本实用新型涉及建筑施工领域，具体属于一种复杂城市环境深大基坑下沉施工系统。
背景技术：
沉井是一种井筒状构筑物，通常采用机械开挖清除井内土石，并主要依靠自身重力克服井壁摩阻力后逐步下沉到设计标高，但该种常规沉井下沉施工方法，运用到人口密集的城市环境与强透水砂层地质中，会造成沉井下沉困难、超挖，对周边环境的影响难以控制，路面开裂、塌陷等危害，且工期也不可控。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种复杂城市环境深大基坑下沉施工系统，要解决现有技术沉井开挖难度大的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种复杂城市环境深大基坑下沉施工系统，其特征在于：包括布设在地表的沉降检测装置、设于沉井内的沉井井壁、布设在沉井井壁外围的止水帷幕、混凝土封底、位于地表的长臂挖机和位于沉井内的小挖机，所述沉降检测装置包括布设在沉井正东、正西、正南、正北四个方向圆钢和布设在沉井周围地表上的水准仪，每个方向设有分别距沉井井壁2m、5m、8m布设的三根圆钢，所述沉井井壁为自沉式沉井井壁，由5或6节井壁组成，最下层井壁下部为沉井刃脚。
进一步优选地，所述止水帷幕为两喷两搅方法浇筑的三轴搅拌桩止水帷幕，距离沉井井壁水平间距为0.9m，桩长29.4m。
进一步地，所述沉井井沿设有厚0.15m的c20混凝土垫层。
进一步地，所述沉井刃脚包括矩形上部和直角梯形下部，所述矩形上部井壁内侧设有直角梯形凹槽，且直角梯形凹槽直角部靠近矩形上部。
进一步地，每根所述圆钢为φ18圆钢，均距离露出地表5cm，进入原状土层0.5~1m。
此外，所述沉井刃脚高度与混凝土封底厚度相同。
更加优选地，所述沉井井壁为钢筋混凝土圆井沉井，外径10.2m，高17.47m，壁厚0.85m，每节高3.6m，下沉深20.57m，沉井刃脚高2.3m，踏面宽0.25m。
与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：
1）本实用新型可满足沉井周边地面、管线沉降控制的要求，沉井周圈三排三轴搅拌桩止水帷幕，在强度高、止水效果好的止水帷幕的保护下，保证开挖机械组合实施的同时控制周边地层变形；
2）使用长臂挖机井外开挖与小挖机井内开挖的组合开挖方法，能做到高效、快速下沉，小挖机井内开挖更加直观暴露下沉过程中可能遇到的障碍，立即采取措施，沉井开挖下沉不受周边环境制约，工期能得到保证；
3）本实用新型在沉井外布设监测圆钢，有利于通过水准仪检测对沉井周边地表的变形量进行监测，并依据周边地表沉降的变形趋势，判断本施工方法的可靠性和实用性，具有安全、适用等特点，有很好的推广和实用价值，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益。
附图说明
图1为本实用新型涉及的沉降检测装置的布设结构示意图；
图2为本实用新型涉及的长臂挖机的工作示意图；
图3为本实用新型涉及的小挖机的工作示意图；
图4为本实用新型涉及的沉井井壁沉降完毕图示。
附图标记：1-沉井；2-止水帷幕；3-沉井井壁；4-混凝土封底；5-圆钢；6-水准仪；7-矩形上部；8-直角梯形下部；9-直角梯形凹槽；10-长臂挖机；11-小挖机。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本实用新型进一步说明。
在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
一种复杂城市环境深大基坑下沉施工系统，如图1~4所示，包括布设在地表的沉降检测装置、设于沉井1内的沉井井壁3、布设在沉井井壁3外围的止水帷幕2、混凝土封底4、位于地表的长臂挖机10和位于沉井1内的小挖机11，沉降检测装置包括布设在沉井1正东、正西、正南、正北四个方向圆钢5和布设在沉井1周围地表上的水准仪6，每个方向设有分别距沉井井壁32m、5m、8m布设的三根圆钢5，圆钢5采用φ18圆钢，均距离露出地表5cm，进入原状土层0.5~1m，沉井井壁3为自沉式沉井井壁，由5或6节井壁组成，最下层井壁下部为沉井刃脚。
止水帷幕2采用两喷两搅方法浇筑的三轴搅拌桩止水帷幕，距离沉井井壁3水平间距为0.9m，桩长29.4m，沉井1井沿设有厚0.15m的c20混凝土垫层（图中未显示），沉井刃脚包括矩形上部7和直角梯形下部8，矩形上部7井壁内侧设有直角梯形凹槽9，且直角梯形凹槽9直角部靠近矩形上部7，沉井刃脚高度与混凝土封底4厚度相同，沉井井壁3为钢筋混凝土圆井沉井，外径10.2m，高17.47m，壁厚0.85m，每节高3.6m，下沉深20.57m，沉井刃脚高2.3m，踏面宽0.25m。
本实用新型的复杂城市环境深大沉井下沉施工方法，包括如下步骤：
（1）在距离沉井的地表平面布置组监测断面，每组按2、5、8m布置地表沉降监测点，沉降监测点采用φ18圆钢，钢筋上端距离地面约5cm，进入原状土层1m，设置2个以上基准点，通过监测沉井周边监测点的初始值及过程测值，监测沉井基坑外地表变形的趋势。
基准点分布在远离变形区两端的地方。沉降测量采用天宝dini03精密水准仪及相配套的条码铟钢尺；测量方法：沉降监测点观测以由临近工作基点（已平差）作为起测点，采用几何水准方法，按照附合水准方法和中视水准测量方法相结合进行施测，沉降监测点一般作为中视点。后视工作基准点，然后前视转站点，采用“abffb”的测量方法，本站结束后，采用中视法测量该站所有的沉降监测点，然后进行下一站，重复以上过程，直至附合到另外一个工作基点上。各监测点高程初始值在施工前三次测定(三次取平均)，某监测点本次高程减前次高程的差值为本次垂直位移，本次高程减初始高程的差值为累计垂直位移。
（2）三轴搅拌桩止水帷幕：在距沉井结构外周0.9m施打三排三轴搅拌桩竖向止水帷幕，根据施工图纸放出桩位控制线，机械就位后严格按控制线控制钻头位置，先内排桩后外排桩。水泥土搅拌桩身采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量为20%，水灰比为0.6，两桩间搭接250mm。采用两喷两搅工艺，跳槽套接一孔法施工，钻头采用螺旋叶片式，主轴正转喷浆搅拌下沉，反转喷浆复搅提升，完成一组三轴搅拌桩施工。
（3）三轴搅拌桩施工参数：搅拌下沉速度1m/min，钻杆提升速度1m/min，搅拌转速40r/min，注浆压力1mpa，水泥浆搅拌时间不少于3min，每立方土体水泥用量360kg/m3。
三轴搅拌桩施工完成后对桩体检测：加固体强度、抗渗性能及完整性。在砂层中，三轴搅拌桩加固体连续性是否良好。抽芯位置选取在桩间咬合部位，28d无侧限抗压强度≥0.8；水泥土加固体的渗透系数不大于10-7cm/s。
（4）沉井结构施工：从地表放坡开挖基坑深3m，在稳定承压水位以上，浇筑宽2m，厚0.15m的c20混凝土垫层。第一次施工完成第一节、第二节井壁，开挖下沉至剩余500mm结构，在沉井接高第三节井壁，再依次开挖至第三节井壁剩余500mm结构，接高第四、五节井壁，下沉至设计底标高。
沉井刃脚与井壁制作前定位沉井圆心位置，绕圆周位置每200mm放一个边线点，以保证圆形沉井的位置与形状；
在刃脚内侧与后浇底板连接处设置凹槽深200mm、高1050mm，支模方法同井壁做法，采用木模板、方木及对拉螺栓支撑，支模参数：采用15厚多层板、次楞50×100方木@0.2m、主楞两道φ20钢筋@0.6、m16对拉螺栓@0.6×0.6m，内模非标准段采用水平钢管支撑对顶。
沉井刃脚混凝土强度达到设计强度100%后，才可进行后续施工，井壁水平施工缝，在井壁中央剔凿宽高100mm凸槽、对井壁进行凿毛，浇筑沉井侧壁混凝土。
（5）沉井下沉开挖施工：采用两种开挖机械配合施工，先期开挖深度在15m以上时采用长臂挖机从地面掏挖井内土体，沉井刃脚切土下沉；沉井开挖深度在15m以下时，采用井内明排水，小挖机井内筑岛掏挖刃脚底及刃脚外空隙土体，吊车提升土斗至地面卸料，开挖至设计底标高。
沉井下沉15m以上段：长臂挖机由沉井中部开挖向四周刃脚延伸，每次开挖深0.5m，依次开挖，使沉井刃脚切土下沉。
沉井下沉15m以下段：小挖机井内开挖在止水帷幕的保护下，承压水扰流入基坑底的水量为1089m3/d，井内设置一台22kw泥浆泵抽水，pc60挖机站中间土堤，沿沉井四周掏挖刃脚底及井壁外空隙土体，沉井下沉过程中发现有障碍物更换破碎头进行凿除，使沉井下沉。
（6）沉井水下混凝土封底：沉井下沉距离设计标高100mm时，停止井内挖土，靠自重下沉至设计或接近设计标高，每1小时观测一次高差，当沉井下沉速率不大于10mm/8h时进行沉井封底8；水下封底前，潜水员在刃脚下铺一层150mm厚碎石垫层，并对刃脚周圈的泥土进行清理；水下封底采用导管法浇筑，先浇筑井壁周边的混凝土再向中部推进；水下封底沿沉井刃脚四周每3m一个点位，浇筑厚度1.6m，待水下封底混凝土养护至设计强度的70%后，抽除井内的水。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
1.一种复杂城市环境深大基坑下沉施工系统，其特征在于：包括布设在地表的沉降检测装置、设于沉井（1）内的沉井井壁（3）、布设在沉井井壁（3）外围的止水帷幕（2）、混凝土封底（4）、位于地表的长臂挖机（10）和位于沉井（1）内的小挖机（11），所述沉降检测装置包括布设在沉井（1）正东、正西、正南、正北四个方向圆钢（5）和布设在沉井（1）周围地表上的水准仪（6），每个方向设有分别距沉井井壁（3）2m、5m、8m布设的三根圆钢（5），所述沉井井壁（3）为自沉式沉井井壁，由5或6节井壁组成，最下层井壁下部为沉井刃脚。
2.如权利要求1所述的一种复杂城市环境深大基坑下沉施工系统，其特征在于：所述止水帷幕（2）为两喷两搅方法浇筑的三轴搅拌桩止水帷幕，距离沉井井壁（3）水平间距为0.9m，桩长29.4m。
3.如权利要求1所述的一种复杂城市环境深大基坑下沉施工系统，其特征在于：所述沉井（1）井沿设有厚0.15m的c20混凝土垫层。
4.如权利要求1所述的一种复杂城市环境深大基坑下沉施工系统，其特征在于：所述沉井刃脚包括矩形上部（7）和直角梯形下部（8），所述矩形上部（7）井壁内侧设有直角梯形凹槽（9），且直角梯形凹槽（9）直角部靠近矩形上部（7）。
5.如权利要求1所述的一种复杂城市环境深大基坑下沉施工系统，其特征在于：每根所述圆钢（5）为φ18圆钢，均距离露出地表5cm，进入原状土层0.5~1m。
6.如权利要求1所述的一种复杂城市环境深大基坑下沉施工系统，其特征在于：所述沉井刃脚高度与混凝土封底（4）厚度相同。
7.如权利要求1~6任意一项所述的一种复杂城市环境深大基坑下沉施工系统，其特征在于：所述沉井井壁（3）为钢筋混凝土圆井沉井，外径10.2m，高17.47m，壁厚0.85m，每节高3.6m，下沉深20.57m，沉井刃脚高2.3m，踏面宽0.25m。
技术总结