1.本发明属于土木施工领域，具体涉及一种逆作法装配式竖井及其施工方法。
背景技术：
2.地下竖井在顶管和暗挖通道中应用广泛，其中，在城市中新建顶管管道时，采用常规现浇混凝土竖井，不仅浇筑质量不均匀，而且工期长，势必会长期占用城市道路，对交通产生影响。虽然，可以通过预制拼装的竖井缩短工期，但是，预制拼装的竖井存在以下问题：1)片状的预制结构环向、竖向连接不可靠，且整体性较差；2)片状的预制结构埋置于土体中时，与土体之间会产生空隙，侧壁摩阻力不够，不利于整体受力；3)预制结构在开挖过程中容易竖向沉降，造成偏移。
技术实现要素：
3.本发明的目的是提供一种逆作法装配式竖井及其施工方法，本发明结构简单，工期短，环、竖向连接可靠，与土体连接紧密，沉降较小。
4.本发明所采用的技术方案是：
5.一种逆作法装配式竖井，井口为用于竖向受力的且现浇的锁口梁、井壁为若干层依次竖向下的环状结构、井底为现浇的底板，锁口梁以及所有环状结构在相邻层之间的内侧角位置通过圈梁竖向加固连接；每层环状结构均由若干段预制井壁和一段现浇井壁拼接而成，预制井壁呈弧形片状且外侧上窄下宽、内侧上下角缺口并设有预留钢筋、左右方向分布有预应力管道、内外方向分布有小导管预留孔，同层预制井壁之间由环向穿过预应力管道的钢绞线预紧连接，预制井壁与土体之间由穿过小导管预留孔的小导管注浆加固连接，锁口梁、所有预制井壁和底板在相邻层之间通过预留钢筋连接，圈梁钢筋分别与上下层的预留钢筋连接且与下层的现浇井壁一起浇筑。
6.进一步地，锁口梁的截面尺寸宽0.9～1.5m、高0.7～1m；预制井壁高h为1～1.5m、宽b为1.5～2m，上端包含缺口的厚度s1为0.35～0.5m、下端包含缺口的厚度s2为0.7～1.2m，且s2/s1＝1.3～2，预留钢筋区域的厚度为s3，且s3/s1＝0.5～0.8。
7.进一步地，预应力管道在预制井壁横截面上均布，预应力管道尾部为伸出的内承插口，同层相邻预制井壁安装后预应力管道尾部能对接进入对应的预应力管道首部。
8.进一步地，小导管预留孔的直径为45～55mm，从内上方向外下方倾斜，倾斜度为30
°
～45
°
，每段预制井壁竖向不少于3根，当预制井壁宽度大于1.5m时，沿宽度方向设置两排。
9.进一步地，预制井壁采用c30混凝土，圈梁和现浇井壁的混凝土土强度不小于c30。
10.上述逆作法装配式竖井的施工方法，包括步骤：
11.s1.施工锁口梁：对竖井轮廓线进行取点放样，测出锁口梁的中线和边线，土方开挖至锁口梁底标高后，对面层土体进行夯实并施工垫层，绑扎锁口梁钢筋，在内侧下角设置预留钢筋、安装圈梁模板，锁口梁支模后浇筑混凝土；
12.s2.开挖土方，安装井壁、小导管：井内土体采用小型设备分层开挖，井壁土体采用人工开挖，根据预制井壁轮廓修整土体，土方开挖完成后，人工配合机械及时分段安装预制井壁，预制井壁安装前在预应力管道内穿入钢绞线，将预制井壁上端的预留钢筋与上层结构下端的预留钢筋及时焊接、定位，将小导管插入小导管预留孔进入土体，避免预制井壁发生位移；
13.s3.预应力张拉：单层预制井壁安装完成后，以预留的一段现浇井壁为张拉作业面，通过张拉设备对钢绞线进行张拉，张拉完成后确保预制井壁之间连接牢固、无松动，及时向预应力管道内灌浆直至灌满孔隙；
14.s4.浇筑圈梁，回填注浆小导管：沿环向穿入圈梁主筋，并与上下层的预留钢筋进行绑扎，支设模板，与下层的现浇井壁一起浇筑，圈梁强度达到一定程度后，对小导管实施回填注浆，对井壁与侧壁土体之间的孔隙进行浆液回填；
15.s5.现浇封底：重复步骤s2至s4，直至施工至井底，将底板钢筋与预制井壁的预留钢筋绑扎，混凝土现浇底板。
16.进一步地，在人工开挖井壁土体时，严禁随意扩挖，高度方向扩挖不超过5cm，厚度方向扩挖不超过5cm。
17.进一步地，在安装小导管时，若土体自稳性较好，则单层井壁土体开挖完成且单层预制井壁安装完成后，再统一插入小导管；若土体自稳性较差，则开挖一段井壁土体，再安装一段预制井壁，再及时插入小导管并进行双液注浆加固。
18.进一步地，统一插入小导管时，注浆顺序是从两端向中间对称实施。
19.进一步地，钢绞线的张拉顺序是，先张拉中部位置，再张拉上下部位置。
20.本发明的有益效果是：
21.本发明结构简单，工期短，环、竖向连接可靠，与土体连接紧密，沉降较小：锁口梁、预制井壁和底板在相邻层之间通过预留钢筋连接，锁口梁和所有环状结构在相邻层之间通过圈梁竖向加固连接，圈梁钢筋分别与上下层的预留钢筋连接且与下层的现浇井壁一起浇筑，该设置增强了整体竖向的稳定性，解决了井壁竖向连接的难题；同层预制井壁之间由钢绞线预紧连接，该设置使同层预制井壁形成整体，增强了侧向刚度，抵抗侧向变形，解决了预制井壁环向连接的难题；预制井壁与土体之间通过小导管注浆加固连接，该设置既使预制井壁和土体保持密贴，结构受力更稳定，又能增大井壁与土体之间的摩阻力，提高井周土体强度，解决了预制井壁与土体之间存在孔隙的难题；预制井壁外侧上窄下宽，该设置使预制井壁竖向的荷载一部分转移至侧边土体中，形成稳定的竖向受力体，解决了竖井结构在开挖过程中竖向沉降的难题。
附图说明
22.图1是本发明实施例中逆作法装配式竖井的竖剖图。
23.图2是本发明实施例中逆作法装配式竖井的横剖图。
24.图3是本发明实施例中预制井壁的剖面图。
25.图4是本发明实施例中预制井壁的正面图。
26.图中：1-地表；2-锁口梁；3-预制井壁；4-圈梁；5-预应力管道；6-小导管；7-底板；8-现浇井壁；9-钢绞线锚固端；10-钢绞线张拉端；11-预留钢筋；12-小导管预留孔；13-内承
插口。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
28.如图1至图4所示，一种逆作法装配式竖井，井口为用于竖向受力的且现浇的锁口梁1、井壁为若干层依次竖向下的环状结构、井底为现浇的底板7，锁口梁1以及所有环状结构在相邻层之间的内侧角位置通过圈梁4竖向加固连接；每层环状结构均由若干段预制井壁3和一段现浇井壁8拼接而成，预制井壁3呈弧形片状且外侧上窄下宽、内侧上下角缺口并设有预留钢筋11、左右方向分布有预应力管道5、内外方向分布有小导管预留孔12，同层预制井壁3之间由环向穿过预应力管道5的钢绞线预紧连接，预制井壁3与土体之间由穿过小导管预留孔12的小导管6注浆加固连接，锁口梁1、所有预制井壁3和底板7在相邻层之间通过预留钢筋11连接，圈梁4钢筋分别与上下层的预留钢筋11连接且与下层的现浇井壁8一起浇筑。
29.在本实施例中，锁口梁1的截面尺寸宽0.9～1.5m、高0.7～1m；预制井壁3高h为1～1.5m、宽b为1.5～2m，上端包含缺口的厚度s1为0.35～0.5m、下端包含缺口的厚度s2为0.7～1.2m，且s2/s1＝1.3～2，预留钢筋11区域的厚度为s3，且s3/s1＝0.5～0.8。上述尺寸是本发明提供的优选尺寸，综合考虑了制作、运输、安装、受力等因素，当然，锁口梁1的实际尺寸还可以根据井深和井壁厚度调整，预制井壁3的实际尺寸还可以根据竖井大小、地质情况和土体自稳性调整。
30.如图3和图4所示，在本实施例中，预应力管道5在预制井壁3横截面上均布，预应力管道5尾部为伸出的内承插口13，同层相邻预制井壁3安装后预应力管道5尾部能对接进入对应的预应力管道5首部，确保井壁之间不会因为接口产生较大缝隙，也避免了漏浆。
31.在本实施例中，小导管预留孔12的直径为45～55mm，从内上方向外下方倾斜，倾斜度为30
°
～45
°
，每段预制井壁3竖向不少于3根，当预制井壁3宽度大于1.5m时，沿宽度方向设置两排，确保连接稳固。
32.在本实施例中，预制井壁3采用c30混凝土，圈梁4和现浇井壁8的混凝土土强度不小于c30。
33.上述逆作法装配式竖井的施工方法，包括步骤：
34.s1.施工锁口梁1
35.对竖井轮廓线进行取点放样，测出锁口梁1的中线和边线，土方开挖至锁口梁1底标高后，对面层土体进行夯实并施工垫层，绑扎锁口梁1钢筋，在内侧下角设置预留钢筋11、安装圈梁4模板，锁口梁1支模后浇筑混凝土。
36.s2.开挖土方，安装井壁、小导管6
37.井内土体采用小型设备分层开挖，井壁土体采用人工开挖，根据预制井壁3轮廓修整土体，土方开挖完成后，人工配合机械及时分段安装预制井壁3，预制井壁3安装前在预应力管道5内穿入钢绞线，将预制井壁3上端的预留钢筋11与上层结构下端的预留钢筋11及时焊接、定位，将小导管6插入小导管预留孔12进入土体，避免预制井壁3发生位移；
38.在人工开挖井壁土体时，严禁随意扩挖，高度方向扩挖不超过5cm，厚度方向扩挖不超过5cm；
39.在安装小导管6时，若土体自稳性较好，则单层井壁土体开挖完成且单层预制井壁3安装完成后，再统一插入小导管6，统一插入小导管6时注浆顺序是从两端向中间对称实施；若土体自稳性较差，则开挖一段井壁土体，再安装一段预制井壁3，再及时插入小导管6并进行双液注浆加固。
40.s3.预应力张拉
41.单层预制井壁3安装完成后，以预留的一段现浇井壁8为张拉作业面，通过张拉设备(如，千斤顶)对钢绞线进行张拉，张拉完成后确保预制井壁3之间连接牢固、无松动，及时向预应力管道5内灌浆直至灌满孔隙；
42.钢绞线的张拉顺序是，先张拉中部位置，再张拉上下部位置。
43.s4.浇筑圈梁4，回填注浆小导管6
44.沿环向穿入圈梁4主筋，并与上下层的预留钢筋11进行绑扎，支设模板，与下层的现浇井壁8一起浇筑，圈梁4强度达到一定程度后(如，设计强度的75％)，对小导管6实施回填注浆，对井壁与侧壁土体之间的孔隙进行浆液回填。
45.s5.现浇封底
46.重复步骤s2至s4，直至施工至井底，将底板7钢筋与预制井壁3的预留钢筋11绑扎，混凝土现浇底板7。
47.本发明结构简单，工期短，环、竖向连接可靠，与土体连接紧密，不会沉降：锁口梁1、预制井壁3和底板7在相邻层之间通过预留钢筋11连接，锁口梁1和所有环状结构在相邻层之间通过圈梁4竖向加固连接，圈梁4钢筋分别与上下层的预留钢筋11连接且与下层的现浇井壁8一起浇筑，该设置增强了整体竖向的稳定性，解决了井壁竖向连接的难题；同层预制井壁3之间由钢绞线预紧连接，该设置使同层预制井壁3形成整体，增强了侧向刚度，抵抗侧向变形，解决了预制井壁3环向连接的难题；预制井壁3与土体之间通过小导管6注浆加固连接，该设置既使预制井壁3和土体保持密贴，结构受力更稳定，又能增大井壁与土体之间的摩阻力，提高井周土体强度，解决了预制井壁3与土体之间存在孔隙的难题；预制井壁3外侧上窄下宽，该设置使预制井壁3竖向的荷载一部分转移至侧边土体中，形成稳定的竖向受力体，解决了竖井结构在开挖过程中竖向沉降的难题。
48.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。技术特征：
1.一种逆作法装配式竖井，其特征在于：井口为用于竖向受力的且现浇的锁口梁、井壁为若干层依次竖向下的环状结构、井底为现浇的底板，锁口梁以及所有环状结构在相邻层之间的内侧角位置通过圈梁竖向加固连接；每层环状结构均由若干段预制井壁和一段现浇井壁拼接而成，预制井壁呈弧形片状且外侧上窄下宽、内侧上下角缺口并设有预留钢筋、左右方向分布有预应力管道、内外方向分布有小导管预留孔，同层预制井壁之间由环向穿过预应力管道的钢绞线预紧连接，预制井壁与土体之间由穿过小导管预留孔的小导管注浆加固连接，锁口梁、所有预制井壁和底板在相邻层之间通过预留钢筋连接，圈梁钢筋分别与上下层的预留钢筋连接且与下层的现浇井壁一起浇筑。2.如权利要求1所述的逆作法装配式竖井，其特征在于：锁口梁的截面尺寸宽0.9～1.5m、高0.7～1m；预制井壁高h为1～1.5m、宽b为1.5～2m，上端包含缺口的厚度s1为0.35～0.5m、下端包含缺口的厚度s2为0.7～1.2m，且s2/s1＝1.3～2，预留钢筋区域的厚度为s3，且s3/s1＝0.5～0.8。3.如权利要求1所述的逆作法装配式竖井，其特征在于：预应力管道在预制井壁横截面上均布，预应力管道尾部为伸出的内承插口，同层相邻预制井壁安装后预应力管道尾部能对接进入对应的预应力管道首部。4.如权利要求1所述的逆作法装配式竖井，其特征在于：小导管预留孔的直径为45～55mm，从内上方向外下方倾斜，倾斜度为30
°
～45
°
，每段预制井壁竖向不少于3根，当预制井壁宽度大于1.5m时，沿宽度方向设置两排。5.如权利要求1所述的逆作法装配式竖井，其特征在于：预制井壁采用c30混凝土，圈梁和现浇井壁的混凝土土强度不小于c30。6.如权利要求1至5任一所述的逆作法装配式竖井的施工方法，其特征在于：包括步骤，s1.施工锁口梁：对竖井轮廓线进行取点放样，测出锁口梁的中线和边线，土方开挖至锁口梁底标高后，对面层土体进行夯实并施工垫层，绑扎锁口梁钢筋，在内侧下角设置预留钢筋、安装圈梁模板，锁口梁支模后浇筑混凝土；s2.开挖土方，安装井壁、小导管：井内土体采用小型设备分层开挖，井壁土体采用人工开挖，根据预制井壁轮廓修整土体，土方开挖完成后，人工配合机械及时分段安装预制井壁，预制井壁安装前在预应力管道内穿入钢绞线，将预制井壁上端的预留钢筋与上层结构下端的预留钢筋及时焊接、定位，将小导管插入小导管预留孔进入土体，避免预制井壁发生位移；s3.预应力张拉：单层预制井壁安装完成后，以预留的一段现浇井壁为张拉作业面，通过张拉设备对钢绞线进行张拉，张拉完成后确保预制井壁之间连接牢固、无松动，及时向预应力管道内灌浆直至灌满孔隙；s4.浇筑圈梁，回填注浆小导管：沿环向穿入圈梁主筋，并与上下层的预留钢筋进行绑扎，支设模板，与下层的现浇井壁一起浇筑，圈梁强度达到一定程度后，对小导管实施回填注浆，对井壁与侧壁土体之间的孔隙进行浆液回填；s5.现浇封底：重复步骤s2至s4，直至施工至井底，将底板钢筋与预制井壁的预留钢筋绑扎，混凝土现浇底板。7.如权利要求6所述的逆作法装配式竖井的施工方法，其特征在于：在人工开挖井壁土体时，严禁随意扩挖，高度方向扩挖不超过5cm，厚度方向扩挖不超过5cm。
8.如权利要求6所述的逆作法装配式竖井的施工方法，其特征在于：在安装小导管时，若土体自稳性较好，则单层井壁土体开挖完成且单层预制井壁安装完成后，再统一插入小导管；若土体自稳性较差，则开挖一段井壁土体，再安装一段预制井壁，再及时插入小导管并进行双液注浆加固。9.如权利要求8所述的逆作法装配式竖井的施工方法，其特征在于：统一插入小导管时，注浆顺序是从两端向中间对称实施。10.如权利要求6所述的逆作法装配式竖井的施工方法，其特征在于：钢绞线的张拉顺序是，先张拉中部位置，再张拉上下部位置。
技术总结
本发明公开了一种逆作法装配式竖井及其施工方法，井口为锁口梁、井壁为若干层环状结构、井底为底板，锁口梁以及所有环状结构在相邻层之间通过圈梁竖向加固连接；每层环状结构均由若干段预制井壁和一段现浇井壁拼接而成，预制井壁呈弧形片状且外侧上窄下宽、内侧上下角缺口并设有预留钢筋、左右方向分布有预应力管道、内外方向分布有小导管预留孔，同层预制井壁之间由钢绞线预紧连接，预制井壁与土体之间由小导管注浆加固连接，锁口梁、所有预制井壁和底板在相邻层之间通过预留钢筋连接，圈梁钢筋分别与上下层的预留钢筋连接且与下层的现浇井壁一起浇筑。本发明结构简单，工期短，环、竖向连接可靠，与土体连接紧密，沉降较小。沉降较小。沉降较小。
技术研发人员：谢征兵 沈毅 柯文汇 李天祥 田坤 刘州 柳意 王大为
受保护的技术使用者：武汉市市政工程机械化施工有限公司
技术研发日：2022.05.24
技术公布日：2022/9/6
声明：
“逆作法装配式竖井及其施工方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：武汉市市政工程机械化施工有限公司
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2024年07月26日 ~ 28日 
