鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)支撐體系頂管工作井施工工法

楊小山

摘要：傳統(tǒng)頂管工作井施工，一般是在地面以上搭設(shè)施工平臺(tái)制作鋼筋砼沉井，待沉井養(yǎng)護(hù)完成后下沉，下沉完畢再進(jìn)行砼封底，工序繁多，沉井預(yù)制養(yǎng)護(hù)下沉?xí)r間長(zhǎng)。而本工程頂管工期僅有2個(gè)月，工期較緊;且工程位于杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)內(nèi)，頂管工作井位置距飛機(jī)跑道僅有10余米，故對(duì)施工高度有嚴(yán)格的限制;綜上兩點(diǎn)采用傳統(tǒng)沉井施工方法，不能滿(mǎn)足本工程施工要求。因此采用結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，易于控制施工高度的方法就顯得尤為重要，根據(jù)本工程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，頂管工作井采用鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)支撐體系，能有效解決工期緊、限高等問(wèn)題，同時(shí)在頂管檢查井施工完成后，鋼結(jié)構(gòu)可以回收再利用，大大節(jié)省了工程投資。為此，我們總結(jié)并編制了“鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)支撐體系頂管工作井施工工法”。

Abstract： Traditional pipe jacking work well construction is generally to build a reinforced concrete sink well above the ground with a construction platform， after the sink well maintenance is completed， the sink is completed， and then the concrete is sealed back after completion of the sink. The process is numerous， and the precast maintenance sink time is long. The construction period of this project is only 2 months， and the construction period is tight; and the project is located in Hangzhou Xiaoshan International Airport， and the working position of the pipe jacking well is only more than 10 meters from the runway， so there are strict restrictions on the construction height， so the traditional sunk well construction method cannot meet the construction requirements of this project. Therefore， it is particularly important to adopt a method with a simple structural form and easy control of the construction height. According to the actual experience of this project， the steel pipe enclosure and support system adopts a steel structure enclosing and supporting system， which can effectively solve the problems of tight construction period and height limitation. After the construction of the inspection well is completed， the steel structure can be recycled and reused， which greatly saves the engineering investment. To this end， the "Construction Method of Jacking Working Well for Steel Structure Enclosure and Support System" have been summarized and compiled.

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);頂管工作井;拉森鋼板樁

Key words： steel structure;pipe jacking working well;Larsen steel sheet pile

中圖分類(lèi)號(hào)：U456.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）17-0126-03

1 ?工法特點(diǎn)

①本工法改變了傳統(tǒng)工作井（沉井）：地上預(yù)制→養(yǎng)護(hù)→下沉→封底的工藝流程，采用鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)支撐體系：鋼板樁支護(hù)→鋼支撐及圍檁安裝→封底的工藝流程，省去了沉井預(yù)制養(yǎng)護(hù)下沉的時(shí)間，大大縮短了施工工期。②本工法施工是在地面以下作業(yè)，解決了沉井地面預(yù)制超高問(wèn)題，能滿(mǎn)足飛行區(qū)不停航的施工要求。③鋼結(jié)構(gòu)支撐體系在頂管檢查井施工完成后，可以回收再利用，大大節(jié)省了工程投資。

2 ?適用范圍

本工法適用于：①工期特別緊張，采取常規(guī)沉井施工方法，無(wú)法保證施工工期要求的工程。②機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)等對(duì)高度嚴(yán)格限制地區(qū)，沉井地面預(yù)制高度不滿(mǎn)足不停航施工要求。③工程投資控制預(yù)算較低，需要降低成本的工程。

3 ?工藝原理

本工法先打設(shè)拉森鋼板樁形成工作井閉合框架結(jié)構(gòu)，拉森鋼板樁既能用來(lái)?yè)跛帜茏鳛楣ぷ骶境惺芡饬Φ目蚣?，鋼板樁完成后，根?jù)工作井高度及相關(guān)受力計(jì)算，在工作井內(nèi)部設(shè)置兩道鋼支撐圍檁體系以滿(mǎn)足工作井承受外部土壓力及水壓力等荷載作用，鋼支撐圍檁完成并經(jīng)檢查符合要求后，再澆筑砼護(hù)底，整個(gè)工作井完成。詳見(jiàn)圖1平面圖、圖2剖面圖。

鋼結(jié)構(gòu)支撐體系采用12mⅣ型拉森鋼板樁支護(hù)+H型鋼支撐及圍檁（400*400*13*21）結(jié)構(gòu)，根據(jù)圖紙尺寸，制作鋼支撐及圍檁，并且編號(hào)，送于現(xiàn)場(chǎng)安裝，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的支撐編號(hào)，拼接，鋼支撐及圍檁采用30噸履帶吊吊裝。鋼支撐及圍檁安裝完畢，對(duì)鋼支撐連接點(diǎn)進(jìn)行復(fù)檢，經(jīng)驗(yàn)收合格，方可下一工序施工。（詳見(jiàn)圖3鋼結(jié)構(gòu)支撐體系節(jié)點(diǎn)詳圖）

4 ?施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備？陴拉森鋼板樁打設(shè)？陴井點(diǎn)降水？陴基坑開(kāi)挖？陴及鋼支撐、圍檁拼裝？陴砼封底施工？陴頂管作業(yè)？陴檢查井施工？陴碎石回填及鋼結(jié)構(gòu)拆除？陴鋼板樁拔除

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 施工準(zhǔn)備

①施工前應(yīng)認(rèn)真熟悉施工區(qū)域，地質(zhì)條件，編制切實(shí)可行的施工方案及技術(shù)交底，明確施工方法和要求。②材料準(zhǔn)備，確保質(zhì)量、規(guī)格、類(lèi)型符合施工要求。③施工放樣，鋼板樁打設(shè)前，用全站儀放出板樁打設(shè)位置。

4.2.2 拉森鋼板樁打設(shè)

拉森鋼板樁為長(zhǎng)度12mⅣ型拉森鋼板樁，采用專(zhuān)用打樁機(jī)械打設(shè)，板樁間鎖扣相互扣緊。

在板樁運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)在打設(shè)前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查，板樁立面應(yīng)平直，鎖扣符合標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)鎖扣不合的進(jìn)行修整合格再用。同時(shí)應(yīng)將樁尖處的凹槽底部封閉，避免泥土擠入鎖扣應(yīng)涂以黃油。

第一、二塊板樁打設(shè)位置和方向要確保精度，起導(dǎo)向板作用，每入土一米測(cè)量一次，板樁打設(shè)樁身發(fā)生傾斜時(shí)，用鋼絲繩拉住樁身，邊拉邊打，逐步邊打，逐步糾正，以上類(lèi)推至打完所有樁。

4.2.3 井點(diǎn)降水

由于土層含淺水豐富，開(kāi)挖前需要進(jìn)行井點(diǎn)降水。延頂進(jìn)方向設(shè)置深井，距離溝槽邊1.5米，該井點(diǎn)考慮鋼板樁深度影響降水效果并且保證降水效果在基坑底以下0.5米范圍外，特設(shè)置12米深井點(diǎn)。同時(shí)在開(kāi)挖基坑前在基坑內(nèi)范圍設(shè)置兩個(gè)深井井點(diǎn)，深9米，以加強(qiáng)基坑開(kāi)挖時(shí)土質(zhì)干燥。

4.2.4 基坑開(kāi)挖及鋼支撐、圍檁拼裝

第一道鋼支撐完成后進(jìn)行土方分層開(kāi)挖，第一層開(kāi)挖至第二道鋼支撐底，施工第二道鋼圍檁，架設(shè)第二道鋼支撐，第二層開(kāi)挖至離設(shè)計(jì)基底高程約15～30cm后由人工開(kāi)挖至基底。鋼結(jié)構(gòu)支撐體系采用12mⅣ型拉森鋼板樁支護(hù)+H型鋼支撐及圍檁（400*400*13*21）結(jié)構(gòu)，根據(jù)圖紙尺寸制作，配備鋼支撐及圍檁，并且編號(hào)，送于現(xiàn)場(chǎng)安裝，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的支撐編號(hào)，拼接，鋼支撐及圍檁采用30噸履帶吊吊裝。鋼支撐及圍檁安裝完畢，對(duì)鋼支撐連接點(diǎn)進(jìn)行復(fù)檢，經(jīng)驗(yàn)收合格，方可下一工序施工。

4.2.5 砼封底施工

當(dāng)基坑開(kāi)挖至離設(shè)計(jì)底部標(biāo)高150～300mm厚的土方由人工清除，避免擾動(dòng)地基。人工開(kāi)挖至設(shè)計(jì)基底后，先澆筑一道10cm厚C20素砼墊層，待墊層砼強(qiáng)度達(dá)到要求后，再綁扎鋼筋，澆筑一道40cm厚C30P6砼底板，砼封底施工完成。

4.2.6 頂管作業(yè)

待鋼筋砼封底達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，架設(shè)頂背墻，即可進(jìn)入基坑內(nèi)進(jìn)行頂管作業(yè)，具體施工內(nèi)容不再敘述。

4.2.7 檢查井施工

頂管作業(yè)完成后，根據(jù)預(yù)留插筋綁扎池壁鋼筋，支立模板，澆筑工作井內(nèi)檢查井，具體施工同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)做法。

4.2.8 碎石回填及鋼結(jié)構(gòu)拆除

檢查井施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，檢查井四周分層夯實(shí)回填級(jí)配碎石，邊回填邊拆除相應(yīng)部位鋼支撐及圍檁。

4.2.9 鋼板樁拔除

在全部地下工程完成并回填完成后進(jìn)行板樁拔除。拔除時(shí)，可先用振動(dòng)錘將鎖口震活，以減少互相間的粘附，然后用吊機(jī)、震動(dòng)錘邊震動(dòng)邊拔出每根樁;在個(gè)別拔不動(dòng)的樁可先用振動(dòng)錘震打下沉100～300mm，然后在用一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)協(xié)助拔出板樁。

5 ?材料與設(shè)備

5.1 材料

鋼結(jié)構(gòu)支撐體系制作所需的H型鋼、加勁板等均采用Q235鋼，其質(zhì)量符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GBT/700的規(guī)定。

5.2 機(jī)具設(shè)備和勞動(dòng)力

5.2.1 機(jī)具設(shè)備

①施工機(jī)具設(shè)備：履帶式打樁機(jī)、30T履帶吊、交直焊機(jī)、剪板機(jī)、火焰切割機(jī)、電動(dòng)切割機(jī)、振動(dòng)錘、卷?yè)P(yáng)機(jī)、潛水泵等。②檢測(cè)儀器：水準(zhǔn)儀、全站儀、GPS、鋼卷尺、水平尺、角尺等。

5.2.2 勞動(dòng)力

所需操作人員主要有：鋼結(jié)構(gòu)加工及安裝工、焊工、電工、機(jī)操工、普工等，其中鋼結(jié)構(gòu)加工及安裝工、焊工、電工、機(jī)操工等特殊工種必須持證上崗。

6 ?效益分析

本工法經(jīng)過(guò)多個(gè)工程應(yīng)用實(shí)踐，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

①本工法比較傳統(tǒng)沉井施工，減少了沉井預(yù)制、養(yǎng)護(hù)、下沉、砼封底等工序，簡(jiǎn)化了工藝流程，大大加快了施工進(jìn)度。②鋼支撐及圍檁安裝及焊接施工都在基坑內(nèi)施工，避免了沉井地面制作高度超高，滿(mǎn)足如機(jī)場(chǎng)等對(duì)施工限高的要求，確保了安全。③通過(guò)工藝的簡(jiǎn)化，節(jié)省了鋼筋砼沉井制作、下沉等費(fèi)用，且鋼結(jié)構(gòu)支撐體系在頂管檢查井施工完成后，可以回收再利用，大大節(jié)省了工程投資。

7 ?應(yīng)用實(shí)例

杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期配套項(xiàng)目前期準(zhǔn)備工程水系改造及臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)工程Y2-Y3段頂管位于杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)3號(hào)道口進(jìn)口約100m處。 工作井尺寸8.0m×5.0m×6.8m，工作井基底高程-1.8m，高于地下水位約1.0m，工作井鋼結(jié)構(gòu)支撐體系采用12mⅣ型拉森鋼板樁支護(hù)+H型鋼支撐及圍檁（400*400*13*21）結(jié)構(gòu)，頂管工程工期2個(gè)月，施工時(shí)段為2019年1月～3月。工期緊張，若采用沉井施工，沉井制作、養(yǎng)護(hù)及下沉就需要1.5個(gè)月時(shí)間。為加快工期和解決沉井制作超高問(wèn)題，采用本工法進(jìn)行頂管工作井施工，在12天內(nèi)順利完成Y2頂管工作井的施工，為Y2-Y3頂管工程按期完成搶得了時(shí)間。工法應(yīng)用受到了監(jiān)理單位及業(yè)主單位的好評(píng)，未發(fā)生影響機(jī)場(chǎng)正常運(yùn)行的安全事故，為整個(gè)工程順利完成奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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