本发明涉及沉井基础施工技术领域。更具体地说，本发明涉及超大型深水台阶型沉井及其取土策略与施工方法。
背景技术：
在桥梁施工领域，采用沉井作为桥梁基础的应用越来越多，尤其是在跨江或跨海的超大跨径桥梁施工中，沉井基础因其自身结构的稳定性、卓越的承载能力和对复杂地质条件较强的适用能力成为主墩或锚碇基础的首选。
水中沉井基础平面结构多为矩形或圆端矩形，竖向一般上下相同。随着对桥梁基础的承重能力要求越来越高，沉井基础的尺寸也越来越大。传统的沉井基础上下断面相同，增大沉井尺寸，必然会减小水域的过水断面，从而加大水流对桥墩基础的冲刷效应；此外，增大沉井结构尺寸，沉井重量必然增加，一方面增加了建造桥梁的材料成本，一方面也加大了施工难度。
技术实现要素：
本发明的一个目的是提供超大型深水台阶型沉井及其取土策略与施工方法，针对沉井施工所处复杂地层，给出了一种创新的沉井结构及施工方法，增大了水中台阶型沉井的适应性，施工上易于操作，且提高了沉井下沉施工的作业效率。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种超大型深水台阶型沉井，包括：下层沉井和上层沉井，所述下层沉井和上层沉井形成中心轴线重合的下大上小的阶梯型结构，所述下层沉井高度为上层沉井高度的1.8～2.2倍，台阶型沉井两端均为圆弧形结构，台阶型沉井终沉到位后，下层沉井顶面位于泥面之下，上层沉井顶面位于水面。
优选的是，下层沉井和上层沉井均由外侧的井壁和内部均匀分布的多个井孔组成，所述下层沉井和上层沉井的井孔上下贯通对应。
优选的是，所述井壁为中空结构，在沉井下沉过程中填充混凝土，所述沉井最下端为刃脚结构，所述沉井在刃脚结构的上方9～15m处设置剪力键结构。
本发明还提供了一种超大型深水台阶型沉井的取土策略与施工方法，包括如下步骤：
1)预开挖：在台阶型沉井浮运至施工现场前，先将台阶型沉井墩位处的土层挖除，使得台阶型沉井墩位处的泥面标高降低；
2)下层沉井下沉：预制完成的下层沉井浮运至台阶型沉井墩位处，注水着床后，依靠自重下沉；
3)第一次夹壁混凝土浇筑：在下层沉井顶面布置施工平台并按照施工设备，进行第一次水下浇筑夹壁混凝土至设定位置，下层沉井依靠自重再次下沉，同时拆除施工平台及施工设备；
4)下层沉井第一次接高：在下层沉井上接高上层沉井至设定高度，并在上层沉井外侧接高相同高度的临时外壁，临时外壁与上层沉井恰好配合形成与下层沉井结构完成相同的结构；
5)第一次取土下沉：第一次接高后，在接高的沉井顶面安装取土设备，进行第一次取土下沉；
6)第二次夹壁混凝土浇筑：第一次取土下沉到位后，抽干井壁内的压载水，干浇筑夹壁混凝土至设定高度，沉井依靠自重再次下沉；
7)第二次取土下沉：第二次夹壁混凝土浇筑完成后，第二次取土下沉；
8)下层沉井第二次接高：在下层沉井上继续接高上层沉井至设定高度，并在上层沉井外侧接高高度大于上层沉井高度的临时外壁，临时外壁与上层沉井恰好配合形成与下层沉井结构完成相同的结构，在沉井内壁及井孔隔墙位置安装立柱至临时外壁高度，并在沉井顶面安装施工设备；
9)第三次取土下沉：沉井第二次接高后，第三次取土下沉；
10)第三次夹壁混凝土浇筑：第三次取土下沉后，干浇筑夹壁混凝土至设定高度，沉井依靠自重再次下沉；
11)第四次取土下沉：第三次夹壁混凝土浇筑完成后，第四次取土下沉；
12)第四次夹壁混凝土浇筑：第四次取土下沉后，干浇筑夹壁混凝土至设定高度，沉井依靠自重再次下沉；
13)第五次取土下沉：第四次夹壁混凝土浇筑完成后，沉井第五次取土下沉至最终的设定底标高。
优选的是，沉井下沉过程中依次穿过的土层结构为：硬塑粉质粘土、中密粉砂、软塑粉质粘土、中密细砂、软塑粉质粘土、密实细砂、软塑粉质粘土、密实中粗砂，在砂土层中还存在胶结砂层，为非层状构造且零星分布，步骤1)中预开挖的为硬塑粉质粘土。
优选的是，下沉施工区域内，针对硬塑粉质粘土，采用预开挖方式，在沉井下沉前采用挖机挖除；针对中密粉砂、中密细砂，采用气举取土工艺进行取土；针对密实细砂、密实中粗砂，采用水力破土结合气举取土工艺，首先采用高压射水进行破土，再由气举取土设备完成取土；针对胶结砂层，采用机械破土结合气举取土工艺，首先采用绞刀设备进行胶结砂层破土，再由气举取土设备完成取土；针对软塑粉质粘土，采用机械破土结合水力取土和气举取土工艺，首先采用绞刀设备进行粘土破土，再由气举取土设备完成取土，同时辅助采用水力破土取土；针对沉井的局部取土盲区或下沉困难情况，采用定点破土结合气举取土工艺，首先采用定点破土设备进行定点精准破土，再由气举取土设备完成取土。
优选的是，所述硬塑粉质粘土平均厚度5～6m，所述中密粉砂、中密细砂平均厚度为4m，所述密实细砂、密实中粗砂平均厚度为6～9m，所述胶结砂层平均厚度2～5cm，所述软塑粉质粘土平均厚度1.5～2.5m。
优选的是，所述定点破土设备包括：
支撑台，其水平支撑于台阶型沉井内，所述支撑台的中心下方通过回转机构连接有支撑柱；
支撑板，其水平固定于支撑柱上，所述支撑板一端设置有竖直向上的限位板，所述支撑板另一端设置有斜向贯通的通道；
水平破土杆，其一端通过固定于支撑板上的伸缩油缸固定连接，另一端恰好水平穿过限位板后朝向台阶型沉井内壁或土体，所述水平破土杆另一端为破土尖端；
辅助杆，其一端朝向土体，另一端从所述支撑板的通道中斜向穿过，所述辅助杆与所述支撑板的通道下端铰接，所述辅助杆位于支撑板正下方的侧边上通过固定于所述支撑板上的伸缩油缸滑动铰接，所述辅助杆远离支撑板正下方的另一侧边上间隔设置有多块辅助板；
斜破土杆，其与所述辅助杆平行设置，所述斜破土杆一端朝向土体，另一端依次恰好从多块辅助板穿过，所述斜破土杆的另一端通过固定于所述支撑板上的伸缩油缸顶升伸缩，所述斜破土杆朝向土体的一端为破土尖端。
优选的是，所述斜破土杆的破土尖端包括外部与斜破土杆一体成型的外壳及活动内杆，所述活动内杆与外壳组合为整体结构，所述活动内杆包括固定杆和活动尖端，所述固定杆通过固定于斜破土杆内部的伸缩油缸驱动伸缩，所述活动尖端内端与所述固定杆铰接，所述固定杆与所述活动尖端相接触面具有向内凹陷形成的限制杆，其也通过伸缩油缸驱动伸缩，所述限制杆朝向固定杆与活动尖端铰接侧设置有向内凹陷形成的弹性块，其具有磁性，所述活动尖端与所述固定杆相接触面也具有磁性，其与弹性块的磁性相吸。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明设置的下部大上部小的台阶型沉井很好的解决了背景技术中的问题，在增加沉井尺寸保证结构稳定性的同时，并未减小过水断面面积，从而增大了沉井基础的承载性能，也间接的节约了建造成本；在实施过程中各个工序转换相对操作简便，在施工上也易于操作，很好的完成了对传统巨型沉井施工方法的创新升级。
2、本发明设置的下部大上部小的台阶型沉井，降低了建造桥梁的材料成本，也减小了沉井基础的总体重量，吊装施工过程对起吊设备的要求降低，减小了施工难度。
3、本发明的取土策略与施工方法中对最上部的硬塑粉质粘土层采取了预开挖的策略，缩短了桥梁建造关键线路上工期，节约了成本，本申请实施例中缩短工期2个月。
4、本发明的取土策略及施工方法中针对砂土、粘土、胶结砂层等不同土层及沉井取土盲区制定针对性的取土策略，提高了取土作业效率。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明超大型深水台阶型沉井施工完成后与各土层所处位置示意图；
图2为本发明超大型深水台阶型沉井剖面结构三维示意图；
图3为本发明超大型深水台阶型沉井与临时外壁位置关系三维示意图；
图4为本发明临时外壁三维结构示意图；
图5为本发明超大型深水台阶型沉井与硬塑粉质粘土层三维示意图；
图6为本发明超大型深水台阶型沉井与各砂土层三维示意图；
图7为本发明超大型深水台阶型沉井与三层软塑粉质粘土三维示意图；
图8为本发明定点破土设备的结构示意图；
图9为本发明定点破土设备斜破土杆斜向使用时的结构放大图；
图10为本发明定点破土设备斜破土杆弯折使用时的结构放大图。
附图标记说明：
1、台阶型沉井，2、水体，3、硬塑粉质粘土，4、中密粉砂，5、软塑粉质粘土，6、中密细砂，7、密实细砂，8、密实中粗砂，9、井壁，10、井孔，11、刃脚，12、剪力键，13、临时外壁，14、支撑台，15、支撑柱，16、支撑板，17、限位板，18、水平破土杆，19、辅助杆，20、辅助板，21、斜破土杆，22、固定杆，23、活动尖端，24、限制杆，25、弹性块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例
如图1至7所示，本申请给出的实施例中，台阶型沉井1整体平面尺寸约为95m×58m，高度约为64m，其中台阶以下大沉井高约43m；台阶型沉井1施工完成后沉井底标高约-65m。台阶型沉井1整体为钢壳结构，下部为大沉井上部为小沉井的台阶型结构，台阶型沉井1两端均为圆端型结构，沉井终沉到位后，下部大沉井顶面位于泥面之下，上部小沉井顶面在水面附近；台阶型沉井1整体由井壁9和上下贯通的井孔10组成，井壁9中间在沉井下沉过程填充混凝土；台阶型沉井1最下端为刃脚11结构，刃脚11上部约9～15m处为剪力键12结构。
台阶型沉井1下沉过程中，入水体2之后需要依次穿过硬塑粉质粘土3、中密粉砂4、软塑粉质粘土5、中密细砂6、软塑粉质粘土5、密实细砂7、软塑粉质粘土5、密实中粗砂8。沉井下沉采取边取土边在沉井井壁中浇筑混凝土的下沉方式。
所述硬塑粉质粘土，固结快剪粘聚力为32.9kpa，固结快剪内摩擦角为19.4°；土层最大厚度7.3m，平均厚度5.52m，最大高差4.8m；在沉井下沉前采用挖机将下沉施工区域内的硬塑粉质粘土挖除。
所述中密粉砂、中密细砂等中密砂层，平均厚度约为4m，土层最大高差约为4.6m；采用气举取土设备完成取土。
所述密实细砂、密实中粗砂等密实砂层，固结快剪粘聚力为4～5kpa，固结快剪内摩擦角为36～38°；平均厚度约为6～9m，土层最大高差约为14m；采用水力破土 气举取土工艺，首先采用高压射水进行破土，再由气举取土设备完成取土。
所述砂土层中存在的部分胶结砂层，非层状构造，零星分布，深度主要在河床下-35m～-45m范围；厚度较薄，多为2～5cm，最厚为10cm；抗压强度变化大，以3.2～8.59mpa为主，平均为6.54mpa，最大可达11.64mpa；采用机械破土 气举取土工艺，首先采用绞刀设备进行胶结砂层破土，再由气举取土设备完成取土。
所述软塑粉质粘土，固结快剪粘聚力为26.3kpa，固结快剪内摩擦角为19.1°；软塑粉质粘土共有三层，顶标高分别为-22.38m、-29.28m、-44.88m，平均厚度分别为2.34m、2.18m、1.87m；井孔及剪力键盲区，采用机械破土 气举取土工艺，首先采用绞刀设备进行粘土破土，再由气举取土设备完成取土，辅助采用水力破土工艺提高效率。
所述砂土或粘土，无论何种土层，针对沉井的局部取土盲区或下沉困难情况，采用定点破土 气举取土工艺，首先采用水下盲区定点破土专用设备进行定点精准破土，再由气举取土设备完成取土。
如图8至10所示，所述定点破土设备包括：
支撑台14，其水平支撑于台阶型沉井1内，所述支撑台14的中心下方通过回转机构连接有支撑柱15；
支撑板16，其水平固定于支撑柱15上，所述支撑板16一端设置有竖直向上的限位板17，所述支撑板16另一端设置有斜向贯通的通道；
水平破土杆18，其一端通过固定于支撑板16上的伸缩油缸固定连接，另一端恰好水平穿过限位板17后朝向台阶型沉井1内壁或土体，所述水平破土杆18另一端为破土尖端；
辅助杆19，其一端朝向土体，另一端从所述支撑板16的通道中斜向穿过，所述辅助杆19与所述支撑板16的通道下端铰接，所述辅助杆19位于支撑板16正下方的侧边上通过固定于所述支撑板16上的伸缩油缸滑动铰接，所述辅助杆19远离支撑板16正下方的另一侧边上间隔设置有多块辅助板20；
斜破土杆21，其与所述辅助杆19平行设置，所述斜破土杆21一端朝向土体，另一端依次恰好从多块辅助板20穿过，所述斜破土杆21的另一端通过固定于所述支撑板16上的伸缩油缸顶升伸缩，所述斜破土杆21朝向土体的一端为破土尖端。
在上述技术方案中，给出了一种定点破土设备的具体结构，其不仅能实现水平定点破土，还能实现斜向的定点破土。支撑台14用于整个设备的支撑及稳定作用，在破土过程中，支撑台14始终保持稳定状态，支撑柱15与支撑台14通过回转机构连接，实现支撑柱15绕支撑台14360度回转，从而保证水平破土杆18和斜破土杆21能对土体的所有位置进行定点破土。通过伸缩油缸的伸缩可实现水平破土杆18的水平定点破土。辅助杆19用于辅助斜破土杆21破土，斜破土杆21依次恰好穿过辅助杆19上的辅助板20，仅通过伸缩油缸的伸缩顶升实现斜破土杆21的斜向移动，斜破土杆21始终保持与辅助杆19平行。辅助杆19从支撑板16的通道中斜向穿过，并通过下端铰接，以达到辅助杆19在支撑板16的通道中绕支撑板16转动的目的，从而斜破土杆21的倾斜角度可调节，实现对土体的不同角度进行破土。辅助杆19的转动是通过支撑板16上设置的伸缩油缸实现的，伸缩油缸与辅助杆19滑动铰接，即为伸缩油缸的伸缩杆与辅助杆19上的铰接块铰接，且铰接块上设置有滑轮并不脱离地滑动设置于辅助杆19上。
在另一种技术方案中，所述斜破土杆21的破土尖端包括外部与斜破土杆21一体成型的外壳及活动内杆，所述活动内杆与外壳组合为整体结构，所述活动内杆包括固定杆22和活动尖端23，所述固定杆22通过固定于斜破土杆21内部的伸缩油缸驱动伸缩，所述活动尖端23内端与所述固定杆22铰接，所述固定杆22与所述活动尖端23相接触面具有向内凹陷形成的限制杆24，其也通过伸缩油缸驱动伸缩，所述限制杆24朝向固定杆22与活动尖端23铰接侧设置有向内凹陷形成的弹性块25，其具有磁性，所述活动尖端23与所述固定杆22相接触面也具有磁性，其与弹性块25的磁性相吸。
在上述技术方案中，定点破土的过程中会出现表面上的土体难以破的情况，此时就需要破土杆能从侧面进入并弯折后从表面土体的底侧进入破土。如图9所示，为斜破土杆21斜向使用时的结构示意图，此时活动内杆与外壳为一体式结构，与普通的破土杆无异。当碰到较难破的土体时，先通过斜向使用状态在难破土体上方进行局部的斜向破土，破土一定深度后，驱动固定杆22斜向向外运动，直至活动尖端23完全凸出于斜破土杆21外，此时再驱动限制杆24斜向向外运动，即可推动活动尖端23绕固定杆22转动，直至弹性块25弹出与活动尖端23磁性面相吸，保证了活动尖端23的位置稳定性，如图10所示。然后再驱动辅助杆19上的伸缩油缸动作，使得斜破土杆21来回转动，活动尖端23即可对准难破土体底端即土体远离表面的内端进行破土，将表面难破土体从内部破裂。弹性块25可设置为自动弹性，弹出限制杆24内部，也可设置为在弹性块25底端与限制杆24内部设置弹簧连接，当限制杆24前部移动至脱离固定杆22后，将弹性块25弹出限制杆24内部，与活动尖端23磁性相吸，将互动尖端位置固定，以利于稳定破土。
一种超大型深水台阶型沉井的取土策略与施工方法，用于超大型深水台阶型沉井的取土下沉施工，具体包括：
步骤一、施工现场预开挖：在沉井浮运至施工现场前，将沉井墩位处硬塑粉质粘土采用挖机挖除，使沉井位处泥面标高从原河床面的-14.5m降低至-26.2m；
步骤二、首节钢沉井注水着床：在船坞内完成首节段43m钢沉井制作加工，浮运至墩位处完成转缆施工，注水着床后，沉井依靠自重下沉至刃脚底标高-27.70m；
步骤三、第一次夹壁混凝土水下浇筑：在沉井顶面布置施工平台，安装布料机与拖泵泵管，沿横桥向布置2艘起重船、2艘混凝土拌合船，拖泵安装在起重船上，沿沉井侧壁引至沉井顶面与泵管连接，第一次水下浇筑20.5m夹壁混凝土至23m高度；第一次夹壁混凝土浇筑完成后，沉井依靠自重下沉至刃脚底标高-27.96m；第一次夹壁混凝土浇筑完成后，拆除沉井正向及侧向锚缆系统；
步骤四、沉井第一次接高：沿纵桥向布置1艘1000t起重船，在墩位处完成沉井第一次接高至51m高度，同时接高临时外壁13至51m高度；
步骤五、第一次取土下沉：沉井第一次接高(51m)完成后，在沉井顶面依次安装塔吊、取土平台及管线、龙门吊、取土设备等设备设施；取土设备设施安装完成后，沉井第一次取土下沉至刃脚底标高-35.00m；
步骤六、第二次夹壁混凝土浇筑：第一次取土下沉到位后，抽干井壁内的压载水，对夹壁混凝土顶面凿毛并清理干净；在沉井顶面安装布料机与拖泵，沿横桥向布置2艘混凝土拌合船，第二次干浇筑20m夹壁混凝土至43m高度，沉井依靠自重下沉至刃脚底标高-35.37m；
步骤七、第二次取土下沉：第二次夹壁混凝土浇筑完成后，第二次取土下沉至-40.00m；
步骤八、沉井第二次接高：沿纵桥向布置1艘1000t起重船，在墩位处完成沉井第二次接高至64m高度，同时接高临时外壁13至72m高度；沉井接高完成后，在沉井内井壁及隔墙位置安装立柱至72m高度，在沉井顶面依次安装塔吊、装配式平台及管线、龙门吊、取土设备等设备设施；
步骤九、第三次取土下沉：沉井第二次接高完成后，第三次取土下沉至-45.00m；
步骤十、第三次夹壁混凝土浇筑：第三次取土下沉到位后，在沉井顶面安装布料机与拖泵，沿横桥向布置2艘混凝土拌合船，第三次干浇筑14m夹壁混凝土至57m高度，沉井依靠自重下沉至刃脚底标高-45.19m；第三次夹壁混凝土初凝后，及时凿毛并清理；
步骤十一、第四次取土下沉：第三次夹壁混凝土浇筑完成后，第四次取土下沉至-53.00m；
步骤十二、第四次夹壁混凝土浇筑：第四次取土下沉到位后，在沉井顶面安装布料机与拖泵，沿横桥向布置2艘混凝土拌合船，第四次干浇筑7m夹壁混凝土至64m高度，沉井依靠自重下沉至刃脚底标高-53.13m；第四次夹壁混凝土初凝后，及时凿毛并清理；
步骤十三：第五次取土下沉：第四次夹壁混凝土浇筑完成后，沉井第五次取土下沉至设计底标高-65.0m。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
1.超大型深水台阶型沉井，其特征在于，包括：下层沉井和上层沉井，所述下层沉井和上层沉井形成中心轴线重合的下大上小的阶梯型结构，所述下层沉井高度为上层沉井高度的1.8～2.2倍，台阶型沉井两端均为圆弧形结构，台阶型沉井终沉到位后，下层沉井顶面位于泥面之下，上层沉井顶面位于水面。
2.如权利要求1所述的超大型深水台阶型沉井，其特征在于，下层沉井和上层沉井均由外侧的井壁和内部均匀分布的多个井孔组成，所述下层沉井和上层沉井的井孔上下贯通对应。
3.如权利要求2所述的超大型深水台阶型沉井，其特征在于，所述井壁为中空结构，在沉井下沉过程中填充混凝土，所述沉井最下端为刃脚结构，所述沉井在刃脚结构的上方9～15m处设置剪力键结构。
4.超大型深水台阶型沉井的取土策略与施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)预开挖：在台阶型沉井浮运至施工现场前，先将台阶型沉井墩位处的土层挖除，使得台阶型沉井墩位处的泥面标高降低；
2)下层沉井下沉：预制完成的下层沉井浮运至台阶型沉井墩位处，注水着床后，依靠自重下沉；
3)第一次夹壁混凝土浇筑：在下层沉井顶面布置施工平台并按照施工设备，进行第一次水下浇筑夹壁混凝土至设定位置，下层沉井依靠自重再次下沉，同时拆除施工平台及施工设备；
4)下层沉井第一次接高：在下层沉井上接高上层沉井至设定高度，并在上层沉井外侧接高相同高度的临时外壁，临时外壁与上层沉井恰好配合形成与下层沉井结构完成相同的结构；
5)第一次取土下沉：第一次接高后，在接高的沉井顶面安装取土设备，进行第一次取土下沉；
6)第二次夹壁混凝土浇筑：第一次取土下沉到位后，抽干井壁内的压载水，干浇筑夹壁混凝土至设定高度，沉井依靠自重再次下沉；
7)第二次取土下沉：第二次夹壁混凝土浇筑完成后，第二次取土下沉；
8)下层沉井第二次接高：在下层沉井上继续接高上层沉井至设定高度，并在上层沉井外侧接高高度大于上层沉井高度的临时外壁，临时外壁与上层沉井恰好配合形成与下层沉井结构完成相同的结构，在沉井内壁及井孔隔墙位置安装立柱至临时外壁高度，并在沉井顶面安装施工设备；
9)第三次取土下沉：沉井第二次接高后，第三次取土下沉；
10)第三次夹壁混凝土浇筑：第三次取土下沉后，干浇筑夹壁混凝土至设定高度，沉井依靠自重再次下沉；
11)第四次取土下沉：第三次夹壁混凝土浇筑完成后，第四次取土下沉；
12)第四次夹壁混凝土浇筑：第四次取土下沉后，干浇筑夹壁混凝土至设定高度，沉井依靠自重再次下沉；
13)第五次取土下沉：第四次夹壁混凝土浇筑完成后，沉井第五次取土下沉至最终的设定底标高。
5.如权利要求4所述的超大型深水台阶型沉井的取土策略与施工方法，其特征在于，沉井下沉过程中依次穿过的土层结构为：硬塑粉质粘土、中密粉砂、软塑粉质粘土、中密细砂、软塑粉质粘土、密实细砂、软塑粉质粘土、密实中粗砂，在砂土层中还存在胶结砂层，为非层状构造且零星分布，步骤1)中预开挖的为硬塑粉质粘土。
6.如权利要求5所述的超大型深水台阶型沉井的取土策略与施工方法，其特征在于，下沉施工区域内，针对硬塑粉质粘土，采用预开挖方式，在沉井下沉前采用挖机挖除；针对中密粉砂、中密细砂，采用气举取土工艺进行取土；针对密实细砂、密实中粗砂，采用水力破土结合气举取土工艺，首先采用高压射水进行破土，再由气举取土设备完成取土；针对胶结砂层，采用机械破土结合气举取土工艺，首先采用绞刀设备进行胶结砂层破土，再由气举取土设备完成取土；针对软塑粉质粘土，采用机械破土结合水力取土和气举取土工艺，首先采用绞刀设备进行粘土破土，再由气举取土设备完成取土，同时辅助采用水力破土取土；针对沉井的局部取土盲区或下沉困难情况，采用定点破土结合气举取土工艺，首先采用定点破土设备进行定点精准破土，再由气举取土设备完成取土。
7.如权利要求5所述的超大型深水台阶型沉井的取土策略与施工方法，其特征在于，所述硬塑粉质粘土平均厚度5～6m，所述中密粉砂、中密细砂平均厚度为4m，所述密实细砂、密实中粗砂平均厚度为6～9m，所述胶结砂层平均厚度2～5cm，所述软塑粉质粘土平均厚度1.5～2.5m。
8.如权利要求6所述的超大型深水台阶型沉井的取土策略与施工方法，其特征在于，所述定点破土设备包括：
支撑台，其水平支撑于台阶型沉井内，所述支撑台的中心下方通过回转机构连接有支撑柱；
支撑板，其水平固定于支撑柱上，所述支撑板一端设置有竖直向上的限位板，所述支撑板另一端设置有斜向贯通的通道；
水平破土杆，其一端通过固定于支撑板上的伸缩油缸固定连接，另一端恰好水平穿过限位板后朝向台阶型沉井内壁或土体，所述水平破土杆另一端为破土尖端；
辅助杆，其一端朝向土体，另一端从所述支撑板的通道中斜向穿过，所述辅助杆与所述支撑板的通道下端铰接，所述辅助杆位于支撑板正下方的侧边上通过固定于所述支撑板上的伸缩油缸滑动铰接，所述辅助杆远离支撑板正下方的另一侧边上间隔设置有多块辅助板；
斜破土杆，其与所述辅助杆平行设置，所述斜破土杆一端朝向土体，另一端依次恰好从多块辅助板穿过，所述斜破土杆的另一端通过固定于所述支撑板上的伸缩油缸顶升伸缩，所述斜破土杆朝向土体的一端为破土尖端。
9.如权利要求8所述的超大型深水台阶型沉井的取土策略与施工方法，其特征在于，所述斜破土杆的破土尖端包括外部与斜破土杆一体成型的外壳及活动内杆，所述活动内杆与外壳组合为整体结构，所述活动内杆包括固定杆和活动尖端，所述固定杆通过固定于斜破土杆内部的伸缩油缸驱动伸缩，所述活动尖端内端与所述固定杆铰接，所述固定杆与所述活动尖端相接触面具有向内凹陷形成的限制杆，其也通过伸缩油缸驱动伸缩，所述限制杆朝向固定杆与活动尖端铰接侧设置有向内凹陷形成的弹性块，其具有磁性，所述活动尖端与所述固定杆相接触面也具有磁性，其与弹性块的磁性相吸。
技术总结