李治德
北京城建道桥建设集团有限公司 北京 北京市 100000
摘 要：沉井技术作为一种效果良好的施工方法，在近几年得到良好的进步与发展。研究其在顶管工程中的应用，有助于提升应用水平，优化施工效果。本文介绍了沉井施工技术的概述，分析了施工工艺流程，阐述了质量安全保障措施，以供借鉴。
关键词： 沉井施工；顶管工程；应用
在顶管工程施工过程中，为了更好的满足施工精度及效率的要求，防止土体流失损坏周围管线或路面，常使用沉井施工技术对洞口的土体进行加固，其范围根据情况调整，避免下沉时抱死井壁。有研究表明，将沉井施工技术用于顶管工程中，可以解决管道埋设对交通堵塞、建筑破坏等难题，值得推广。现结合多年的工作经验及总结，就沉井施工技术的具体应用进行如下阐述。
一、沉井施工技术的概述
沉井是井筒状的结构物，从井内挖土，依靠自己的重力克服井壁的摩阻力，然后下沉至设计的标高，用混凝土封底、填充井孔。作为建筑工程的基础，沉井由于埋深位置大，稳定性好，承载面积大等，常常被用来挡水和挡土。沉井施工技术最初被用于掘井作业，施工工艺为：在基坑或地面制作井筒状结构，人工或机械分层挖土，沉井逐渐下沉，达到标高后封底。和其他基坑技术相比，该技术具有如下优点：挖土、回填土量少，无需使用特殊设备，可以节约资金投入；占地面积小，通常不需要特殊处理地基，也不需要进行板桩围护；可用于各种地质复杂的条件；抗渗性能好，承载力高，可以有效利用井内空间。
伴随着沉井施工技术的不断发展和进步，已有不少沉井的深度达30m，特殊用途的沉井深度甚至超过100m。为了降低施工过程中的井壁摩阻力，40年代日本使用空气幕法，使下沉深度达156m，70年代初达到200m。50年代后，欧洲研发了一种在井壁、土层之间注入触变泥浆的方法，不仅可以减少摩阻力，还可以防止沉井地面沉降，确保周围压力均匀。
二、沉井施工技术在顶管工程中的运用
2.1沉井制作
2.1.1放线
结合设计图纸，放出地下构筑物或建筑物的位置线。引出轴线，制作轴线控制桩。
2.1.2挖土
根据放线位置，挖掉沉井范围内的土方，距离地下水位线50cm处停止。平整挖走土方的土坑，铲除浮土。随后，将轴线放入坑内，再于井壁放置位置线。
2.1.3沉井井壁制作
第一，挖基坑。为减少沉井的下沉深度，需要在基础位置开挖浅基坑，在底部制作沉井。应注意，坑底要比地下水位高400mm。
第二，临时垫层。若遇到地下水位高，地基软弱的工程，可以先铺垫400厚的砂石，来确保均匀受力。然后再浇筑200厚的混凝土，保证制作井体时井体平稳。
第三，支墙模板。模板支撑之前，应先搭建模板固定的架子，然后再支外侧模板。同时，在模板上固定钢筋骨架，拆掉临时支撑，支内侧模板。
第四。钢筋绑扎。使用人工绑扎，竖向钢筋一次制作和绑扎，横向钢筋分节、分段绑扎，底部钢筋按设计图纸预留尺寸。
第五，混凝土浇筑。首先，在井壁周围搭设脚手平台，高度要高出地面4m，宽度0.8m。浇筑前，由施工方、监理单位等部门共同检查，确保井壁位置、钢筋绑扎、模板等符合要求。使用C20商品混凝土，用2台车同时灌注，每层厚度不能超过规定（见下表1）。当然，还要安排2组人员振捣，最好一次性灌注完。
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2.2沉井下沉
2.2.1抽除承垫木
第一，将垫木下的填砂掏出，用工具撬动承垫木，并临时钉扒钉，内外配合快速抽出承垫木。抽出后，及时送至井外。
第二，承垫木抽出部分后会出现空挡，这时需要回填砂土。同时洒水夯实，每层20-30mm，回填越密实越好，以便减少沉井下沉量。若出现特殊的情况，可以适当加高回填的高度，或者在隔墙下部分回填，增强沉井的稳定性。
2.2.2沉井排水下沉
结合工程情况及周围环境，选用不排水、排水等下沉方法。
第一，不排水下沉。若沉井穿越土层厚的粉砂层，且含水量为30%-40%，或周围水源丰富时，可采用不排水下沉法，主要包括水下抓土下沉、空气吸泥法等。
第二，排水下沉。若沉井下沉时的土层透水性差，渗水量小，或土体大量失稳时，下沉时需要抽干井内积水，用明挖下沉法。另一方面，若地下水位高，土层为粉细砂时，会出现冒泥、翻浆等现象。施工中需要结合水文、地质情况，采用井外减少地下水的举措，确保沉井下沉时内部无水、土体稳定。
第三，水力机械排水下沉。从当前来看，沉井排水下沉包括各种方法，比如水力机械排水下沉、人工排水下沉等。其中，水力机械排水下沉法是我国比较常用的，多适用于有电源、和江河距离近的岸边。因设备简单、排泥方便，替代了传统的人工挖土作业，提高了工作效率，缩短了施工周期。
2.3沉井封底
2.3.1排水下沉封底
当沉井穿越无流砂、土层透水性差的工程时，尽量排水干封底，这样可以节省大量材料，提高封底混凝土的密实度。同时，还能省去抽水时间、混凝土的养护时间。具体施工中，应注意这样几点：第一，封底前，对底部凹槽或钢筋进行凿毛处理，彻底清理内部污泥。第二，有降水条件的沉井封底时，需要提前垫实刃脚斜面，检查设备的运行情况，确保能够持续抽水。
2.3.2不排水下沉封底
对于干封底有难度的沉井，可以进行不排水下沉封底。施工过程中，先在井内放置钢制导管，距离底部土面30-40cm。在顶部连接漏斗，并在漏斗颈部安装球塞，用绳索系紧。漏斗内放入混凝土，缓慢下放球塞，切勿超过导管下口。浇筑过程中切断绳索，快速向漏斗灌混凝土。这种情况下，导管内的混凝土会在水、空气等作用下排至管底，同时向外围流动和扩散。由于未和水接触，避免了水的冲洗，保障了混凝土的浇筑质量。
2.4质量安全保障措施
第一，严格把控原材料的采购和加工，所有材料必须检验合格后才能使用。
第二，制作沉井时，应提前清洗模板。拼装要平顺，接缝要密实沉；注意观测标高和垂直度，确保中心位移、外形尺寸等在允许范围内。
第三，施工前，需要在两侧设置警示灯、安全标志等，工作范围内不能进行其他操作，开挖时注意地基变化，出现坍塌或裂缝后停止作业，必要时回填处理。
第四，封底时，平台要牢固搭设，周围要有围栏防护。考虑导管或漏斗堵塞后，混凝土的悬吊重量。
三、案例分析
3.1工程概况
本工程为天津市海清路雨水、污水管道工程的顶管工程，工程位于海清路道路桩号K0+945、K1+340位置两道过路管线，顶管全长105.46米，管道采用钢筋混凝土Ⅲ级管内设钢管，两道双排的横穿现况道路的雨水管线，第一道过路管管道采用双排DN1200 HDPE管外套双排D1500钢筋混凝土（Ⅲ级管）套管，单管长度52.46m；第二道过路管管道采用双排DN1000 HDPE管外套双排D1400钢筋混凝土（Ⅲ级管）套管，单管长度53.06m。管线两端的检查井为现浇钢筋混凝土检查井沉井施工，共计4座。T2、T4检查井为顶管工作井，T1、T3检查井为顶管接收井，考虑现状公路的安全，以及在下沉深度内的土层在淤泥质粉质粘土，本方案采用排水法施工方案，沉井采取一次井壁制作一次下沉。
3.2施工方案
第一，沉井开挖。该工程沉井于基坑内制作，减少了下沉深度。由于沉井深度为15.68m，考虑到排水沟、支模的需求，基坑需要比沉井深2-3m。同时，在周围设置集水井和排水沟，用反铲挖掘机开挖。
第二，钢筋工程。现场加工，电焊搭接。竖向钢筋分2次绑扎，水平筋分段绑扎。用挂线法控制钢筋的垂直度，用垫块控制钢筋的保护层，厚度40mm。绑扎钢筋时，用脚手架的挑杆撑拉，在各个角上用钢丝绳固定，防止未成型的钢筋出现倒塌或倾斜现象。
第三，支架搭设。用壁厚3.5mm，外径48mm的脚手架，和井壁距离50cm，临近脚手架用钢管锁扣相连。外侧用钢管横杠锁扣相连，最外侧用钢管剖撑，间距4m。
第四，模板施工。为确保安装质量，应根据工程特征，综合、准确的计算模板的搭设高度、强度和浇筑方式。对于厚度正常的池壁，可以一次支到顶板角下20-30cm。
第五，混凝土浇筑。浇筑之前，需要获得监理人员的批准，明确浇筑方式、配比。全面校验支架、预埋件的质量和位置，清除模板杂物，以免影响浇筑质量。
第六，下沉施工和封底。受文章篇幅影响，不再一一阐述。
结 论
综上所述，在顶管工程中运用沉井施工技术，可以避免水土流失造成的管线破损，节约施工造价。但是在具体施工中，必须按规程办事，严格管控，特别是沉井制作、下沉和封底过程中，更是要加大观测力度，同时还要强化质量安全管理，以便更好、更安全的完成施工任务，保障施工质量。
参考文献
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