关于沉井法工作坑在长输管道顶管施工应用的探讨

惠 泽

（中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065）

在长输管道工程的建设中，顶管沉井技术是目前比较常用的施工技术之一。这主要是由于沉井法工作坑具有良好的隔水性，有效地减少了工作坑内出现渗水等问题的概率，而且其对作业面积以及支护防护的要求比较低，能够保证焊接以及顶管施工的安全，降低了土方施工的作业量，同时对周边地区其他建筑基础结构的影响也比较小。沉井法主要是首先在地面完成筒状结构件的制作加工，而后在筒内进行土方挖掘作业，从而借助筒井自重下沉到设计深度，然后对其进行封底施工。在完成沉井后，就可以利用沉井来开展长输管道的顶管作业了。本文将结合某长输管道工程分析沉井法工作坑在长输管道顶管施工中的应用要点。

1 某长输管道工程概况

某长输管道工程位于我国南方地区，该施工区域地下水比较高，容易出现管涌或者流砂等问题。长输管道管涵埋深为约8 m，需穿越城市内的非机动车道，施工现场面积比较有限。综合以上情况，决定在顶管施工中选择沉井法工作坑方式，以保证施工的质量和效率。

2 沉井法工作坑在长输管道顶管施工中的应用

2.1 合理确定沉井参数

施工前，根据长输管道的需要实际穿越的深度来确定沉井的各项参数。在本次施工中，由于施工现场面积比较狭窄，其宽度仅为5 m左右，且采用的是直径约为120 cm的顶管套管，所以以此为依据来确定沉井参数。

（1） 确定沉井高度。

在本次施工中，由于沉井底部需要进入中砂层的深度为1 m左右，且沉井刃脚高度为0.5 m，套管顶与路面之间的距离为5.2 m左右，为了保证施工安全以及顶管施工的顺利进行，将沉井高度确定为8 m左右。同时，根据施工现场地下水位相对较高的特点，将沉井的第一节高度确定为3 m左右[1]。

（2） 确定井壁厚度。

在确定沉井井壁厚度时，可以根据施工经验，首先取1个拟定值，并根据该拟定值验算井壁强度是否能够满足施工要求，然后结合验算结果来对该值进行相应的调整。在本次施工中，将沉井刃脚高度取值确定为0.5 m左右，其他面宽度则取值为0.12 m左右，并将其井壁的上部厚度确定为0.4 m左右。

（3） 确定混凝土强度等级。

在本工程中选择C25型号的混凝土进行封底施工，并将沉井井壁和刃脚混凝土的强度等级确定为C20。

（4） 确定沉井规格。

由于在该工程的施工现场周边有光缆、电缆存在，且面积比较狭窄，结合顶管外径等因素，将沉井的长度确定为6.6 m左右，而其宽度则为3 m左右。

2.2 沉井法工作坑在长输管道顶管施工要点分析

（1） 测放沉井中心线及界线。

施工人员应通过全站仪等仪器设备来按照管涵穿越的设计长度来进行放线测量，对沉井的中心线以及开挖基坑界线进行准确的测定[2]。

（2） 沉井工作坑的开挖施工要点。

开挖工作坑施工时，应以沉井平面大小为依据来进行沉井首节沉放工作坑的开挖作业，并将开挖工作坑的深度控制在约1.5 m。此外，可以从沉井内通过长臂抓斗等机械设备进行挖土作业，以完成第2、3节沉井工作坑的施工。

（3） 绑扎钢筋施工要点。

在绑扎钢筋时，可以通过人工方式一次性完成沉井竖筋的绑扎施工，在绑扎水平筋时则应采取分段绑扎的方式。在与上节井壁钢筋连接时应选择焊接连接方式，并错开接头位置。焊接连接时，应按照钢筋1/4长度来搭接。

（4） 按照模板施工要点。

在安装模板时，可以选择木模板以及钢模板等；同时，应合理钢筋与模板间的距离，固定好模板后应及时对其进行支护保护。

（5） 浇筑混凝土施工要点。

在浇筑混凝土施工时，本工程采用的是S8抗渗等级的防水性混凝土，封底采用的是C25强度等级的混凝土，而沉井井壁和刃脚采用的混凝土等级均为C20型。施工时，施工人员应将混凝土的水灰比控制在0.65左右，并严格控制混凝土的坍落度。在浇筑混凝土时应采取分层浇筑方式，并一次性连续浇筑，如果受客观因素影响无法一次性完成浇筑施工的，应合理进行施工缝的设置，并在施工缝内插入短钢筋以保证连接可靠[3]。进行下一层混凝土的浇筑施工前，施工人员应对前一层表面进行清洗，并保证其湿润度能够达到施工要求，然后用高一个强度等级的砂浆进行铺设。在进行第2节沉井浇筑时，应首先对前一节的强度进行检测，确保其能够达到混凝土强度设计值的70%左右。此外，还应对第1节混凝土表面进行吹洗和凿毛，以保证结合的紧密度。

（6） 下沉沉井施工要点。

由于该工程施工现场地下水水位比较高，而且沉井的设计深度也比较深，所以在施工时应通过长臂抓斗等机械设备从沉井内部开展挖土作业，且在挖土过程中不能进行排水作业。在挖土时，应按照从中间向四周的顺序逐步推进，并将挖土厚度控制在0.4～0.5 m之间，并应在沉井刃脚位置留有1～1.5 m左右的台阶部分。之后应沿沉井井壁将1 m设为1个作业段，从沉井刃脚位置开始均匀对称地对土层进行开挖施工。这样土层就会在沉井刃脚的挤压作用下出现破裂现象，从而使沉井可以利用其自重实现破土均匀下沉[4]。在下沉过程中，如果发现沉井停止下沉或者下沉量较少时，应继续进行挖土作业，以保证沉井下沉稳定均匀。如果在沉放过程中有树根以及漂石等存在时，施工人员应及时对其进行清理。

（7） 封底施工要点。

当将沉井下沉到设计深度时，施工人员应选择C25等级的混凝土对其进行封底。由于本工程沉井内含有大量水分，所以，施工单位应选择水下混凝土浇筑方法来进行施工。当混凝土被运送到施工现场后，施工人员应通过加长管来进行混凝土的浇筑，从而在水下完成混凝土的浇筑成型施工。

（8） 合理选择顶管施工工艺。

在完成沉井封底施工后的7 d左右可以根据质量检验情况开展顶管施工。在顶管施工时，应根据施工现场的地质水文条件来选择相应的施工方法。本工程综合运用了土压、气压以及泥水平衡等多种方法来提高顶管施工的质量和效率。

（9） 安装长输管道施工要点。

完成顶管施工后，施工单位应根据管道的长度要求来对管道进行加工制作，并通过吊车等机械设备来向井下吊入管道，然后在井下开展管道安装的焊接施工、防腐处理以及相关的补口试压等工作。

（10） 工作坑回填施工要点。

当管道试压合格且其连头经检验达到设计标准后，就可以将沉井上部结构拆除了。完成拆除作业后，应用中砂对沉井工作坑进行回填以及撼砂作业，以确保回填密实度能够符合施工要求。

3 结语

沉井法是长输管道顶管施工中的常用施工技术，其具有操作简便易行且施工安全性比较高的突出优点，能够有效提高施工的质量的效率；而且应用沉井法进行施工时，其工作坑不需要使用钢板桩等，降低了施工成本；其在施工过程中对于正常的路面交通以及周边建筑的影响也比较小，有利于工程项目建设的顺利实施。施工单位应准备掌握沉井法工作坑的工艺原理和操作规范，加强对施工质量的管理监督，从而确保施工的安全。