市政頂管工程沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)用探討

張海濱

摘要：隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，市政工程建設(shè)規(guī)模在不斷的擴(kuò)大，為了滿足城市各個(gè)功能需要，要配合大量的管道來保證城市的正常運(yùn)行，其中頂管工程的應(yīng)用較為廣泛，但是其中沉井結(jié)構(gòu)式的難點(diǎn)問題較為突出，因此需要設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行分析，掌握沉井結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)融入創(chuàng)新思維，提高整體的設(shè)計(jì)效果。本文論述了市政頂管工程沉井結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：市政頂管工程;沉井結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在城市化建設(shè)中，頂管井為重要的臨時(shí)設(shè)施，具備的優(yōu)勢(shì)為成本較低和施工周期較短，在市政工程中的應(yīng)用較為廣泛。沉井為常見的頂管井類型，優(yōu)勢(shì)為較強(qiáng)的深度以及高度，整體性能較為優(yōu)良，但是在實(shí)際使用是結(jié)構(gòu)存在者內(nèi)力過大和沉井壁過厚的問題，影響整體的施工質(zhì)量，所以在前期設(shè)計(jì)工作中需要掌握重要的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，嚴(yán)格按照工程的標(biāo)準(zhǔn)和要求優(yōu)化沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

一、市政頂管工程沉井結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

在進(jìn)行沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，需要明確沉井結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，為后續(xù)工作指明正確的方向。一般市政結(jié)構(gòu)頂管工程中，沉井結(jié)構(gòu)的高度和深度較大，具備較強(qiáng)的穩(wěn)固性，在市政工程中的應(yīng)用較多，但是這一結(jié)構(gòu)也存在著一定的不足，例如在深度方面如果并沒有進(jìn)行科學(xué)控制，那么會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部壓力過大的問題，影響頂管工程的施工質(zhì)量。同時(shí)如果在類型選擇方面存在偏差，那么會(huì)和實(shí)際工程存在不匹配的問題，影響工程施工質(zhì)量的提高。因此在實(shí)際管理時(shí)為了防止對(duì)后續(xù)施工的影響，在設(shè)計(jì)方案中要根據(jù)沉井結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和后續(xù)運(yùn)用時(shí)所存在的問題，優(yōu)化整體設(shè)計(jì)方案，考慮不同的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，做好各個(gè)因素之間的相互協(xié)調(diào)，從而使得沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果能夠得到全面的提升。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要遵循我國(guó)的相關(guān)要求來完善整體的結(jié)構(gòu)模式，貼合于頂管施工的標(biāo)準(zhǔn)，以此來提高整體的設(shè)計(jì)效果。

二、市政頂管工程沉井結(jié)構(gòu)方案

沉井結(jié)構(gòu)具備高度高和整體性較好的特點(diǎn)，也是當(dāng)前市政工程中運(yùn)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)類型，但是需要注意的是由于不同工程的差異性較為突出，沉井結(jié)構(gòu)如果所需要的深度較高，那么要適當(dāng)?shù)目s小其中的內(nèi)應(yīng)力，并且以內(nèi)部支撐的方式來維持整個(gè)工程的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)較為嚴(yán)重的塌陷問題。在實(shí)際設(shè)計(jì)方案中要適當(dāng)?shù)臏p少厚度，從而保證工程的施工質(zhì)量。另外還需要根據(jù)實(shí)際的施工情況進(jìn)行區(qū)域內(nèi)數(shù)值的深度分析，防止在后續(xù)施工中存在較嚴(yán)重的干擾因素，保證整體設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性，尤其是要注意涌水和流沙等等，要在設(shè)計(jì)方案中設(shè)置與之匹配的優(yōu)化策略，從而使整體設(shè)計(jì)效果能夠得到全面的提高，做好數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析以及整理，完善整體的設(shè)計(jì)方案。

三、市政頂管工程沉井結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）重量和壁厚的設(shè)計(jì)

為了使沉井結(jié)構(gòu)用優(yōu)勢(shì)能夠得到全面凸顯，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)需要做好結(jié)構(gòu)重量和壁厚的設(shè)計(jì)，為后續(xù)方案的優(yōu)化奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在沉井結(jié)構(gòu)中要通過下沉的自重力達(dá)到良好的支撐效果，但是根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)可以看到下沉中經(jīng)常會(huì)存在自重力超出預(yù)定值的問題，影響結(jié)構(gòu)的正常使用，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)對(duì)外力的作用，保證施工的順利進(jìn)行，可以在設(shè)計(jì)方案中先整合不同的數(shù)值，之后再考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用情況，優(yōu)化當(dāng)前的設(shè)計(jì)方案，全面提高設(shè)備的應(yīng)用效果。例如下沉深度要控制在10米左右，水平位移要為100毫米，并且水平位移小于下沉深度1%，嚴(yán)格按照這一數(shù)值來進(jìn)行日常的設(shè)計(jì)，防止在后續(xù)使用時(shí)存在較為嚴(yán)重的干擾因素，而導(dǎo)致設(shè)備的應(yīng)用功能無法得以凸顯。同時(shí)還要根據(jù)深度值來確定沉井的平面尺寸，在數(shù)值計(jì)算時(shí)要做好前期的試驗(yàn)工作，避免對(duì)后續(xù)的應(yīng)用造成一定影響，通過反復(fù)的推敲確定最佳的數(shù)值，不斷提高整體的設(shè)計(jì)效果，為后續(xù)施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其次在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要使沉井具備較強(qiáng)的下穩(wěn)定性和抗浮性，例如下沉穩(wěn)定系數(shù)要在0.8～0.9之間，如果沉井結(jié)構(gòu)水位較高，那么要適當(dāng)?shù)脑黾酉鲁练€(wěn)定系數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行精準(zhǔn)性的確定，以此來完善整體的工作模式。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)需要參考其他的參數(shù)，并且考慮沉井結(jié)構(gòu)本身自重和浮脫力的相關(guān)取值等等，以此來優(yōu)化整體的設(shè)計(jì)方案。

（二）標(biāo)高設(shè)計(jì)

在標(biāo)高設(shè)計(jì)中要結(jié)合頂管工程沉井結(jié)構(gòu)的使用需求，考慮結(jié)構(gòu)本身的安全性，并且還要了解周邊的水位情況，保證設(shè)備的正常使用。例如標(biāo)高要高出周邊水位的0.5米，防止在后續(xù)使用時(shí)存在地面水流入的問題。另外在非道路下結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高設(shè)計(jì)時(shí)，要保證頂部標(biāo)高大于地面的0.3米。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況確定相對(duì)應(yīng)的數(shù)值，并且做好科學(xué)的計(jì)算，防止對(duì)后續(xù)設(shè)備使用造成一定的影響。精準(zhǔn)性的確定不同的細(xì)節(jié)性問題，逐漸提高整體的設(shè)計(jì)效果。

其次在標(biāo)高設(shè)計(jì)時(shí)要使下身結(jié)構(gòu)能夠具備一定的可靠性，采取圓形沉井排水下沉法時(shí)，要特別注意井內(nèi)要保持無水的狀態(tài)中，防止在沉井時(shí)受到外部因素的影響而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受損。需要先將沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高之后，再進(jìn)行干封頂，以此來提高整體的設(shè)計(jì)效率。

（三）刃腳踏面標(biāo)高設(shè)計(jì)

在這一部分設(shè)計(jì)時(shí)，首先要進(jìn)行沉井結(jié)構(gòu)沖刷強(qiáng)度的計(jì)算，使得深度能夠符合相關(guān)的要求，避免對(duì)后續(xù)的施工造成一定的影響。首先要充分的考慮沉井結(jié)構(gòu)和其他部位之間的關(guān)系，了解滑移和抗傾覆對(duì)穩(wěn)定性的影響，確定整體的數(shù)值，嚴(yán)格的按照沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程進(jìn)行誤差的精準(zhǔn)性計(jì)算，設(shè)置相應(yīng)的彈性值，避免對(duì)后續(xù)的使用造成一定的影響。在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要預(yù)留出預(yù)定的標(biāo)高誤差，全面提高整體的設(shè)計(jì)效果，以此來為后續(xù)的使用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其次，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要先預(yù)估出結(jié)構(gòu)標(biāo)高，嚴(yán)格按照相關(guān)的要求以及標(biāo)準(zhǔn)作出科學(xué)的調(diào)整及優(yōu)化，要符合實(shí)際的設(shè)計(jì)要求及標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)際情況來確定基本性能數(shù)值，提高整體的設(shè)計(jì)效果。

（四）環(huán)向計(jì)算

在這一部分設(shè)計(jì)時(shí)要考慮周邊水土壓力的作用力對(duì)沉井抗拉應(yīng)力的作用，優(yōu)化相對(duì)的數(shù)值完善整體設(shè)計(jì)方案，從而使設(shè)計(jì)工作能夠具備較強(qiáng)的可靠性。如果工程使用大型圓形沉井的話，那么會(huì)受到外合作用的影響，導(dǎo)致受力出現(xiàn)不均勻的情況，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)需要加強(qiáng)對(duì)周邊組織情況的深入性分析，防止存在水土壓力過大的問題。在實(shí)際設(shè)計(jì)方案中要考慮下沉沉井的傾斜情況和主動(dòng)土的壓力，摩擦較大時(shí)，那么土壓力差值也會(huì)較大，因此要適當(dāng)?shù)脑黾酉鄬?duì)應(yīng)的數(shù)值，例如將摩擦角控制在5度到10度之間，有效的完成土壓力值的計(jì)算工作。

（五）頂力計(jì)算

在實(shí)際計(jì)算時(shí)要嚴(yán)格的控制好工程的頂力，結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)分析影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素和影響頂管頂力參數(shù)的因素，例如頂進(jìn)長(zhǎng)度和頂徑阻力等等，在實(shí)際計(jì)算時(shí)要做好不同參數(shù)之間的科學(xué)協(xié)調(diào)，嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況進(jìn)行充分的計(jì)算，以此來提高最終設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性。值得注意的是，在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如果頂管頂立與規(guī)定值相比偏大，那么要在設(shè)計(jì)方案中適當(dāng)?shù)臏p小管道的頂尖阻力，避免對(duì)后續(xù)施工造成一定的影響。在計(jì)算時(shí)要更加靈活的考慮后續(xù)的施工要求，防止設(shè)計(jì)和施工存在相互脫離的問題，要降低后續(xù)施工難度，更加精準(zhǔn)性的完成施工，全面的提高沉井結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果。

結(jié)束語(yǔ)：

在進(jìn)行市政結(jié)構(gòu)頂管工程沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要嚴(yán)格遵循我國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，按照實(shí)際來完善整體設(shè)計(jì)模式，將可靠性和安全性落實(shí)到不同工作環(huán)節(jié)中，計(jì)算出不同的指標(biāo)，以此來設(shè)計(jì)出最佳的沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。同時(shí)還要和實(shí)際情況進(jìn)行相互的匹配，修正和改進(jìn)設(shè)計(jì)方案中的內(nèi)容，全面提高整體的設(shè)計(jì)效果，滿足沉井結(jié)構(gòu)的應(yīng)用要求。

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