基于顶管工作坑钢筋混凝土护壁支护的施工工艺研究

吴骏涛

西安市第二市政工程公司第三分公司， 陕西 西安 710054

随着西安市城市基础设施建设的迅速发展，顶管工作在城市排水施工中屡见不鲜。顶管工作坑的支护方式也在不断的变化和改进，其中，逆作法钢筋混凝土护壁支护的方式得到了更多的应用。

1 工程介绍

西安市凤城八路（太华路—北辰大道）工程A标段污水管道分为两段，Wa段为明开槽施工；WA段为两部分，其中WA1—WA7井段为di400mm缠绕管，明开槽施工；WA7—WA16段为D800mm—D1000mm钢筋混凝土管，采用顶管施工，管道埋深6～10.8米，全长为458.928米。

2 工程特点

2.1 现状地面拆迁障碍多，且部分拆迁的垃圾堆放在现场未清运，对工作坑位置的清理、整平难度较大。

2.2 管道埋深较大，从安全角度来讲，对工作坑的支护要求较高。

2.3 新建管道与已成检查井的接入采用非开挖形式接入，难度大，且已成检查井正在使用中。

3 施工工艺介绍

顶管工作坑逆作法钢筋混凝土护壁支护，是一种自上而下，开挖一层支护一层，利用钢筋混凝土整体结构来支撑周边土体使其具有更好的稳定性，确保顶管工作坑整体稳定和安全。形式有长方形、圆形、多边形等。一般选用长方形，每层护壁的浇筑高度为两米。

具体施工工艺流程：场地平整与清理→测量放线→工作坑开挖→钢筋加工与捆扎→模板支护→浇筑混凝土→自然养护→拆模→下一板支护土方开挖，循环至设计标高。

3.1 场地平整与清理

本工程在进场时由于大量的拆迁建筑垃圾堆放在施工现场，为了尽早将这些垃圾清理出去，施工方积极与当地政府、拆迁部门联系，将垃圾清运出去，确保工程红线范围内无相关障碍，同时也确保了工作坑周边无附加荷载。

3.2 测量放线

根据已知坐标点，利用GPS定位系统或全站仪对污水各井位进行坐标放样，确定管道中线。根据具体井段长度确定工作坑位置。为了确保工作坑的有效工作，工作坑均按双向顶进设置，以节约成本和工期。在保证安全、质量的前提下，最大限度发挥其投资效益。同时确定水准点，保证在工作坑开挖支护过程中很好控制高程、每板支护的高度及管道设计标高。一般情况下，第一板支护的顶部高程比设计道路的路床低30cm～50cm左右（如果是雨水顶管则要把雨水过街管的高程考虑进去，确保护臂支护后不影响雨水过街管的施工）。在确定好坐标及高程控制点后，要依据支护专项方案进行工作坑的放样。该工艺必须考虑到工作坑的设计高程处的工作空间，以此空间及开挖坡度、每板混凝土护壁厚度、每板错台尺寸等综合确定工作坑放样尺寸。本工程中的工作空间平面尺寸为4 m×5 m，由于地面标高不同，每板错台15 cm，上开口选用5.5 m×6.5 m和6 m×7 m两种尺寸，从而有效实施了工作坑的放样。

3.3 工作坑的开挖

依据放样平面尺寸、管道设计标高、每板支护高度及第一板支护定部高程确定每板支护开挖深度。第一板一般采用机械开挖，随后人工进行边坡修整。一般情况下，依据具体施工专项方案所确定的坡度进行放坡，同时采取挖脚窝、锚固钢筋等形式增加土体与钢筋混凝土护壁之间的摩擦力，使其更加稳定。本工程在保证设计标高位置处的工作空间和每板护壁错台的基础上，保证放坡控制在1:0.07，护壁的四个面均留有坡度，以确保其安全稳定。

3.4 钢筋加工与绑扎

依据设计图纸，参考具体施工专项方案，进行钢材选料与加工。工作坑四个面设置钢筋网。本工程依据施工专项方案，横向钢筋选用Ф25螺纹，间距15cm，纵向钢筋为Ф12螺纹钢，间距20mm。钢筋混凝土护臂厚度为30cm。纵向钢筋制作时，预留一定长度埋入下一板护壁未开挖土体内用以搭接，预留长度要满足钢筋搭接规范要求。钢筋绑扎完成经验收合格后进行模板支护。

3.5 模板支护

钢筋混凝土护臂支护的内模选用钢模板，现场拼装成型。内模支撑采用Ф60mm钢管满堂支架进行加固，钢管横、纵、竖向间隔0.8m~1m，采用扣件链接，增设剪刀撑和扫地撑，以保证支架的整体稳定性。外模利用原土壁，两侧保护层满足设计及规范要求。

3.6 浇筑混凝土

模板支设完成，经验收合格后，浇筑混凝土。混凝土采用商品混凝土C30，混凝土罐车运输，浇筑方式一般为人工浇筑，最好是采用泵送，这样既快又有效保证质量。人工浇筑时，要事先进行流槽制作，对工人进行交底，明确各自工作，如流槽安放、放料、振捣等。下料入模时四个方向均匀入模，控制每层厚度不大于40cm，及时振捣，不能漏振。同时还要不间断检查模板加固情况，随时发现问题立即进行处理，防止跑模等。

3.7 养护与拆模

拆模时间一般控制在7d，且强度达到设计强度要求的80%。支架及模板拆除时自上而下进行并对钢管、钢模板进行整理、分类，堆放整齐。

养护为自然养护，不洒水，以免使钢筋混凝土支护结构与土体之间产生润滑而失稳。

3.8 下一板支护土方开挖

在上板拆模之后即可进行下一板护壁支护的土方开挖，循环以上工序。

4 结语

结合钢筋混凝土护壁支护的施工工艺，笔者提出如下可行性建议：

(1)本着“强化刚支撑 弱化木支撑”的原则，钢筋混凝土护壁支护在市政工程中应用很多，但要在具体施工过程中进行论证和变更。建议设计单位依据规范及地勘报告，直接对工程项目钢筋混凝土护壁支护进行设计，这样有利于施工单位的具体实施。

(2)施工单位在实施钢筋混凝土护壁支护时，第一板支护顶部与地面之间为过街管及路基施工预留的部分，建议采用3:7砖砌体该部分进行防护，并且保证具有一定的坡度，以防止上部土体的坍塌。

(3)自上而下，上一板与下一板支护之间预留15cm内错台，一方面是为了浇筑混凝土使用，更重要的是对上一层护壁有一个支撑作用。同时该台阶还可以用来搭设工作坑内人工平台，并安装扶手，以便保证操作人员上、下工作坑的安全。如图所示。

图 上下人梯设置图

(4)逆作法实施下一板护壁支护土方开挖时，在保证护壁厚度的同时，外侧土壁的放坡可以加大，同时在土壁上增设“脚窝”等，这样更增加了护壁的有效支撑作用和抗滑移作用。

[1]金同华. 施工项目管理 [M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]刘国彬，王卫东. 基坑工作手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

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[4]史佩栋.桩基工程手册[M].北京：人民交通出版社，2008.