市政頂管工程沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

李艷霞

中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江 杭州 311122

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng),城市建設(shè)獲得高速發(fā)展,特別在“五水共治”的大背景下,各地水治理工作進(jìn)行的如火如荼,使得市政工程的數(shù)量也在逐漸增多,為了保證城市正常的運(yùn)轉(zhuǎn)與功能效果的有效發(fā)揮,各種有特定作用的治理管道需求量在不斷加大。但由于每個(gè)城市在規(guī)劃之初路面設(shè)計(jì)較為復(fù)雜,為了保證施工進(jìn)度施工單位往往會(huì)采用非開挖技術(shù)幫助實(shí)現(xiàn)相關(guān)的施工目標(biāo)。作為其中的重點(diǎn)技術(shù)類型,頂管施工技術(shù)一直以來都是施工單位重點(diǎn)關(guān)注且在實(shí)際作業(yè)中被反復(fù)應(yīng)用的技術(shù)種類,此技術(shù)在推進(jìn)了施工進(jìn)度的同時(shí)也獲得了對(duì)應(yīng)的工程效益。

1 頂管井結(jié)構(gòu)方案

實(shí)際的市政工程往往具有地質(zhì)條件復(fù)雜或者地下水位偏高等特性,這就加大了工程施工難度。因此在施工前應(yīng)充分考慮到工程建設(shè)區(qū)域的水文情況與土層力學(xué)特性等。頂管井屬于一種臨時(shí)設(shè)施,在實(shí)際的作業(yè)中需要充分考慮到所在區(qū)域的地質(zhì)情況與地下水分布等因素,并結(jié)合施工條件設(shè)計(jì)針對(duì)不同目標(biāo)的結(jié)構(gòu),以滿足所在區(qū)域基礎(chǔ)工程的建設(shè)需求。工程建設(shè)中根據(jù)不同的條件因素所對(duì)應(yīng)的頂管井結(jié)構(gòu)也有所不同,實(shí)際作業(yè)應(yīng)針對(duì)不同的工程特點(diǎn)確定對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

1.1 沉井結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程應(yīng)用中具有諸多優(yōu)勢(shì),如剛度大、整體性好等,因此也是普遍使用的結(jié)構(gòu)類型。但需要注意的是,由于各工程的特點(diǎn)不同,應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)若是需要的深度較大,對(duì)應(yīng)的應(yīng)盡量縮小其內(nèi)力,采取內(nèi)撐方式用以維持整個(gè)工程的穩(wěn)定性[1]。這樣一來既能減小構(gòu)建厚度,也能最大程度的提高工程建設(shè)質(zhì)量。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)際施工作業(yè)時(shí),設(shè)計(jì)人員要充分對(duì)結(jié)構(gòu)所在區(qū)域的各種因素進(jìn)行考察,包括流砂或是涌水等特殊地質(zhì)狀況都需要將數(shù)據(jù)整理后進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.2 地下連續(xù)墻 由于地下連續(xù)墻屬于平面構(gòu)件,因此在實(shí)際應(yīng)用的過程中往往會(huì)出現(xiàn)多種問題,例如整體性差或是墻體在實(shí)際使用時(shí)發(fā)現(xiàn)變形或開裂等問題。因此,相關(guān)人員在確定應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)合適的內(nèi)撐或是增添平面環(huán)向加勁梁,幫助維持整個(gè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用穩(wěn)定性。通常情況下這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用區(qū)域都是較深的頂管井中,有關(guān)這一結(jié)構(gòu)的要求與周邊地質(zhì)情況分析應(yīng)該尤其注意。

1.3 排樁結(jié)構(gòu) 通常情況下施工單位若是在執(zhí)行頂管井作業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí),發(fā)現(xiàn)頂管井平面具有不規(guī)則與深度較大特點(diǎn)的時(shí)候首先考慮的就是排樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而為了進(jìn)一步強(qiáng)化結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性并達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的施工效果,就應(yīng)進(jìn)一步完善相關(guān)的止水設(shè)計(jì),例如擺噴或是旋噴等,這些設(shè)置能夠有效避免地下水影響工程結(jié)構(gòu)的問題。減少了施工時(shí)很多不必要的麻煩。

1.4 鋼板樁 鋼板樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有諸多優(yōu)勢(shì),包括整體造價(jià)低、施工速度快以及強(qiáng)度高等特點(diǎn),是一種廣泛應(yīng)用與各個(gè)工程中的一種結(jié)構(gòu)類型。但同樣的,這種結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時(shí)極其容易受到外部條件影響,包括地質(zhì)條件與地下水位等。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)施工時(shí)要注意鋼板樁鋼板的設(shè)置位置,應(yīng)該將其打入到不透水層以提升工程建設(shè)質(zhì)量。另外為了盡量避免工程建設(shè)過程中地下水對(duì)于操作的影響,需要進(jìn)一步完善技術(shù)人員的止水設(shè)施安裝工序。

1.5 型鋼(攪拌樁復(fù)合結(jié)構(gòu)) 此結(jié)構(gòu)類型具有防水好、構(gòu)造簡(jiǎn)單以及施工方便等諸多優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用范圍十分廣泛。這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用工序需要將型鋼插入到水泥攪拌樁的墻體中,從而形成復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)揮出其應(yīng)有的維持工程建設(shè)穩(wěn)定性的作用。此結(jié)構(gòu)不僅幫助維持了工程建設(shè)的有效性,另外作為具有臨時(shí)性質(zhì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)還具有反復(fù)應(yīng)用的特性,有效降低了工程建設(shè)成本。但需要注意的是,由于這種結(jié)構(gòu)在完成后需要拔出型鋼,因此產(chǎn)生空隙是難免的,極容易使得土體發(fā)生變形。因此無論是設(shè)計(jì)人員還是施工人員都應(yīng)該考慮到這一應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn),需要注意泥漿的注入環(huán)節(jié),盡量避免土體變形問題發(fā)生。

2 沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

以阜陽某區(qū)域市政工程項(xiàng)目為例,在進(jìn)行頂管工程建設(shè)作業(yè)時(shí)想要進(jìn)一步完善沉井結(jié)構(gòu),就需要注意以下兩個(gè)部分的施工細(xì)節(jié)。

第一是沉井壁厚。設(shè)計(jì)方案中涉及到沉井壁厚的內(nèi)容應(yīng)該尤其注意,既要考慮到實(shí)際的工程建設(shè)特點(diǎn),又要考慮到該區(qū)域?qū)こ痰目節(jié)B性能要求,需要結(jié)合抗浮要求與下沉狀況共同分析。

下沉需求考量要有沉井自身重量協(xié)助才能執(zhí)行下沉作業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的,但從實(shí)際的施工情況來看經(jīng)常會(huì)有沉井重量不足的情況。因此這就涉及到了外力加重這一道工序,在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該考慮到這種情況并確定好施加外力的程度,以提升作業(yè)開展的有效性。

在實(shí)際施工作業(yè)的過程中還應(yīng)該針對(duì)區(qū)域的實(shí)際特點(diǎn)考慮到工程建設(shè)后的應(yīng)用性能,包括抗?jié)B性能與抗浮性能,為了盡量提升工程應(yīng)用性能與使用效果,保證性能效果的完全體現(xiàn)是提升工程建設(shè)有效性的關(guān)鍵因素[2]。因此為了實(shí)現(xiàn)相關(guān)的項(xiàng)目目標(biāo),應(yīng)持續(xù)加強(qiáng)沉井井體厚度優(yōu)化,充分考慮到各種不確定因素對(duì)工程穩(wěn)定性的影響。

第二是沉井施工的方法。在實(shí)際施工作業(yè)過程中施工人員需要結(jié)合工程的實(shí)際情況綜合各種區(qū)域地質(zhì)因素選擇合適的沉井施工方法。當(dāng)下最常用的沉井施工方法有兩種,分別是排水下沉與不排水下沉。

排水下沉指的是針對(duì)滲水量不大且性質(zhì)穩(wěn)定的黏性土,又或者是滲水量雖然大,但排水速度同樣很快的沙礫層;不排水下沉法在實(shí)際應(yīng)用中又可以分為水利機(jī)械沖土下沉與水中取土下沉兩個(gè)過程。在進(jìn)行沉井下沉作業(yè)時(shí)往往需要挖土大約30厘米至40厘米,取土?xí)r要保持對(duì)稱與均勻特點(diǎn),從中部開始逐漸擴(kuò)散到四周。取出的土方要盡量選擇合適距離的地方進(jìn)行堆積,以盡量減少土層對(duì)沉井的壓力,保證工程建設(shè)質(zhì)量。

結(jié)語

綜上所述,頂管井結(jié)構(gòu)施工需要根據(jù)不同情況選擇不同的結(jié)構(gòu)應(yīng)用類型,包括沉井、地下連續(xù)墻、排樁、鋼板樁以及型鋼攪拌樁。對(duì)于市政結(jié)構(gòu)來說,重要的是要保證工程的應(yīng)用效果與整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,這樣才能保證效果的發(fā)揮、凸顯出結(jié)構(gòu)在對(duì)應(yīng)特點(diǎn)區(qū)域中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。