一种压气干沉井结构

技术领域

本发明涉及一种压气干沉井结构，应用于土木工程中地下结构及基础工程领域。

背景技术

沉井广泛应用于地下智能车库、掘进机工作井、引水和蓄水井及桥梁基础等市政深竖井工程，在水位较高的地层中，目前多使用不排水沉井；但随着沉井深度的增加，水位超过50m甚至到达100m，对设备的防水要求则相应增加，特别是沉井直径较大时，对电源和控制电路的防水等级和耐压能力有较高的需求，滑触线等设备在水下使用技术难度较大，使机械设备在大直径沉井中移动距离受限。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种压气干沉井结构，通过井壁、隔板和下层土体形成气压室结构，通过气压将气压室结构内的水排出使挖掘设备在干燥的工作空间内工作，降低机械设备的防水要求，并且能够观测气压室结构压力变化情况并控制气压室结构压力以达到干沉井的目的，从而提高沉井的施工效率。

为达到上述目的，本发明所采取的方案为： 一种压气干沉井结构，其特征在于，沉井结构由隔板分割为沉井主体结构和气压室结构，沉井主体结构位于上部，由上井壁和隔板围成空间构成；气压室结构位于下部，由下井壁、隔板和掘进面土体围成空间构成，为沉井施工挖掘设备提供工作空间；隔板结构设置有工作孔，渣土通道和检修通道通过工作孔将沉井主体结构与气压室结构相连通，用于渣土、设备和人员进出气压室结构；排水通道通过工作孔进入待挖掘的土层内，用于气压室结构内的排水；压气系统位于沉井结构外部，与渣土通道、检修通道相连，用于控制气压和净化空气；渣土通道、检修通道、气压室结构和压气系统中安装有视频监控、报警装置和应急保压装置。

进一步的，排水管道埋入掘进面下方的土体中，没入气压室结构水位以下1m以上；压气系统会输送气体，将气压室结构内的水经由排水通道排入隔板上部的沉井主体结构内，以增加沉井重量；气压室结构在沉井下沉过程中一直保持充气状态。

进一步的，排水通道包括主管道、排水口段、管帽和衔接管道；主管道固定在隔板上，下端有排水口段，排水口段下端设有管帽，管帽能够防止排水口段堵塞；管帽、排水口段和部分主管道一直插在地层中；衔接管道与主管道上端连接，在沉井下沉过程中能够使排水通道不断加长；排水管道侧壁设置有阀门，能够控制地下水通过排水通道进入沉井主体结构内；主管道和衔接管道不透水，排水口段带有孔洞或为透水材料。

进一步的，排水通道为贯通管道，且上部管口位置高于沉井外部地下水位；或排水通道上部端口密封，且上部端口位置不高于沉井外部地下水位。

进一步的，渣土通道包括吊桶、提升机、渣土管道和渣土变压舱；渣土管道与渣土变压舱相连，渣土变压舱与压气系统相连；渣土变压舱内有提升机，能够使吊桶在渣土管道和气压室结构内上下移动。

进一步的，渣土变压舱在压气系统的控制下能够根据吊桶提升或者下放过程的状态自动调整内部气压使得吊桶能够正常工作；挖掘设备为无人操作的智能化机械设备，能够自动挖掘隔板下方土体放入吊桶中，吊桶将渣土运送到渣土传输装置上，渣土传输装置将渣土带出沉井结构，输送到渣土车中。

进一步的，渣土传输装置倾斜放置，使得渣土更容易向渣土车内滚动；渣土传输装置一端可伸缩，能够将渣土从渣土变压舱内移到沉井外，另一端为履带，能够将渣土从伸缩端输送至渣土车内。

进一步的，检修通道包括检修管道、检修变压舱，检修管道与检修变压舱相连，检修变压舱与压气系统通过连接管道相连；检修通道内部设有升降装置，升降装置用于提升和下放挖掘设备和/或检修人员；检修变压舱在压气系统的控制下能够根据升降装置的状态自动调整内部气压使得升降装置能够正常工作。

进一步的，压气系统包括送气装置、气体净化装置、气体储存装置、气体管道、连接管道；送气装置、气体净化装置和气体储存装置通过连接管道依次相连，并放置在沉井附近地面上，所需气体储存在气体储存装置中，并通过气体净化装置净化除去危险气体，保证所用气体安全，送气装置将净化气体通过连接管道送到渣土变压舱、检修变压舱和气体管道中，使得气压满足沉井正常工作要求。

进一步的，压气系统还包括压力传感器、自动变压装置，压力传感器布置于隔板下部，与自动变压装置连接，用于监测和控制气压室结构内的气压；自动变压装置能够自动调整渣土变压舱、检修变压舱和气体管道内的气压大小，并控制送气装置将气体送入气压室结构内，从而将地下水从排水通道中排出。

本发明的优点和积极效果是：本发明能够使得沉井施工处在一个干燥的环境中，避免了地下水对传统沉井施工的影响；本发明所提出的一种压气干沉井结构能够全自动化、机械化沉井的施工作业，保证了人员的安全、降低了劳动成本、提高了施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例整体结构示意图；

图2~3为本发明实施例沉井结构俯视图；

图4为本发明实施例排水管道结构示意图；

图5为本发明实施例出渣示意图。

图中：1.隔板；2.沉井主体结构；3.气压室结构；41.排水通道；42.主管道；43.排水口段；44.管帽；45.阀门；51.挖掘设备；52.渣土通道；521.吊桶；53.渣土变压舱；61.检修通道；62.检修变压舱；71.送气装置；72.气体净化装置；73.气体储存装置；74.气体管道；75.连接管道；76.自动变压装置；8.渣土传输装置。

具体实施方式

以下参照附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1-4所示，一种压气干沉井结构，其特征在于，沉井结构由隔板（1）分割为沉井主体结构（2）和气压室结构（3），沉井主体结构（2）位于上部，由上井壁和隔板（1）围成空间构成；气压室结构（3）位于下部，由下井壁、隔板（1）和掘进面土体围成空间构成，为沉井施工挖掘设备（51）提供工作空间；隔板（1）结构设置有工作孔，渣土通道（52）和检修通道（61）通过工作孔将沉井主体结构（2）与气压室结构（3）相连通，用于渣土、设备和人员进出气压室结构（3）；排水通道（41）通过工作孔进入待挖掘的土层内，用于气压室结构（3）内的排水；压气系统位于沉井结构外部，与渣土通道（52）、检修通道（61）相连，用于控制气压和净化空气；渣土通道（52）、检修通道（61）、气压室结构（3）和压气系统中安装有视频监控、报警装置和应急保压装置。

优先地，排水管道埋入掘进面下方的土体中，没入气压室结构（3）水位以下1m以上；压气系统会输送气体，将气压室结构（3）内的水经由排水通道（41）排入隔板（1）上部的沉井主体结构（2）内，以增加沉井重量；气压室结构（3）在沉井下沉过程中一直保持充气状态。

优先地，排水通道（41）包括主管道（42）、排水口段（43）、管帽（44）和衔接管道；主管道（42）固定在隔板（1）上，下端有排水口段（43），排水口段（43）下端设有管帽（44），管帽（44）能够防止排水口段（43）堵塞；管帽（44）、排水口段（43）和部分主管道（42）一直插在地层中；衔接管道与主管道（42）上端连接，在沉井下沉过程中能够使排水通道（41）不断加长；排水管道侧壁设置有阀门（45），能够控制地下水通过排水通道（41）进入沉井主体结构（2）内；主管道（42）和衔接管道不透水，排水口段（43）带有孔洞或为透水材料。

优先地，排水通道（41）为贯通管道，且上部管口位置高于沉井外部地下水位；或排水通道（41）上部端口密封，且上部端口位置不高于沉井外部地下水位。

优先地，渣土通道（52）包括吊桶（521）、提升机、渣土管道和渣土变压舱（53）；渣土管道与渣土变压舱（53）相连，渣土变压舱（53）与压气系统相连；渣土变压舱（53）内有提升机，能够使吊桶（521）在渣土管道和气压室结构（3）内上下移动。

优先地，渣土变压舱（53）在压气系统的控制下能够根据吊桶（521）提升或者下放过程的状态自动调整内部气压使得吊桶（521）能够正常工作；挖掘设备（51）为无人操作的智能化机械设备，能够自动挖掘隔板（1）下方土体放入吊桶（521）中，吊桶（521）将渣土运送到渣土传输装置（8）上，渣土传输装置（8）将渣土带出沉井结构，输送到渣土车中。

优先地，渣土传输装置（8）倾斜放置，使得渣土更容易向渣土车内滚动；渣土传输装置（8）一端可伸缩，能够将渣土从渣土变压舱（53）内移到沉井外，另一端为履带，能够将渣土从伸缩端输送至渣土车内。

优先地，检修通道（61）包括检修管道、检修变压舱（62），检修管道与检修变压舱（62）相连，检修变压舱（62）与压气系统通过连接管道（75）相连；检修通道（61）内部设有升降装置，升降装置用于提升和下放挖掘设备（51）和/或检修人员；检修变压舱（62）在压气系统的控制下能够根据升降装置的状态自动调整内部气压使得升降装置能够正常工作。

优先地，压气系统包括送气装置（71）、气体净化装置（72）、气体储存装置（73）、气体管道（74）、连接管道（75）；送气装置（71）、气体净化装置（72）和气体储存装置（73）通过连接管道（75）依次相连，并放置在沉井附近地面上，所需气体储存在气体储存装置（73）中，并通过气体净化装置（72）净化除去危险气体，保证所用气体安全，送气装置（71）将净化气体通过连接管道（75）送到渣土变压舱（53）、检修变压舱（62）和气体管道（74）中，使得气压满足沉井正常工作要求。

优先地，压气系统还包括压力传感器、自动变压装置（76），压力传感器布置于隔板（1）下部，与自动变压装置（76）连接，用于监测和控制气压室结构（3）内的气压；自动变压装置（76）能够自动调整渣土变压舱（53）、检修变压舱（62）和气体管道（74）内的气压大小，并控制送气装置（71）将气体送入气压室结构（3）内，从而将地下水从排水通道（41）中排出。