浅谈大型装配式预制钢筋混凝土沉井施工技术

杨雨辰

（南京市给排水工程设计院有限公司,江苏 南京 210000）

当前，水工建筑物内部采用了更先进的施工技术、施工设备、施工材料，对提高工程建设期间的工业化水平，保障工程建设综合效益的意义重大。通过将大型装配式预制钢筋混凝土沉井施工技术应用在水工建筑中，可以从根本上提升工程建设水平，保障工程建设期间的综合效益。由于大型装配式预制钢筋混凝土沉井结构施工期间的难度较大，还需要加强工程施工质量管控力度，采取专项可行的质量管控方式。

1 工程概况

本文以某水工建筑工程为例，该建筑工程有两处沉井为预制装配式矩形工作井，此两个沉井分别采用了同一结构形式与尺寸，在用途上可以作为顶进井与接收井。其中，工作井的长度为7000mm、宽度为5500mm、高度为7500mm，壁厚为500mm。依照当地地质报告结果，发现工程所在地区的表层土质为杂填土，厚度为2m。杂填土下部为轻亚黏土与亚黏土，地表水及地下水的蕴藏量较为丰富，深度约为3m。

工作井沿高度方向分为三个节段，每个节段会借助竖向预应力钢筋连接方式。水平节段主要通过两个U字型井片与两块一字型井片连接。为节省工程整体建设成本，从根本上保证工程建设期间的质量与效率，选择使用装配式预制钢筋混凝土作为沉井结构。要求预制井片采用的混凝土强度需要为C40，钢筋强度应当为355。为满足工程顶进与接收要求，还应当在预制井的中间段设置直径为2100mm的孔洞。在工作井内使用精轧钢作为预应力钢筋。后浇带长度的位置为500mm，混凝土强度等级为C50。

2 技术特点及工艺原理

2.1 技术特点

沉井工程是修建深基础、地下深层构筑物的主要方式，被广泛应用在不同种类基础工程的建设过程中。沉井结构施工技术特征主要体现在以下方面。

沉降结构的截面积较大、刚度大，实际承载力较高，抗渗性能良好，内部空间资源可以得到充分利用，便于深层地下工程施工。

沉井施工不需要复杂的机械设备，对于排水或不排水等施工情况都适用。

沉井施工可用在各类复杂地形、地质条件较为狭窄的区域，对邻近建筑物的影响较小。如沉井结构可被应用在地下水丰富、土壤渗透系数大、地下有流沙或其他有害土层结构的情况下施工。

相较开挖，沉降施工方式施工流程较为简单，为最大限度节约工程施工土方量，加快施工进度，控制施工成本。但在沉井施工过程中，会出现施工工序较多、施工工艺较为复杂、技术要求较高等问题。

2.2 工艺原理

沉井结构种类较多，依照施工材料划分，可分为混凝土沉井、钢筋混凝土沉井、砖石沉井等结构；依照沉井形状，也可将沉井划分为圆形沉井、方形沉井、多边形沉井。

预制装配式沉井施工方式主要就是为实现沉井井节的工业化生产，便于沉井施工规范化管理，使深井施工全过程均能够得到质量管控。预制装配式沉井施工周期较短，拼装工作一般从沉井到沉井封底为主。使用现浇混凝土开展沉井施工，沉井施工环节需要历时40天左右。使用预制装配式，沉井施工可实现工业化集中施工管理，不会出现因控制混凝土强度而出现拖延工期的问题。

3 预制装配式沉井施工及控制要点

3.1 预制装配式沉井施工

3.1.1 装配式沉井施工技术准备工作

对构件吊装次序进行划分。结合工程案例中的沉井结构形式、工作量分布情况、工程施工质量与效率要求，合理布设预制沉井安装环节，确保沉井安装全过程得到精准管控。注重做好装配式沉井施工过程中的人员、材料配置工作，选择结构适宜的吊装设备。结合水利工程具体建设要求，明确沉井基坑开挖面积、开挖深度、吊装结束后场景结构的露出面积。

由于单片沉井的重量为26t，结合实际工作经验要求，需要选择格为80t以上的吊车。计算出预制沉井构件的钢丝绳，如钢丝绳长度、钢丝绳设置角度、钢丝绳的允许压力。

构建沉井施工计算模型，明确沉井结构材料、容重、弹性模量等数值，泊松比为0.2。依照弹性理论开展计算分析工作，在初始下沉阶段，可以分为对刃脚踏面施加垂直及水平约束力、仅对刃脚踏面施加竖向与水平约束力等情况，计算负荷均为自重。由于采用排水下沉方式，计算土压力时还需要考虑地面堆积负荷量。侧壁土压力应当使用等效土层化计算，切实保障实际计算结果的精准度。

注重设置合理的工期计划以及保障措施，设定合理的预制沉井结构安装时间。要求在工程设计环节制定出专项可行的工期保障措施。要求对各施工环节进行制作、安装、相互配合，统筹安排各类交叉作业。在每一施工环节做好质量、安全等管控工作，加强实际管理力度。着重关注吊车等机械设备保养环节，从根本上提高机械设备实际利用率，避免因机械设备故障问题导致施工质量问题出现。

做好控制与场景观测工作,在装配式沉井施工前，设置监测控制网与水准基点，结合施工图纸具体要求，确定井位中心点，合理设定基坑开挖范围。若施工场地周边存在构筑物等情况，需设立沉降观测点，便于后期施工沉井沉降观测。

做好基坑开挖工作，减少沉降开挖量，从根本上提升土地资源利用率。利用挖掘机在工作坑上开挖出一个深约一米的浅坑，并在基坑外侧挖掘水坑以降低地下水位。

在垫层施工过程中，为确保沉井安装后不会出现不均匀沉降问题，需要配合使用砂砾层、夯实加固等处理手段，降低沉降在安装期间出现的不均匀沉降问题发生概率。

3.1.2 装配式沉井安装施工

在汽车吊与构件运输车等设备依照平面布置图布置完毕后，需要首先开展沉井预制片下环安装工作，利用4根角钢固定沉井构件，防止在沉井实际安装过程中出现几何尺寸变化等问题。钢筋绑扎过程也需要依照设计图纸与施工规范要求，要求主筋接头必须错开，同一断面接头的数量为主筋接头的50%,错开距离为35。

下环4片安装后，还需要浇筑支模混凝土。要求模板的刚度与固结度牢固，避免在混凝土浇筑期间出现模板位移等问题。混凝土浇筑过程中，混凝土的强度等级应当为C50，实际坍落度控制在12～14cm。混凝土浇筑高度为1.5m，采用插入式振动器振捣现浇混凝土。在混凝土浇筑期间，振动棒需要采用快插慢拔的方式。要求混凝土浇筑施工必须连续开展，不可以出现中断等问题。

3.1.3 预制张拉施工

为从根本上保障大型装配式预制钢筋混凝土沉井施工技术应用水平，还需要合理安排预应力张拉施工流程。具体来说，预应力张拉施工主要包括材料准备、穿筋、张拉、封锚等环节。装配式沉井沿竖向分为三段，通过竖向应力钢筋连接方式。每两段预应力筋需要通过沉井竖向接缝的连接器连接在一起。

预应力采用沉井上部单端张拉方式，要求将张拉控制应力设置在合理范围内。在实际上拉过程中，也应当严格遵循双控原则，以应力控制方式为主、伸长值控制手段为辅。为避免出现井壁变形问题，还需要注重设定合理的张拉设备参数数值。在张拉完毕后，立即停止张拉作业。

将压浆口布置在沉井中环底部，要求预应力钢管需要在张拉后48h内进行压浆处理。管道注浆密实，水灰比控制在0.35～0.4。在封锚过程中，如封锚端钢筋过长，需要切除多余长度。

3.2 控制要点

着重关注大型装配式预制钢筋混凝土沉井施工环节的质量控制工作，建立专项可行的质量保障组织措施。对相关施工人员进行专业技术培训，确保其能够正确掌握沉井施工流程。定期做好质量意识教育工作，要求相关工作人员需要持证上岗。

在大型装配式钢筋混凝土沉井施工时，需要确保各构件质量验收合格后才可以开展吊装工作。在采用焊条连接过程中，要确保焊条施工期间的质量管控水平，避免工程建设过程中出现较多质量问题。

4 结语

为从根本上保障大型装配式预制钢筋混凝土沉井施工水平，需要结合工程具体建设要求，切实优化钢筋混凝土沉井施工流程。加强工程施工期间的质量及安全管控力度，避免工程施工过程中出现较多质量问题，充分发挥出预制钢筋混凝土沉井结构在实际施工过程中的积极作用。