工作井逆作法施工探討

席 偉，宋 暉

（長春市水利勘測設(shè)計研究院，吉林 長春130062）

1 概 述

現(xiàn)代城市中由于地上物、占地條件等的限制，修筑較多的地下建筑物，一般會涉及各類工作井的施工。井式結(jié)構(gòu)占地面積小、單體造價較低；主體部分的混凝土灌筑，質(zhì)量較易保證，整體剛度亦較大，防水可靠，與明挖法相比，它對鄰近建筑物的影響較小，目前應(yīng)用較廣。工作井的施工方法一般采用沉井法、逆作法等。

工作井逆作法施工是指進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)施工時，對基坑不架設(shè)臨時支撐，而是利用結(jié)構(gòu)本身來作為擋土墻，同時作為支撐，采取從上而下依次開挖和構(gòu)筑結(jié)構(gòu)體的施工方法。工作井逆作法是一種比較成熟的施工方法，由于其施工順序從上到下，因此該施工方法尤其適用于構(gòu)筑物較為復(fù)雜，交叉建筑物較多的部位。

沉井法又稱沉箱鑿井法，這種施工是在不穩(wěn)定含水地層掘進(jìn)豎井時，在設(shè)計的井筒位置上預(yù)先制作一段井筒，井筒下端有刃腳，借井筒自重或略施外力使井筒下沉，從而將井筒內(nèi)的巖土挖掘出來的施工方法，采取挖掘與下沉交相進(jìn)行施工方式。與逆作法相比，從施工特點來看，沉井施工時對沉井的位置標(biāo)高控制要求相當(dāng)嚴(yán)格，尤其是在淤泥質(zhì)土中很容易使沉井井身傾斜而不易糾正，不是沉不到位就是超沉，而且沉井較容易對周圍土體產(chǎn)生擾動。

綜上所述，對于地下構(gòu)筑物較為復(fù)雜、交叉建筑物較多的部位，宜采用工作井逆作法；對于存在工程地質(zhì)條件較差而且存在較多淤泥的不宜采用沉井法；其它對于場地受限不嚴(yán)且地質(zhì)條件較好的工程，可考慮采用沉井法。

2 工程概況

某水庫泄洪工程樁號0+940～0+924段為1座頂管工程的工作井和接收井，井為圓形斷面，內(nèi)徑10 m，井底高程196.26 m，頂高程214.47 m。邊墻厚1.0 m，底板厚1.4 m。

根據(jù)野外鉆孔資料可知，該場地地層巖性主要由第四紀(jì)粘性土及底部泥巖組成。自上而下地層巖性為：黃土狀粘土，層厚5 m；全風(fēng)化泥巖、砂巖，層厚5.5 m；強風(fēng)化泥巖、砂巖，層厚8.2 m；中等風(fēng)化泥巖、砂巖，鉆進(jìn)厚度5 m。

通過結(jié)合場地工程地質(zhì)和交通環(huán)境條件，根據(jù)周圍已有建筑物、構(gòu)筑物及擬建交叉建筑物的情況，采用了逆作法。

3 工作井逆作法施工

3.1 基坑支護(hù)

工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁，防滲采用高壓旋噴樁。圓井采用逆做法施工，分層開挖基坑，并依次施做箱體結(jié)構(gòu)，利用圓形箱體結(jié)構(gòu)作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐。

3.2 施工工序

第一步，完成場地平整后，施作基坑兩側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)(含防滲結(jié)構(gòu))。第二步，開挖基坑至設(shè)計標(biāo)高，鑿除樁頭并施工樁頂冠梁、擋土墻及頂部第一層箱體。第三步，待第一層箱體混凝土達(dá)到設(shè)計強度后，開挖基坑至第二層箱體施工設(shè)計標(biāo)高，施工第二層箱體結(jié)構(gòu)。重復(fù)上述順序至第七步，施工第六層箱體結(jié)構(gòu)。第八步，待第六層箱體混凝土達(dá)到設(shè)計強度后，開挖至基坑底部，施工底板及剩余箱體側(cè)墻。頂管施做完成后，施工剩余部分頂板，待混凝土達(dá)到設(shè)計強度后回填頂板上方土體。

3.3 工作井逆作法施工方法

1）土方開挖

圍護(hù)結(jié)構(gòu)及樁頂冠梁施工完成后，從上至下開挖基坑并施做主體結(jié)構(gòu)。挖土?xí)r嚴(yán)禁碰到灌注樁，開挖時的邊緣控制在離灌注樁邊緣50 cm處為宜。分節(jié)進(jìn)行開挖，每節(jié)挖土深度定為1 m，當(dāng)遇到淤泥或流砂時，可減少挖土深度，一般為0.5 m。

2）井壁鋼筋綁扎

土方開挖人工修整完畢后，立即進(jìn)行護(hù)壁鋼筋綁扎。采用預(yù)先下料、井下綁扎的施工方法，綁扎時先將豎向鋼筋打入土中，鋼筋間距按設(shè)計要求，然后綁扎上水平橫向鋼筋。灌注樁與箱體之間空隙配鋼筋網(wǎng)為φ8@200x200和C25網(wǎng)噴混凝土。

3）井壁模板安裝

井壁模板由鋼模拼裝而成，板間用U形卡固定，沿模板底部打短鋼筋樁加固，拼裝中留一道接縫夾一根φ48鋼管，以便拆模；必要時采用φ60鋼管對頂支撐加固。

4）混凝土澆筑

井壁混凝土澆筑采用商品混凝土。利用導(dǎo)槽下送，混凝土應(yīng)分層對稱搗筑，防止模板側(cè)移或跑模，每次分層厚度100～200 mm，人工搗實。接口處與上級護(hù)壁必須銜接良好，保證接口不漏水。

5）模板拆除

一般井壁鋼模板拆除時間為24 h后，且下級護(hù)壁準(zhǔn)備支模時，將上級護(hù)壁模板拆除，利用此模板澆注下級護(hù)壁。

重復(fù)上述工作，直至護(hù)壁制作完成，工作井開挖達(dá)到設(shè)計標(biāo)高。

4 注意事項

對于工作井逆作法施工，由于其施工順序是從上到下，該方法與沉井法相比，尤其注意井護(hù)壁的開挖，筆者總結(jié)了該施工的重點注意事項如下。

1）機械開挖土方前應(yīng)參照地質(zhì)報告，并做好開挖方案。在井內(nèi)開挖時，不得采用爆破施工的方法，若遇到巖層時采用鑿巖機破巖作業(yè)。

2）開挖基坑至設(shè)計標(biāo)高，鑿除樁頭并施工樁頂冠梁、擋土墻及頂部第一層箱體，混凝土應(yīng)連續(xù)一體澆筑；完成第一節(jié)后，從第二節(jié)開始，拱墻土方應(yīng)分段逐層開挖，水平方向分為4段施工，垂直方向一般土層中的每層高度為1 000 mm，在不利地質(zhì)區(qū)段每層高度不宜大于500 mm，下挖速度應(yīng)視井壁的安全情況而定。

3）上道拱墻合攏且混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度的90%以上后，才可進(jìn)行下道拱墻的施工；下道拱圈應(yīng)采用分段跳挖施工，防止開挖下道拱圈時，因上道拱圈失去支撐而導(dǎo)致破壞。上下2道拱墻豎向施工縫應(yīng)錯開，錯開距離不宜少于2 m。拱墻施工應(yīng)連續(xù)作業(yè)，每道拱墻施工時間不超過36 h。

4）施工期間應(yīng)密切留意天氣預(yù)報。如果預(yù)報有臺風(fēng)暴雨應(yīng)暫停施工，施工人員及設(shè)備撤離現(xiàn)場，并在支護(hù)基坑面上覆蓋蓬布以免塌方，同時增加監(jiān)測次數(shù)，如臨時回填或在坡腳增加堆載等，做好相應(yīng)的措施，防止滑坡，基坑內(nèi)配備逃生軟梯，遇緊急事故時第一要務(wù)是保證人員的安全。如施工期間遇一般小雨，已開挖的拱墻位置應(yīng)用編織布遮蓋，并開泵抽水，避免雨水長時間浸泡溝槽。若發(fā)現(xiàn)變形較大，應(yīng)用碎石回填拱腳已開挖部分。

5）逆作法要重視井的監(jiān)測工作。應(yīng)設(shè)置好的監(jiān)測點，進(jìn)行對水平位移監(jiān)測、鄰近建筑物構(gòu)筑物的變形監(jiān)測、地下水位監(jiān)測、土體豎向變形監(jiān)測等。現(xiàn)場必須有專人負(fù)責(zé)觀測地質(zhì)、帷幕樁的穩(wěn)定性、止水效果及護(hù)壁的變化，以及地下水滲漏情況，發(fā)現(xiàn)異常，立即組織疏散作業(yè)人員，并及時分其是庫漠屯控制區(qū)域，地處嫩江流域最北端，此現(xiàn)象更為明顯。受此影響，庫漠屯流域預(yù)報成果誤差評定時段，選取6月下旬至預(yù)報結(jié)束。

5 分析評價

分析圖1和表1，2及統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以得出以下結(jié)論。

5.1 庫漠屯流域

1）非凍土期間，洪水總量預(yù)報精度高。6月20日至8月5日，預(yù)報洪水總量7.4億m3，實測洪水總量7.27億m3，預(yù)報相對誤差1.8%，方案產(chǎn)流結(jié)果符合流域?qū)嶋H情況。

2）洪峰流量預(yù)報精度合格。模型檢驗評定期間，流域內(nèi)共出現(xiàn)2次較大洪峰，平均洪峰流量預(yù)報誤差為9.75%，最大預(yù)報誤差11.26%，最小預(yù)報誤差8.23%，預(yù)報結(jié)果均合格。

3）峰現(xiàn)時間預(yù)報精度較高，2次峰現(xiàn)時間平均預(yù)報誤差為0.5 d，預(yù)報結(jié)果均合格。

5.2 柳家屯流域

1）洪水總量預(yù)報精度高。5月5日至8月5日，預(yù)報洪水總量15.18億m3，實測洪水總量15.27億m3，預(yù)報相對誤差0.6%，方案產(chǎn)流結(jié)果符合流域?qū)嶋H情況。

2）洪峰流量預(yù)報精度高。預(yù)報過程中共出現(xiàn)4次較大洪峰，平均洪峰流量預(yù)報誤差為2.9%，最大預(yù)報誤差5.49%，最小預(yù)報誤差0.65%，預(yù)報結(jié)果均合格。

3）峰現(xiàn)時間預(yù)報精度較高，4次峰現(xiàn)時間平均預(yù)報誤差為0.75 d，預(yù)報結(jié)果均合格。

5.3 科后流域

1）洪水總量預(yù)報精度高。5月1日至8月5日，預(yù)報洪水總量5.71億m3，實測洪水總量5.84億m3，預(yù)報相對誤差2.2%。

2）洪峰流量預(yù)報精度高。預(yù)報過程中共出現(xiàn)4次較大洪峰，平均洪峰流量預(yù)報誤差為2.3%。

3）峰現(xiàn)時間預(yù)報精度一般，后期出現(xiàn)預(yù)報不合格現(xiàn)象。

針對峰現(xiàn)時間預(yù)報精度不高的現(xiàn)象，對場次洪水相應(yīng)降水情況進(jìn)行了細(xì)致分析。其中0531次、0710次洪水相應(yīng)降水分布均勻，屬于全流域型降水過程。0727次、0804次洪水相應(yīng)降雨分布靠近流域上游，導(dǎo)致洪水匯流時間長，峰現(xiàn)時間晚。針對7月20日之后，場次降水分布主要分布在流域上游的特點，改進(jìn)預(yù)報作業(yè)方式。由于預(yù)報軟件整個時段使用一套參數(shù)，無法針對不同場次降雨進(jìn)行人工修正，因此計劃利用excel電子表格編寫新安江模型（調(diào)試中）。

6 結(jié) 語

在尼爾基水庫水文資料有限的條件下，編制合理、有效的新安江模型應(yīng)用方案，充實了尼爾基水庫水文預(yù)報方法，達(dá)到了預(yù)期目的。通過對“中國洪水預(yù)報系統(tǒng)”的應(yīng)用與實踐，進(jìn)一步證實新安江模型在濕潤半濕潤地區(qū)的有效性。應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)的問題，均可作為后續(xù)研究的課題。

［1］水利部水文局.中國洪水預(yù)報系統(tǒng)技術(shù)報告和操作手冊［M］.

［2］周紹飛，胡寶軍，裴敬霞.黑龍江省凍土的時空分布.黑龍江水利科技［J］.2009，37：16—17.