遠(yuǎn)程控制無人化自動(dòng)挖掘沉箱工程

第第頁遠(yuǎn)程控制無人化自動(dòng)挖掘沉箱工程1.工程概況我國(guó)首例遠(yuǎn)程控制無人化自動(dòng)挖掘沉箱以上海市軌道交通7號(hào)線浦江南浦站～浦江耀華站區(qū)間中間風(fēng)井工程作為工程實(shí)例。工程地點(diǎn)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(chǎng)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(biāo)高+3.938m，井底標(biāo)高-23.012m，井底埋深-29.012m（設(shè)計(jì)地面標(biāo)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(cāng)充水加重及糾偏等)，在長(zhǎng)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(biāo)高處共計(jì)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(duì)沉箱結(jié)構(gòu)在下沉?xí)r出現(xiàn)的過快、過緩及偏心的問題，本工程獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)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(shí)抗壓及壓沉?xí)r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(dān)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(jìn)行放砂后支撐桿件的緩速下沉來實(shí)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(shí)現(xiàn)。在下沉過程中，可通過調(diào)節(jié)各處支撐點(diǎn)的下沉高度不同或千斤頂行程不同來形成糾偏力矩達(dá)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(jì)算值、穩(wěn)定系數(shù)計(jì)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(jī)進(jìn)行挖土取土，放入皮帶運(yùn)輸機(jī)，并將土放入螺旋出土機(jī)的底部?jī)?chǔ)土筒內(nèi)，土渣從螺旋出土機(jī)的底部?jī)?chǔ)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(yùn)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(dòng)太大，對(duì)周邊土體造成較大擾動(dòng)。并且為了防止氣壓超過限值，在底板上設(shè)置進(jìn)排氣閥，當(dāng)沉箱下沉至某一深度時(shí)，通過氣壓傳感器進(jìn)行氣壓實(shí)時(shí)量測(cè)，超過所設(shè)限值時(shí)實(shí)時(shí)啟動(dòng)警示系統(tǒng)，完成對(duì)工作室內(nèi)的自動(dòng)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(dá)到終沉穩(wěn)定要求、關(guān)鍵設(shè)備回收完成后，即可進(jìn)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(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)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(duì)周圍土體側(cè)向變形很小，最大側(cè)移-12.5mm，離沉箱越遠(yuǎn)，土體側(cè)移越小。分層沉降在不同深度處各測(cè)孔的沉降規(guī)律基本一致，沉降量同時(shí)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(cè)點(diǎn)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(duì)周邊管線及建筑物