小编语:近日,上海地铁13号线西延伸段工程北青公路逃生井正在进行环梁施工,该竖井是继13号线幸乐路逃生井后,主动控制型装配式机械化沉井ACPP(Active Control Precast Press-in Shaft)的又一工程应用。该技术是在上海申通地铁的支持下,由上海隧道工程有限公司和上海隧道城建装备公司自主研发完成,设计单位为上海隧道工程轨道交通设计研究院设计。今天,就跟随小编一起了解一下这项“古老而又现代”的工艺吧!

“古老工艺”的数智焕新
沉井工法早在19世纪就开始用于桥梁深基础、港湾构筑物,因其刚度大、断面大、承载力高、抗渗能力强、地层适用性广,是一种建造中小型竖井结构的优秀的施工方法。但传统沉井完全自重被动下沉、施工效率低、井体姿态控制困难、周围地层普遍沉降较大,因此随着社会经济条件的改善,沉井工艺逐步淡出,都市环境下的应用越来越少。

但这种古老的工法目前正在逐步获得新生。近年来,一系列采用机械化、智能化思路与传统工艺结合的新型竖井建造工法蓬勃兴起,包括欧洲的Segment Shaft、VSM,日本的SOCS(自动化沉井)、Urban Ring、用于小直径竖井的PC-Well,我国铁建重工、中铁装备、中信重工、上海建工基础集团等企业,分别开发了各具特色的现代化竖井施工装备,大致可分为都市化矿用钻井法和机械化沉井法两大类,前者以VSM为代表,国内装备公司为主导推出的也大多是此类产品;后者典型代表就是ACPP。
ACPP工法的主要技术特点包括全程不排水下沉、装配式井壁、提压双作用推进系统、机器人水下自动取土、智能化减摩泥浆压注等,本质上是对传统不排水沉井的预制化、机械化、智能化改造,使古老的不排水沉井工艺迈向了机械化、智能化。


ACPP的“独门绝技”
ACPP工法是专门为软土地层量身定制的,采用全程不排水下沉,与传统沉井一样,刃脚始终嵌入土层一定高度,且井内水位自动控制标高,确保内外水压平衡,加上自动压注的新型泥浆套,因此,无需辅助地基加固,即可几乎无沉降地穿越浅层软弱的粉土和淤泥质地层;推进系统具有提拉下沉与下压下沉两种功能:初沉阶段一般下沉系数偏大,可采用悬挂下沉模式,确保完全垂直下沉;正常下沉阶段则改为开挖—压沉循环,正常工况以自适应推力、等行程控制模式,即可保证优秀的垂直度。

挖掘系统采用灵活的水下机器人,可按预设分块扫描式开挖,更可以多机协同,实现集群协同作业,解决了一般竖井掘进机“越大越难”的问题。只需修改水下机器人轨迹数据库,即可用于矩形井、“花生井”、乃至“毛毛虫井”;挖掘系统的绞吸头模块也可以换为铣挖头模块,应用于软岩地层。

从结构设计角度,ACPP技术保留了对大中型沉井刚度至关重要的井底十字梁,施工时可有效增大结构下沉过程与土体的接触面积,防止软弱地层中突沉。相对于无法设井底梁的钻井法竖井,ACPP封底素混凝土厚度可以大幅减小,安全性进一步提升。
此外,结构与装备系统中设置了大量传感器,从开挖、压沉到侧壁减摩、梁底反力测控,全系统高度智能化,挖-沉施工只需单人操作,根治了传统沉井突沉、倾斜等痼疾,使这种古老的传统工艺跨越机械化、信息化时代,焕发了青春。

探索地下空间无限可能
5月20日,上海地铁13号线西延伸段工程幸乐路逃生井随着沉井内水位缓缓下降,31m深、由13环管片组成的井壁逐渐显露,结构坚实完整、线型笔挺、滴水不漏。经实际测量,竖井各项数据优异:垂直度达0.65‰,四角高差2mm,最大地层沉降4.95mm,管片无错台、无渗漏,这标志着主动控制型装配式机械化沉井ACPP装备与工法技术体系首次成功实现工程应用!

由于ACPP竖井免做围护、无需降水,真正实现了空间占用小、施工效率高、环境友好的设计初衷;精细化预应力压接的预制装配式井体也确保了结构质量。

未来,ACPP在轨道交通风井、逃生井、大深度管网系统的盾构顶管工作井、泵站、闸门井、地下停车库等方面具有宽广的应用前景,与上海隧道同期完成实验的小直径竖井BPSS(钻孔沉放预制化竖井)工法配合,将成为城市超深竖井施工的全新解决方案。
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