5m，箱體總高度29.0m。井壁厚度為外井壁厚上部為1200mm，下部為1600mm，井內(nèi)設(shè)截面為1000×600mm的井字梁作主要承力構(gòu)件。結(jié)合原結(jié)構(gòu)布置，考慮沉箱下沉工藝(增加整體剛度、便于格倉充水加重及糾偏等)，在長邊、短邊處均設(shè)了中隔墻。刃腳底踏步寬600mm、踏步高2100mm，刃腳高度2500mm，刃腳最厚處厚度1800mm。為增加結(jié)構(gòu)橫向剛度沿沉箱井壁在每層樓面標高處共計布置了四道水平框架(圈梁形式)。沉箱結(jié)構(gòu)平剖面圖及盾構(gòu)洞口示意圖見圖25-43，圖25-44。（2）沉箱制作高度沉箱分六節(jié)制作，四次下沉，制作高度見表25-15。（3）沉箱糾偏針對沉箱結(jié)構(gòu)在下沉時出現(xiàn)的過快、過緩及偏心的問題，本工程獨創(chuàng)設(shè)計了自主支承、壓沉及糾偏系統(tǒng)。該系統(tǒng)以鉆孔灌注樁作為起到支承時抗壓及壓沉時抗拔作用的反力樁，支承系統(tǒng)采用砂筒（鋼管內(nèi)填砂）形式，壓沉系統(tǒng)采用穿心千斤頂加鋼探桿形式，支承及壓沉系統(tǒng)承擔或施加的外荷載通過架設(shè)在沉箱壁上的外挑鋼牛腿傳遞給結(jié)構(gòu)本身，從而以支承或壓沉作用自主控制沉箱下沉。支承作用下的沉箱下沉以控制砂筒泄砂口閘門進行放砂后支撐桿件的緩速下沉來實現(xiàn)，壓沉作用下的沉箱下沉以控制千斤頂?shù)男谐讨鸲雾斃綏U來實現(xiàn)。在下沉過程中，可通過調(diào)節(jié)各處支撐點的下沉高度不同或千斤頂行程不同來形成糾偏力矩達到精確控制沉箱下沉姿態(tài)目的。表25-16為在施工下沉過程中各工況所受荷載的理論計算值、穩(wěn)定系數(shù)計算值及采用的工程措施。3.施工工藝（1）出土方式沉箱根據(jù)指令使懸掛在工作室頂板上的挖土機進行挖土取土，放入皮帶運輸機，并將土放入螺旋出土機的底部儲土筒內(nèi)，土渣從螺旋出土機的底部儲土筒裝滿土后，由設(shè)置在外套筒上方的出土口連續(xù)涌出，落入出土箱內(nèi)，再由行車或吊車將出土箱提出，并運至井外。連續(xù)的土塞隔斷了沉箱內(nèi)、外空氣的連通，起到了防止工作室內(nèi)的高壓氣體向外界滲透的作用，使出土不必經(jīng)過物料塔出土須兩次開、閉閘門氣壓調(diào)節(jié)的過程。另外沉箱物料塔也可作為備用出土口。（2）氣壓控制沉箱工作室內(nèi)氣壓原則上應(yīng)與外界地下水位相平衡，以免氣壓波動太大，對周邊土體造成較大擾動。并且為了防止氣壓超過限值，在底板上設(shè)置進排氣閥，當沉箱下沉至某一深度時，通過氣壓傳感器進行氣壓實時量測，超過所設(shè)限值時實時啟動警示系統(tǒng)，完成對工作室內(nèi)的自動充、排氣，維持工作室內(nèi)的氣壓穩(wěn)定。（3）工作室無人化封底沉箱達到終沉穩(wěn)定要求、關(guān)鍵設(shè)備回收完成后，即可進行無人化封底混凝土施工。a.通過底板預(yù)留混凝土導(dǎo)管（設(shè)置閘門）向工作室內(nèi)澆筑自流平混凝土，自然攤鋪。b.混凝土凝結(jié)收縮后通過底板預(yù)埋注漿管壓注水泥漿填充封底混凝土與底板之間的空隙。c.維持物料塔及人員塔內(nèi)的氣壓不變，待封底混凝土達到設(shè)計強度后再停止供氣。d.封底完成后，移除相關(guān)設(shè)備，封堵底板各預(yù)留孔。4.結(jié)束語沉箱下沉期間對周圍土體側(cè)向變形很小，最大側(cè)移-12.5mm，離沉箱越遠，土體側(cè)移越小。分層沉降在不同深度處各測孔的沉降規(guī)律基本一致，沉降量同時增加或減小。第一、二次下沉期間土體分層沉降變化較小，表明周圍土體受沉箱下沉的影響很小，第三次下沉期間，各測點的土體下沉幅度增加稍大，最大下沉量為14mm。煤氣管線最大沉降量為-3.5mm，建筑物沉最大沉降量為-7.8mm，表明施工沒有對周邊管線及建筑物