沉井施工技术在顶管工程中的应用研究

赵明军

摘要：工作井、接收井等沉井施工在整个顶管工程中占用约90%的施工时间，是整个工程的重要工序，其施工的质量与进度关系着整个顶管工程的成败，因此在施工中一定要准确进行工作井的尺寸、承载力以及下沉方面的计算，为沉井施工提供可靠的数据支撑，也要做好沉井施工中可能出现的渗水、突沉、倾斜以及倾覆等问题的处理措施及应对办法，

关键词：沉井施工;顶管工程;应用

前言

近年来，顶管技术由于使用土质广，管径范围大，综合投资少有利于环保等特点，同时能穿越城市、村庄、水下等被广泛应用。供水管道、（雨）污水管道、长距离天燃气管道、中水回收等民生工程如采用以往开挖再覆土的方式，不仅会造成水土流失、环境破坏等，而且不经济。本文对顶管工程工作井施工中关键技术进行交流探讨。在顶管工程中，沉井的关键技术是通过合理的设计使其平稳下沉到设计高程，下沉过程中井壁与周边土体的摩阻力和刃脚端部阻力是沉井能否顺利下沉的主要因素，下沉阻力分布规律与多种因素有关。

1工程概况

本污水管道施工工程起止于两道次干路之间，顶管工程施工段全长485m，共新建工作井4座，接收井3座，井壁均为阶梯式圆形结构，其中W1、W3、W5工作井内径6.5m，上部壁厚0.8m，刃脚部位壁厚0.95m;W7工作井内径6.5m，上部壁厚1.2m，刃脚部位壁厚1.35m;W2、W4、W6接收井内径4.5m，壁厚0.8m，刃脚部位厚度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

本工程沉井高度为18.5 m，井筒制作采用分段制作、多次下沉的方式浇筑型，沉井井筒的制作分为两部分，刃脚的制作和井壁的制作。第一节浇筑刃脚，高度为2.9 m～3.6 m 一次性浇筑成型，成型后以3 m～5 m 浇筑高度把剩余部分浇筑成型。具体施工技术和施工工序如下：

（1）沉井制作首先应搭设脚手架，沉井制作采用18 mm 厚胶合板拼装成整体模板，模板浇筑前应涂刷脱模剂，至少涂2～3 遍。本工程有抗渗要求，在对拉螺栓间设有止水板。

（2）施工过程中应严格按照施工方案进行，钢筋应按施工图纸进行绑扎并确保牢固，保证每根钢筋位置准确，对必需要采用点焊焊接的地方采用点焊焊接。混凝土拌合后商砼车运输至工作井施工地点，采用汽车泵入仓，浇筑方法采用分层平铺法，每层浇筑厚度在30 cm～50 cm 均匀浇灌，浇筑砼时连续进行，分层浇筑间隔不得超过初凝时间。分节制作时对施工接缝处进行凿毛处理，或将接槎面做成企口形式。浇筑上节混凝土时要彻底冲洗和湿润，在浇混凝土前底部先铺5 cm 厚1∶1 的水泥砂浆，以利于两层混凝土的粘结。

2.2下沉施工顺序

下沉准备工作→长臂挖机及运土车就位→挖土下沉（泥浆助沉，其中W7井自沉）→边下沉边观测（异常纠偏）→下沉至设计标高→标高核对并观测下沉稳定情况。

2.3沉井下沉方法

当工作井井筒的混凝土强度达到设计强度时方可下沉施工。下沉前对井壁全部预留孔洞进行封堵，当孔洞较大采用水泥砂浆砖砌封堵，并用水泥砂浆抹面。下沉过程中随时注意土层变化情况，控制挖土速度，沉井下沉过程中要保持匀速、平稳，施工技术人员随时测量沉井底面标高、井筒下沉量等，并观察井筒下沉中是否倾斜、移位等，出现问题后分析原因并及时纠正沉井的偏斜，同时要认真观察沉工作井四周地面塌陷和开裂情况，做好应对措施，确保附近施工人员和机械设施的安全。根据工程土质情况，在沉井制作时按2 m×2 m 间距预埋φ32 注浆管，当沉井因摩阻力大下沉缓慢时可从注浆孔内注入减阻泥浆。

2.4工作井下沉降水排水

由于工作井高度为18.5 m，施工时需采用分节制作，多次下沉，一次封底的施工方法。本工程地下水位较高，考虑到施工便利性及本工程土质渗透系数较小，地下水主要为上层滞水和潜水，且离水源点位置远，地下水不丰富，所以在沉井周边2.5 m 外开挖一条宽1.0 m，深1.5 m 的排水沟，阻断地表水对沉井基础开挖的影响，再在井周围用地质钻机造4 个220 mm 的孔，深度比沉井底板设计深度小2 m，里面放入200 mm 的钢管，钢管每隔10 mm 凿一个孔，外面用土工布绑扎好。再放入潜水泵在钢管里面进行抽水，保持地下水位低于开挖基础面1.0 m。

2.5井内土方的开挖及运输

①挖土。因沉井较深，平均深度13.0m，最深下沉深度16.2m，采用长臂挖掘机挖土，泥头车运输，人工配合的方法。根据本工程的沉井施工特点，在沉井上口边配备一台长臂式挖掘机（工作状态开挖范围21m），负责井内土方开挖并将其运至地面装车外运。

②渣土运输。沉井下沉时，运渣车及时跟上，反铲直接把渣土挖到渣土车上，并往外运。当运渣车少跟不上反铲开挖时，把渣土存放到现场的临时渣土池里。为了保证渣土能及时输送出去，防止渣土乱倒、乱弃问题，直接把渣土拉到指定的渣土场。并安排专门清洁人员对渣土运输车、路面进行清洗，确保文明施工。

2.6封底及底板浇筑

①根据设计要求，采用1300mm厚C20素混凝土进行封底，并在封底混凝土上浇筑一层60cm或80cm厚钢筋混凝土底板。

②当沉井下沉到位后，在基坑内持续降水，使基坑内无明水，封底前清理地基，将井、刃脚表面的积泥冲洗干净，并保持槽底干燥，无杂物。井壁、刃脚与封底混凝土接触部分均须凿毛成粗糙面，并冲洗干净，以利新老混凝土结合紧密。

③封底混凝土浇筑时对称均匀，在刃脚下必须填实并振捣密实，以保证沉井的最后稳定。

④封底混凝土强度达到100%设计强度后，在封底混凝土上绑扎底板钢筋，钢筋应按设计要求伸入刃脚内侧的凹槽内搭接焊牢。

⑤底板混凝土浇筑时，水平分层、不间断地进行，每层浇筑厚度控制在30cm左右，并采用振捣棒振捣密实。3.2.5底板混凝土浇筑后应覆盖土工布，浇水养护，养护期不短于7天。

结束语

①对于沉井工程，设计阶段必须将线路方向及施工区域地质情况勘探完成，出具详细地勘报告以知道设计及施工，施工前认为地质勘查报告与实际情况有出入或地质变化较明显区域要加密超前地质钻勘探，保证设计方案的准确。

②沉井下沉施工前，应根据各地层情况按规范标准详尽计算与分析不同情况下井壁摩阻力及下沉系数，以指导沉井施工。

③與本工程类似，当沉井在较好土质的土层（全风化、强风化岩层）中下沉时，在刃脚施工时预留注浆孔，以用来往井壁外侧注入泥浆，使沉井在下沉过程中侧壁外形成泥浆套，可以有效减小侧壁摩阻力，保证沉井的顺利下沉。

④本工程根据地下水位及施工条件的综合分析，沉井采用井内排水下沉的施工，当地下水丰富沉井采用不排水下沉时，需制定详细可行的水下探测手段，确保沉井安全下沉。

参考文献：

[1]  GB50268-2008，给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程[S].

[2]  CECS137：2002，给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程[S].

（作者单位：中国水利水电第九工程局有限公司）