沉井施工技術(shù)在頂管工程中的應(yīng)用研究

趙明軍

摘要：工作井、接收井等沉井施工在整個頂管工程中占用約90%的施工時間，是整個工程的重要工序，其施工的質(zhì)量與進度關(guān)系著整個頂管工程的成敗，因此在施工中一定要準(zhǔn)確進行工作井的尺寸、承載力以及下沉方面的計算，為沉井施工提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，也要做好沉井施工中可能出現(xiàn)的滲水、突沉、傾斜以及傾覆等問題的處理措施及應(yīng)對辦法，

關(guān)鍵詞：沉井施工;頂管工程;應(yīng)用

前言

近年來，頂管技術(shù)由于使用土質(zhì)廣，管徑范圍大，綜合投資少有利于環(huán)保等特點，同時能穿越城市、村莊、水下等被廣泛應(yīng)用。供水管道、（雨）污水管道、長距離天燃?xì)夤艿?、中水回收等民生工程如采用以往開挖再覆土的方式，不僅會造成水土流失、環(huán)境破壞等，而且不經(jīng)濟。本文對頂管工程工作井施工中關(guān)鍵技術(shù)進行交流探討。在頂管工程中，沉井的關(guān)鍵技術(shù)是通過合理的設(shè)計使其平穩(wěn)下沉到設(shè)計高程，下沉過程中井壁與周邊土體的摩阻力和刃腳端部阻力是沉井能否順利下沉的主要因素，下沉阻力分布規(guī)律與多種因素有關(guān)。

1工程概況

本污水管道施工工程起止于兩道次干路之間，頂管工程施工段全長485m，共新建工作井4座，接收井3座，井壁均為階梯式圓形結(jié)構(gòu)，其中W1、W3、W5工作井內(nèi)徑6.5m，上部壁厚0.8m，刃腳部位壁厚0.95m;W7工作井內(nèi)徑6.5m，上部壁厚1.2m，刃腳部位壁厚1.35m;W2、W4、W6接收井內(nèi)徑4.5m，壁厚0.8m，刃腳部位厚度0.95m，沉井深度9.79m～16.20m。

2沉井施工

2.1工作井井筒的制作

本工程沉井高度為18.5 m，井筒制作采用分段制作、多次下沉的方式澆筑型，沉井井筒的制作分為兩部分，刃腳的制作和井壁的制作。第一節(jié)澆筑刃腳，高度為2.9 m～3.6 m 一次性澆筑成型，成型后以3 m～5 m 澆筑高度把剩余部分澆筑成型。具體施工技術(shù)和施工工序如下：

（1）沉井制作首先應(yīng)搭設(shè)腳手架，沉井制作采用18 mm 厚膠合板拼裝成整體模板，模板澆筑前應(yīng)涂刷脫模劑，至少涂2～3 遍。本工程有抗?jié)B要求，在對拉螺栓間設(shè)有止水板。

（2）施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照施工方案進行，鋼筋應(yīng)按施工圖紙進行綁扎并確保牢固，保證每根鋼筋位置準(zhǔn)確，對必需要采用點焊焊接的地方采用點焊焊接?；炷涟韬虾笊添跑囘\輸至工作井施工地點，采用汽車泵入倉，澆筑方法采用分層平鋪法，每層澆筑厚度在30 cm～50 cm 均勻澆灌，澆筑砼時連續(xù)進行，分層澆筑間隔不得超過初凝時間。分節(jié)制作時對施工接縫處進行鑿毛處理，或?qū)⒔娱睹孀龀善罂谛问?。澆筑上?jié)混凝土?xí)r要徹底沖洗和濕潤，在澆混凝土前底部先鋪5 cm 厚1∶1 的水泥砂漿，以利于兩層混凝土的粘結(jié)。

2.2下沉施工順序

下沉準(zhǔn)備工作→長臂挖機及運土車就位→挖土下沉（泥漿助沉，其中W7井自沉）→邊下沉邊觀測（異常糾偏）→下沉至設(shè)計標(biāo)高→標(biāo)高核對并觀測下沉穩(wěn)定情況。

2.3沉井下沉方法

當(dāng)工作井井筒的混凝土強度達到設(shè)計強度時方可下沉施工。下沉前對井壁全部預(yù)留孔洞進行封堵，當(dāng)孔洞較大采用水泥砂漿磚砌封堵，并用水泥砂漿抹面。下沉過程中隨時注意土層變化情況，控制挖土速度，沉井下沉過程中要保持勻速、平穩(wěn)，施工技術(shù)人員隨時測量沉井底面標(biāo)高、井筒下沉量等，并觀察井筒下沉中是否傾斜、移位等，出現(xiàn)問題后分析原因并及時糾正沉井的偏斜，同時要認(rèn)真觀察沉工作井四周地面塌陷和開裂情況，做好應(yīng)對措施，確保附近施工人員和機械設(shè)施的安全。根據(jù)工程土質(zhì)情況，在沉井制作時按2 m×2 m 間距預(yù)埋φ32 注漿管，當(dāng)沉井因摩阻力大下沉緩慢時可從注漿孔內(nèi)注入減阻泥漿。

2.4工作井下沉降水排水

由于工作井高度為18.5 m，施工時需采用分節(jié)制作，多次下沉，一次封底的施工方法。本工程地下水位較高，考慮到施工便利性及本工程土質(zhì)滲透系數(shù)較小，地下水主要為上層滯水和潛水，且離水源點位置遠(yuǎn)，地下水不豐富，所以在沉井周邊2.5 m 外開挖一條寬1.0 m，深1.5 m 的排水溝，阻斷地表水對沉井基礎(chǔ)開挖的影響，再在井周圍用地質(zhì)鉆機造4 個220 mm 的孔，深度比沉井底板設(shè)計深度小2 m，里面放入200 mm 的鋼管，鋼管每隔10 mm 鑿一個孔，外面用土工布綁扎好。再放入潛水泵在鋼管里面進行抽水，保持地下水位低于開挖基礎(chǔ)面1.0 m。

2.5井內(nèi)土方的開挖及運輸

①挖土。因沉井較深，平均深度13.0m，最深下沉深度16.2m，采用長臂挖掘機挖土，泥頭車運輸，人工配合的方法。根據(jù)本工程的沉井施工特點，在沉井上口邊配備一臺長臂式挖掘機（工作狀態(tài)開挖范圍21m），負(fù)責(zé)井內(nèi)土方開挖并將其運至地面裝車外運。

②渣土運輸。沉井下沉?xí)r，運渣車及時跟上，反鏟直接把渣土挖到渣土車上，并往外運。當(dāng)運渣車少跟不上反鏟開挖時，把渣土存放到現(xiàn)場的臨時渣土池里。為了保證渣土能及時輸送出去，防止渣土亂倒、亂棄問題，直接把渣土拉到指定的渣土場。并安排專門清潔人員對渣土運輸車、路面進行清洗，確保文明施工。

2.6封底及底板澆筑

①根據(jù)設(shè)計要求，采用1300mm厚C20素混凝土進行封底，并在封底混凝土上澆筑一層60cm或80cm厚鋼筋混凝土底板。

②當(dāng)沉井下沉到位后，在基坑內(nèi)持續(xù)降水，使基坑內(nèi)無明水，封底前清理地基，將井、刃腳表面的積泥沖洗干凈，并保持槽底干燥，無雜物。井壁、刃腳與封底混凝土接觸部分均須鑿毛成粗糙面，并沖洗干凈，以利新老混凝土結(jié)合緊密。

③封底混凝土澆筑時對稱均勻，在刃腳下必須填實并振搗密實，以保證沉井的最后穩(wěn)定。

④封底混凝土強度達到100%設(shè)計強度后，在封底混凝土上綁扎底板鋼筋，鋼筋應(yīng)按設(shè)計要求伸入刃腳內(nèi)側(cè)的凹槽內(nèi)搭接焊牢。

⑤底板混凝土澆筑時，水平分層、不間斷地進行，每層澆筑厚度控制在30cm左右，并采用振搗棒振搗密實。3.2.5底板混凝土澆筑后應(yīng)覆蓋土工布，澆水養(yǎng)護，養(yǎng)護期不短于7天。

結(jié)束語

①對于沉井工程，設(shè)計階段必須將線路方向及施工區(qū)域地質(zhì)情況勘探完成，出具詳細(xì)地勘報告以知道設(shè)計及施工，施工前認(rèn)為地質(zhì)勘查報告與實際情況有出入或地質(zhì)變化較明顯區(qū)域要加密超前地質(zhì)鉆勘探，保證設(shè)計方案的準(zhǔn)確。

②沉井下沉施工前，應(yīng)根據(jù)各地層情況按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)詳盡計算與分析不同情況下井壁摩阻力及下沉系數(shù)，以指導(dǎo)沉井施工。

③與本工程類似，當(dāng)沉井在較好土質(zhì)的土層（全風(fēng)化、強風(fēng)化巖層）中下沉?xí)r，在刃腳施工時預(yù)留注漿孔，以用來往井壁外側(cè)注入泥漿，使沉井在下沉過程中側(cè)壁外形成泥漿套，可以有效減小側(cè)壁摩阻力，保證沉井的順利下沉。

④本工程根據(jù)地下水位及施工條件的綜合分析，沉井采用井內(nèi)排水下沉的施工，當(dāng)?shù)叵滤S富沉井采用不排水下沉?xí)r，需制定詳細(xì)可行的水下探測手段，確保沉井安全下沉。

參考文獻：

[1] ?GB50268-2008，給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程[S].

[2] ?CECS137：2002，給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程[S].

（作者單位：中國水利水電第九工程局有限公司）