朱 江
江苏苏邑设计集团有限公司，江苏 南京 210012
摘 要：深度大于5m的市政检查井施工涉及深基坑工程，属于具有一定规模的危险性较大工程，在结构设计过程中需要进行专项方案设计。本文根据检查井所处的外部环境情况，对设计过程中常用的工法进行简要介绍，对各种工法的适用条件进行了梳理，还对检查井与管道连接、检查井外部回填等关键点进行了介绍。
关键词：检查井；危险性较大工程；设计工法
Design and application of immersed pipe method laying in gravel riverbed
Zhu Jiang
（Jiangsu Suyi Design Group Co., Ltd. ，Nanjing 210012，China）
Absract: The construction of municipal inspection wells with a depth greater than 5m involves deep foundation pit projects, which are dangerous projects with a certain scale, and special scheme design is required during the structural design process. According to the external environment of the inspection well, this article briefly introduces the commonly used construction methods in the design process, sorts out the applicable conditions of various construction methods, and also discusses key points such as the connection of the inspection well and the pipeline and the external backfilling of the inspection well.
Key words: inspection well； dangerous projects with a certain scale；design method
1、前言
检查井是整个市政工程地下管网系统的重要组成部分，起着管线检查、功能维护等作用。各检查井根据管线使用功能的不同，其大小、间距、埋深都有着不同。以常规雨污水圆形检查井为例，其内径尺寸一般在1~3m，间距30~120m，埋深2~5m，这些常规的检查井往往都能通过国标或各省市相关标准图集选用。然而，对于深度大于5m的检查井，由于埋置深度较深，属于一定规模的危险性较大工程，对外部环境保护要求高，因此需要进行专项设计。本文根据市政检查井设计的相关经验，对埋深大于5m检查井的支护及结构设计做法进行探讨。
2、概述
2.1市政检查基本介绍
市政检查井包括给水、排水、燃气、热力、电力、通信检查井等。给水井包括阀门井、排泥井、排气井、流量计井等；雨（污）水井分为重力检查井及压力检查井，其中重力井包括普通检查井、跌水井、倒虹井、闸门井等，压力检查井包括阀门井、排气井、排泥井、流量计井、消能井等。燃气、热力检查井主要是阀门井一般埋深小于5m。电力、通信检查井井主要有穿线井（手孔井）、三通井、四通井等，电力、通信的载体是线缆，允许转弯半径20d（d为线缆外径尺寸）。
2.2管道及检查井常用工法
常见的管道及检查井施工方式有明挖法及非开挖两类。
开挖管道对应的开挖井有模块井、预制装配式井、现浇钢筋混凝土检查井等，工程中往往根据工期要求选用各类检查井的做法。总体来讲，现浇混凝土检查井质量最优，但工期最长；模块式检查井次之，工期较短；装配式检查井质量与模块井相当，工期最短。
非开挖管道有顶管、盾构。顶管一般埋深大于5米，可考虑顶管，不良地质地段（如坳沟、河湖漫滩地质）可减少至4m，穿越河湖一般最小覆土厚度2.5m且≥1.5D（D为管道外径尺寸），同时还需要注意交叉管道的避让与处理。顶管设置工作井及接收井，内部长度尺寸4~7m，以便于顶管机械作业，顶管结束后往往兼做永久检查井使用。
盾构法适用于深度更深、距离更长的大口径市政管线施工，适用于顶管无法实施的地段。由于盾构机械复杂、体量大，盾构始发井尺寸长度会超过15m，深度也大于15m，接收井长度尺寸往往需要大于10m，深度也不小于15m。盾构结束后始发井及接收井同样兼做检查井用。
3、工程设计前期资料
3.1岩土工程勘察报告
勘察报告作为地下工程设计最基础的重要前提，在设计的初期阶段就应该由建设单位委托勘察单位进行现场勘察。主要让设计人员了解地貌特性（岗地、坳沟、江河湖漫滩），了解岩土土层分布、物理力学参数及岩层风化程度、强度（单轴饱和抗压强度）等，了解地下水位、水深、水量、补给与排泄条件，了解土层地下水渗透系数等。
3.2周边环境资料
主要目的是了解检查井所在的环境情况，梳理施工过程中的保护对象，反映出三维空间控制关系，为因地制宜进行设计收集基本资料。
（1）场地条件：即工程的建设场地情况，了解是在平地、丘陵、河堤、沟塘，还是在市政道路下。
（2）各种地下管线、构筑物情况：地下构筑物包括地下埋藏物、地下设施及地下交通的类型、位置、尺寸、埋深、埋设方式等；地下管线包括既有电力、通信、燃气、热力、供水、污水、雨水等地下管线，需要了解管材、接口、基础形式，还要了解管网的使用状况与渗漏状况等。
（3）各类地上杆线情况：需要了解地上杆线电压等级、线下净空高度、保护距离要求、杆塔基础形式等。
（4）道路桥梁：了解道路的等级、宽度、行驶情况、最大车辆荷载等；桥梁的结构形式（如空心板梁、箱梁、简支梁、连续梁）、墩台构造、承台埋深、基础形式等。
（5）轨道交通：了解轨道交通是地面式、地上式还是地下式。地上式与桥梁要求收集的资料一致，地下式还需要调查地铁埋深，区间隧道是盾构隧道还是矿山法隧道等。收集地铁的运行、变形情况及允许变形数值等。除此以外，还需要了解各地轨道交通保护相关的法律法规等。
（6）河道：收集河道蓝线、河道管理条例规定；了解河道水位（常水位、洪水位）、河底标高、水深；每年汛期时间、排水导流、围堰、洪评要求。了解河道驳岸形式：护坡还是挡墙，基础形式。除这些外，还需要关注雨期时场地周围地表水汇流及排泄条件。
（7）周边房屋建筑物、文物、构筑物情况：调查既有建（构）筑物的结构形式（砌体、框架、剪力墙、钢结构等）、层数、尺寸、基础形式及埋深（有无地下室，天然基础还是桩基础等）、使用年限、用途等。工程实施可能对周边建（构）筑造成损坏的，还需要建设单位提供安全鉴定报告等资料。
（8）相邻工程资料：还需要收集相邻规划或在建项目的基础资料，与本工程的建设时序关系等。
4、设计工法选择
按照上述根据检查井所处的环境情况，确定工程设计保护对象、安全等级、环境变形控制要求、影响范围等。常规市政工程基坑设计等级按二级，周边环境简单可以按照三级，环境复杂、安全性要求高时按照一级来控制。
市政工程中常用的施工工法有放坡开挖、土钉墙、水泥土重力式挡墙、支挡式结构（包括钢板桩、型钢水泥土搅拌墙（SMW工法）、灌注桩排桩、地下连续墙）、沉井、逆作法井等，本文分别对这6大类、9种工法进行简要介绍。
4.1放坡开挖
适用于开挖深度较浅、具备实施条件的地段。放坡开挖的坡率与护坡措施应根据土层岩土力学性质、开挖深度及坡顶荷载等情况综合确定。软土底层采用单级放坡的开挖深度不宜大于4m，多级放坡开挖的基坑开挖深度不宜大于7m。
设计方案阶段放坡坡比可参考《给水排水构筑物工程施工验收规范》GB50141-2008表4.4.4及《建筑基坑支护结构构造》（国家建筑标准设计图集11SG814）。具体设计阶段，应验算放坡的整体稳定性，多级放坡时应同时与验算各级放坡和多级放坡的整体稳定性。
对于开挖深度大于等于5m以上基坑，原则上不首选放坡开挖，当场地及水文、地质条件允许时，才考虑其可行性。为防止雨水侵蚀，需在坡顶设置截水沟，在坡面采取防护构造（如挂网喷浆封闭处理），在地下水位较高地区还应进行降排水等措施。
4.2土钉墙
适用于地质情况良好的地段，不适用于淤泥质土、淤泥、膨胀土以及强度过低的软土或填土地段；适用深度与放坡开挖的深度相统一。土钉墙是介于放坡开挖与垂直支护的一种工法，其原理类似重力式挡墙，面板与土钉共同受力，形成整体。
土钉墙应按分层开挖、分层施做土钉墙及混凝土面层的步序进行设计与施工。土钉排数、间距、长度、直径等应根据基坑开挖的各工况整体滑动稳定性及土钉承载力计算确定。土钉墙墙面的坡率可根据土层情况宜取1:0.3~1:0.7，不宜大于1:0.2，土钉与水平面夹角5~20°，水平间距宜1~2m，土钉的长度可取开挖深度的0.5~1.2倍。
土钉墙土方开挖量相对较少，造价较低，但其工期较长，坡顶地面变形难以控制，因此在实际工程中往往用在对环境变形要求不高的地段。
4.3水泥土重力式挡墙
水泥土重力式挡墙适用于软土地层中开挖深度7m以内的基坑工程。
墙体采用双轴搅拌桩或三轴搅拌桩工艺，围护墙的宽度和深度应根据整体稳定性、抗水平滑动、抗倾覆、抗渗流、坑体隆起等稳定性计算以及墙体正截面承载力、格栅面积验算和墙顶侧向位移计算综合确定。重力式围护墙体插入坑底以下根据稳定性计算确定，墙体宽度不宜小于0.7倍的开挖深度。水泥土搅拌桩内水泥掺量约13%~18%，桩体28天无侧限抗压强度不低于0.8MPa。
该工法综合造价较低，但工期较慢，搅拌桩机械底盘大、高度高，对场地要求高，因此适用于对场地宽阔，对工期要求不高的市政工程。
4.4支挡式结构体系
本文支挡式结构体系指以钢板桩、型钢水泥土搅拌墙（SMW工法）、灌注桩排桩、地下连续墙等作为围护墙，结合设置内支撑或锚杆等组合而形成的支护体系，适用于多种地质条件、基坑开挖较深、施工场地狭窄或周边环境保护要求较高的基坑工程。
4.4.1钢板桩
常用的有普通槽钢、工字钢以及拉森钢板桩支护等，目前该工法使用较为广泛。适用深度3~7米，由于钢板桩的刚度有限，施工过程中会产生较大的地面沉降、变形，因此仅仅适用于环境要求不高的场地。
槽钢、工字钢等支挡墙结构，适用于无地下水及不透水的土层，往往仅用在4米深以内的基坑。拉森钢板具有一定的止水功能，能用在各种土层中。采用钢板桩作为支护结构时，应考虑钢板桩的打入、拔除施工对环境的影响。打入时遇到硬土层需要进行引孔，邻近周边建（构）筑物及地下管线时，需要采用静压法施工，并根据监测情况控制压桩速度。拔桩时需要采取跟踪注浆等等。
总之，该工法适用于一般深度的检查井，该工法具有施工快速等优点，但需要精细化施工管控，前期设计阶段需要考虑对周边环境影响的一些额外补偿措施与恢复费用。
4.4.2型钢水泥土搅拌墙（SMW工法）
型钢水泥土搅拌墙适用于软土地层中的基坑工程，开挖深度不宜大于15m；止水性能好，经济性好。深搅桩机械大，高度高，仅适用于场地空旷区域。
三轴的工法桩常用的直径有650mm、850mm、1000mm三种，双轴的常用直径有φ700mm，有型钢水泥土搅拌墙内插劲性体一般采用H型钢。型钢拔桩后及时注浆填充，对周边环境条件复杂、保护要求高的基坑工程，型钢不宜回收。
在6~12米软土基坑，在现场条件允许的前提下，首选SMW工法桩。具体采用双轴、三轴或多轴均可。双轴优先采用直径φ700、三轴优先选用φ650、φ850。
4.4.3灌注桩排桩
适用于深度20m以内的基坑，由于机械小，布置灵活，可适用于各种场地条件。灌注桩直径一般不宜小于500mm，常用的有500mm、600mm、800mm、900mm、1000mm等。当现场条件狭窄、净空有限时，9米以内的小型基坑，可采用树根桩或多排树根桩作为支护结构，替代钻孔灌注桩。一般的灌柱桩排桩需要额外设置止水帷幕，常采用深搅桩，仅仅在场地受限地段，采用高压旋喷桩作为止水，但需要加强咬合及严控施工质量。当现场条件允许时，也可以采用咬合式灌注桩排桩，一般不需要另设截水帷幕，常用的直径有800mm、1000mm。
浅层有坚硬土层、岩层或深度在12~20m之间的软土地质基坑，在现场条件允许的前提下，可以选用灌注桩排桩，止水桩采用深搅桩优先，备选方案可选用钻孔咬合桩。
4.4.4地下连续墙
适用于基坑深度大于15m，邻近存在保护要求较高的建构筑物，对基坑本身的变形和截水要求较高；或采用支护结构与主体结构相结合的基坑工程。
地下连续墙的厚度根据成槽机规格、墙体的抗渗要求、墙体的受力和变形计算等综合确定，常用地下连续墙厚度为600mm、800、1000和1200mm。
地连墙施工机械多、占地大，在市政工程中一般用于顶管、盾构的超深竖井，其他情况使用较少。
4.4.5支撑体系
上述各支挡式围护结构需与内支撑体系联合受力形成支护体系。市政检查井结构尺寸较小，围护结构多为矩形，围檩、支撑体系确保与挡土结构连接牢固。支撑体系应注意角部设置角撑或腋角，防止角部应力集中。对环境变形要求高的检查井基坑，应采用刚度较大的混凝土支撑或能提供预加力（带活络头）的钢管支撑。支撑的水平间距不宜小于4m，竖向间距不宜小于3m，以确保取土施工便捷。
4.5 沉井
沉井为在地面制作后，从井内部取土下沉至预定标高的结构。在场地开阔的地段，当检查井深度大于6米时，该工法是首选方案。
根据土层及地下水情况，为减少对环境的影响，沉井采用排水下沉法或不排水下沉法。排水下沉适用于不透水土层的地质情况，不排水下沉井适用于地下水位高、存在透水土层的地质情况适用土层范围。岩石地段沉井不宜采用。
沉井根据其高宽比，采取分节浇筑一次下沉、分节浇筑分次下沉的施工办法；需要对井内外水位进行控制，以保证下沉系数及下层稳定系数。排水法下沉沉井采用干式作业，下沉到位后，浇筑底板即可；不排水法沉井带水下沉，下沉到位后立即采用水下混凝土封底，实施难度较排水法大。
沉井的影响范围一般在沉井外壁一倍井深范围，对周边环境要求高的地段，沉井刃脚不宜外翻；为减少对周边环境的影响，可在沉井外围增加隔离措施（如深搅桩、钢板桩及其他刚性桩）。
4.6 逆作井
逆作井为由地面向下逐层取土、逐层施做的竖井，也叫倒挂井。逆作井采用支护与主体相结合的工法。逆作井优先采用圆形井形式，当采用矩形、异形井时，往往需要采用增设支护桩+逆作的形式。
逆作井一般适用于埋深浅、地质质情况好、平面尺寸不大于6m的检查井。当遇到软（流）塑土、砂土地质，井周土体需采用加固处理，基底为防止隆起或突涌，常采用水泥土类复合地基满堂加固处理。
既有管道上方做井（俗称骑马井）优先采用逆作井。这类工程的难点在于井室与既有管道接部位的防渗漏处理，在施工期间需要采用降水，防止地下水渗漏，透水地层还需要采用水泥土（如高压旋喷桩）预先加固及现场双液注浆补偿加固等措施。
以上各工法中，前4类（前7种）属于基坑支护后二次做井，各工法均需满足围护结构在施工期间的安全、稳定。对于检查井本体而言，还需要满足承载力、抗浮（施工期、使用期）、抗滑移、抗倾覆等稳定性要求，结构构件需要满足强度、裂缝宽度限值等要求。
5、关键要点
5.1井室与管道接驳
（1）管道处在软土、砂土地层时，检查与管道连接洞口外部的土体加固进行加固处理，防止土体流失导致不利影响；
（2）管道与检查井连接部位同时应进行防不均匀沉降处理。若管道与井室采用刚性接口，第一节管段与第二节管道设柔性接口；软土地基为防止不均匀沉降，应采用渐变式地基处理方式。
5.2井周回填要求
（1）井周回填材料与管道回填材料相一致；回填材料类型不宜超过2种，太多不便于现场施工作业。
（2）回填材料需要刚柔相济，与周边环境相协调。道路下与道路路床结构刚度及强度基本一致，略高一点会更好。
（3）道路（老路、新路）、绿带下回填材料及要求均不同。老路下采用自密实材料（道路需要快速恢复，级配碎石、中粗砂）灌浆、掺入水泥等固化剂或者低标号的素混凝土。新路下压实材料（机械压实灰土、水泥土、水泥稳定碎石，碎石土；工作面要大，宽度最好3m以上，便于压实）。绿带下素土回填，浅层满足绿化种植要求，不能采用水泥土、灰土等碱含量高的土层。
（4）高填方软土部位的检查井，除检查井底部采取处理外，井周部位也应该设置地基处理过渡段，防止地面不均匀沉降。
（5）与道路路面结构还需要设置搭接过渡层（如加筋格栅）。
（6）道路下检查井顶部设置承载板及防沉降井盖。
6结语
深度大于5m的市政检查井施工涉及深基坑工程，属于具有一定规模的危险性较大工程，在结构设计过程中需要进行专项方案设计。本文根据笔者的相关经验，梳理了设计前期阶段需要提供与收集的资料与条件，整理了各种工法的适用条件，提出了管道与检查井连接、回填的关键设计要点，为从事市政工程各类检查井设计、施工、管理工作的同仁们提供参考。
参考文献：
[1] 樊有维等.南京江北新区基坑工程设计文件评审技术导则 南京：东南大学出版社，2019.05
[2] 华东建筑设计研究研究有限公司.11SG814 建筑拮抗支护结构构造 北京：中国计划出版社 2011.06
[3] 北京市政建设集团有限责任公司. GB 50141-2008 给水排水构筑物工程施工及验收规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2009.2.
作者简介：朱江，男，1980年9月出生，高级工程师，本科学历，就职于江苏苏邑设计集团有限公司，主要从事市政结构设计工作。