孙玉伟
杭州市西站枢纽有限公司 310000
摘要:由于沉井结构具有较高的刚度和较大深度，整体性良好，因此，也被广泛运用在各种不同类型的市政工程中。而在此类市政工程中，沉井的构造及施工工艺则是影响整体施工质量水平的关键所在，因此，本文将以某市政结构顶管工程为例，重点探究市政工程中沉井的构造及其施工工艺，以期能够为相关研究人员提供必要理论参考。
关键词:市井工程;沉井构造;施工工艺
1工程概况
在研究市政工程沉井的构造及施工工艺过程中，选择以本地区的市政污水工程，在该地下管线工程中，工程施工地周围为居民区，因此对于工程整体施工要求相对较高。据相关材料显示，该市政工程中使用管径为1350mm的不锈钢污水管，其总长度与坡度值分别为250m与1.5%，由于施工段的污水管需将上下游污水管进行有效连接，因此根据相关施工要求，施工人员需在检查井指定位置处，预留出大约为400mm的污水管管径。而在采用沉井结构时，虽然考虑到沉井结构在刚度、深度及整体性等方面均具有一定的优势，但其也极易出现沉井壁厚与结构内力过大等情况，反而对市政工程的顺利施工建设造成不利影响。为此，需要相关工作人员重点加强对沉井构造设计与施工工艺的严格管控。
2市政工程中的沉井基本构造其设计要点
2.1沉井壁厚
在该市政工程中，主要借助沉井的自重达到下沉目的。一旦沉井井壁过薄，则势必会导致沉井无法利用自身重量实现下沉，反之过厚的沉井井壁将会在无形中增加工程成本，并造成资源浪费。而在实际设计沉井壁厚时，要求保障沉井下沉稳定系数在0.8～0.9，假如沉井结构存在高水位的情况，则要求井体抗浮系数不应小于1。在该市政工程当中，设计人员通过严格依照工程实际与国家相关规定要求，最终选用圆形沉井，将沉井井壁厚度设计为0.9m，将其深度与中心直径设计为21m与29m。后期工作人员通过利用相关计算公式，计算出沉井下沉系数及下沉稳定系数，在与国家规定标准值进行相互比较下，可知采用0.9m厚的沉井可达到自重下沉的效果。公式如下:
式中，沉井下沉及其稳定系数分别用Kst、Kst，s进行表示;沉井结构自重用Glk进行表示;Ffw，k为沉井浮托力;Ffk和Ｒb分别为沉井与井壁摩擦阻力标准值及刃脚下地基土总极限承载力。
2.2沉井刃脚
刃脚作为沉井的重要组成部分之一，一般位于井壁最下方，主要负责为沉井提供所需的水平支撑。根据国家相关规定要求，沉井刃脚踏面宽度需要控制在15～60cm，但根据具体地面软硬强度，可在该标准上对沉井刃脚踏面宽度进行适当调整。从侧面位置看，刃脚踏面类似一个直角梯形。而在对沉井刃脚踏面标高进行设计时，则需要相关工作人员立足沉井抗冲刷强度值，参照相应的沉井结构尺寸要求，在不改变沉井自身抗滑移与倾覆能力的前提下，对沉井刃脚踏面标高进行科学预估，并预留出一定误差值，以便后续在沉井施工过程中，施工人员可立足工程实际对其进行机动调整。在该市政工程中，选用了圆形结构的沉井，工作人员将其刃脚踏面宽度设定为45cm，将其标高与内侧倾角分别设定为140cm和47°，确保沉井各项性能符合国家规定要求。
2.3沉井框架
沉井框架是构成一个完整沉井结构的另一大重要部分，通常情况下较为常见的沉井框架主要有横向与竖向两种形式，但由于该市政工程属于顶管工程，且工程施工地与居民区距离较近，施工区域地下水系相对发达，因此，为有效提高沉井刚度，使其能够更好地应用在该市政污水工程中。工作人员最终选择利用横梁与壁柱相结合的沉井框架结构，在有效缩小沉井底板计算跨度，使其具有较高刚度值的同时，也能够将隔墙对沉井施工操作的影响降至最小。
2.4隔墙底板
隔墙与底板是沉井结构中的两大重要构造，前者主要位于沉井内部，工作人员在结合工程实际，并认真遵循国家相关标准要求下，在沉井内部指定位置合理设置多道隔墙，可以使得井壁跨度得到显著缩小，在有效保障沉井刚度之余，最大程度地避免出现沉井形变问题，以此达到延长沉井使用寿命的效果。在该市政工程的沉井中，采用了钢筋混凝土结构的沉井底板，同时按照规定要求将防水灯设置在沉井底板的相应位置处，使得该市政工程能够获得理想的沉井应用效果。图1为的沉井结构示意图。
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图1沉井构造示意图
3市政工程中的沉井关键施工工艺分析
3.1沉井制作
在市政工程沉井施工中的沉井制作施工工艺中，首先要求相关工作人员认真依照施工设计图纸，进行精准放线，在此基础上利用专业的检测仪器设备准确测定水位线，在水位线50cm左右的位置处挖出沉井附近的土方，并对其进行表面整平，将残留其上的浮土、灰尘等清除干净。此后需施工人员以轴线控制桩为基准，参照施工图纸合理设定轴线，准确放出周边墙壁位置。同时将规定位置线内的土方全部挖出，使得刃脚周围可以呈现出角度为45°、结构形状为内浅外深的沟槽。同样需要施工人员在土方挖出之后对其进行相应的整平、压实与清理。此时施工人员需要将事前准备好的水泥砂浆均匀涂抹于沟槽斜面上，其涂抹厚度应为3～4cm。在制作井壁时，施工人员需在钢筋骨架一侧位置上设置临时支撑，并在模板支撑前完成钢管架子的搭设，使得模板得以牢固固定。而在完成所有沉井井壁制作之后按相关规定要求，依次将临时模板规范拆除。本工程在沉井混凝土浇筑施工中，运用分层转圈浇筑法，将浇筑间隔控制在50cm，当浇筑高度达到3m时即可停止浇筑。此时下沉程度应至少比水位线高50cm，鉴于在该市政工程中，沉井结构内设置了多道隔墙，因此，为有效提高施工效率，施工人员选择同时浇筑沉井各墙面，从而顺利完成整体沉井制作。
3.2下沉准备
在尚未进行该市政工程的沉井下沉施工时，施工人员首先立足工程实际，在指定位置处分别挖设了容量为100m3的贮水池与排污池，并在完成所有临时模板、脚手架等拆除施工后，将井内残存的各种杂物彻底清理干净。随后彻底密封进出水口的门洞，在确定好排放水源、电源、泥浆池和回水排放口的最佳位置后，施工人员需要按规定要求规范完成泥浆泵的组装，并使用汽车吊吊入井内。此外，对于部分沉井面积较小的市政工程，施工人员可直接选择使用专业的卷扬机完成运土操作，反之则需要使用相关大型施工机具进行运土。在统筹规划下，本工程中施工人员在进行沉井墙壁混凝土洒水养护的同时，搭设土架子，并确保架子和沉井外壁之间留有一定安全间距，以便可以将外侧土壤下沉影响降至最小，保障沉井具有良好的施工效果。此后施工人员需要全面检测沉井结构强度，精准获取混凝土强度、抗渗等级等关键参数，而后在保障沉井内外侧干净清洁的基础上，将钢筋预埋至沉井墙壁与底板的相应位置上。并直接利用施工区域内的市政物，将其作为参考科学设置水平控制线即可。
3.3沉井下沉
在该市政工程沉井中施工人员经过综合考量选择使用专门的泥浆泵进行排水下沉施工。在施工过程中，施工人员首先需要在沉井中央位置进行取土，由此形成深度至少高于沉井刃脚标高100cm至150cm的锅底。随后从锅底中间逐渐向四周扩大，使得沉井可以利用自重完成下沉。但在取土时要求施工人员保障取土的对称性，这主要是一旦某一侧取土过多，则容易导致沉井自重偏向一边，进而直接影响沉井下沉的均匀性。图2为沉井下沉中的取土施工。
为避免出现沉井下沉偏离的情况，施工人员通过在沉井外壁弹周围水平线，并将井筒内部均匀分成8等分，依次清晰标注出相应的垂直轴线，在每一个垂直轴线上吊有一个线坠，线坠和下部标板相对准。施工人员每隔2小时进行一次沉井下沉观测，一旦发现垂直线与标准垂线的偏离值超过5cm，或标高差达到10cm，则需施工人员根据实际情况，对挖土标高进行相应调整以达到纠偏的目的。特别是在沉井下沉与标高相接近时，施工人员可将砖墩分别垫在四角位置处，令沉井压于砖墩上，从而有效增强沉井下沉稳定性。
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图2沉井下沉中的取土操作示意图
3.4沉井封底
当沉井下沉至设计标高且经过一段时间的观测后，沉井的累计下沉量始终控制在1cm时，施工人员则应当立即进行沉井干封底施工。此时，施工人员首先需要清除刃脚位置处新旧混凝土接触面的渣土，同时适当修整井底从而构成一个完整的锅底。随后按照由刃脚逐渐向中心的顺序挖设新排水沟，并将卵石填铺于排水沟内形成一个滤水盲沟。在其中央位置处设置2个或3个连接着盲沟的集水井，使得井底地下水能够统一汇聚在集水井中，便于施工人员统一利用潜水泵将其完全排出，要求井底地下水位始终需要比基底面至少低50cm。将厚度为1.5cm的卵石均匀铺设于封底，并在其上浇筑一层混凝土垫层，待其设计强度至少达到50%后，将卷材防水层铺设在垫层上，同时用钢筋将其牢固绑扎，钢筋的两端需要分别伸至沉井刃脚中，此时施工人员按规定操作规范完成底板混凝土的浇筑、垫实捣平即可。图3为沉井混凝土封底现场图。
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图3沉井混凝土封底施工现场图
4结束语
综上所述，在市政工程的沉井设计施工中，相关工作人员需要切实根据工程实际，并认真参照国家相关标准要求，对沉井结构进行合理设计。同时对沉井制作、下沉与封底等各项关键施工工艺进行严格把控，由此顺利完成市政工程沉井施工，确保工程具有较高的质量水平。
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