關于沉井法工作坑在長輸管道頂管施工應用的探討

惠 澤

（中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

在長輸管道工程的建設中，頂管沉井技術是目前比較常用的施工技術之一。這主要是由于沉井法工作坑具有良好的隔水性，有效地減少了工作坑內出現滲水等問題的概率，而且其對作業面積以及支護防護的要求比較低，能夠保證焊接以及頂管施工的安全，降低了土方施工的作業量，同時對周邊地區其他建筑基礎結構的影響也比較小。沉井法主要是首先在地面完成筒狀結構件的制作加工，而后在筒內進行土方挖掘作業，從而借助筒井自重下沉到設計深度，然后對其進行封底施工。在完成沉井后，就可以利用沉井來開展長輸管道的頂管作業了。本文將結合某長輸管道工程分析沉井法工作坑在長輸管道頂管施工中的應用要點。

1 某長輸管道工程概況

某長輸管道工程位于我國南方地區，該施工區域地下水比較高，容易出現管涌或者流砂等問題。長輸管道管涵埋深為約8 m，需穿越城市內的非機動車道，施工現場面積比較有限。綜合以上情況，決定在頂管施工中選擇沉井法工作坑方式，以保證施工的質量和效率。

2 沉井法工作坑在長輸管道頂管施工中的應用

2.1 合理確定沉井參數

施工前，根據長輸管道的需要實際穿越的深度來確定沉井的各項參數。在本次施工中，由于施工現場面積比較狹窄，其寬度僅為5 m左右，且采用的是直徑約為120 cm的頂管套管，所以以此為依據來確定沉井參數。

（1） 確定沉井高度。

在本次施工中，由于沉井底部需要進入中砂層的深度為1 m左右，且沉井刃腳高度為0.5 m，套管頂與路面之間的距離為5.2 m左右，為了保證施工安全以及頂管施工的順利進行，將沉井高度確定為8 m左右。同時，根據施工現場地下水位相對較高的特點，將沉井的第一節高度確定為3 m左右[1]。

（2） 確定井壁厚度。

在確定沉井井壁厚度時，可以根據施工經驗，首先取1個擬定值，并根據該擬定值驗算井壁強度是否能夠滿足施工要求，然后結合驗算結果來對該值進行相應的調整。在本次施工中，將沉井刃腳高度取值確定為0.5 m左右，其他面寬度則取值為0.12 m左右，并將其井壁的上部厚度確定為0.4 m左右。

（3） 確定混凝土強度等級。

在本工程中選擇C25型號的混凝土進行封底施工，并將沉井井壁和刃腳混凝土的強度等級確定為C20。

（4） 確定沉井規格。

由于在該工程的施工現場周邊有光纜、電纜存在，且面積比較狹窄，結合頂管外徑等因素，將沉井的長度確定為6.6 m左右，而其寬度則為3 m左右。

2.2 沉井法工作坑在長輸管道頂管施工要點分析

（1） 測放沉井中心線及界線。

施工人員應通過全站儀等儀器設備來按照管涵穿越的設計長度來進行放線測量，對沉井的中心線以及開挖基坑界線進行準確的測定[2]。

（2） 沉井工作坑的開挖施工要點。

開挖工作坑施工時，應以沉井平面大小為依據來進行沉井首節沉放工作坑的開挖作業，并將開挖工作坑的深度控制在約1.5 m。此外，可以從沉井內通過長臂抓斗等機械設備進行挖土作業，以完成第2、3節沉井工作坑的施工。

（3） 綁扎鋼筋施工要點。

在綁扎鋼筋時，可以通過人工方式一次性完成沉井豎筋的綁扎施工，在綁扎水平筋時則應采取分段綁扎的方式。在與上節井壁鋼筋連接時應選擇焊接連接方式，并錯開接頭位置。焊接連接時，應按照鋼筋1/4長度來搭接。

（4） 按照模板施工要點。

在安裝模板時，可以選擇木模板以及鋼模板等；同時，應合理鋼筋與模板間的距離，固定好模板后應及時對其進行支護保護。

（5） 澆筑混凝土施工要點。

在澆筑混凝土施工時，本工程采用的是S8抗滲等級的防水性混凝土，封底采用的是C25強度等級的混凝土，而沉井井壁和刃腳采用的混凝土等級均為C20型。施工時，施工人員應將混凝土的水灰比控制在0.65左右，并嚴格控制混凝土的坍落度。在澆筑混凝土時應采取分層澆筑方式，并一次性連續澆筑，如果受客觀因素影響無法一次性完成澆筑施工的，應合理進行施工縫的設置，并在施工縫內插入短鋼筋以保證連接可靠[3]。進行下一層混凝土的澆筑施工前，施工人員應對前一層表面進行清洗，并保證其濕潤度能夠達到施工要求，然后用高一個強度等級的砂漿進行鋪設。在進行第2節沉井澆筑時，應首先對前一節的強度進行檢測，確保其能夠達到混凝土強度設計值的70%左右。此外，還應對第1節混凝土表面進行吹洗和鑿毛，以保證結合的緊密度。

（6） 下沉沉井施工要點。

由于該工程施工現場地下水水位比較高，而且沉井的設計深度也比較深，所以在施工時應通過長臂抓斗等機械設備從沉井內部開展挖土作業，且在挖土過程中不能進行排水作業。在挖土時，應按照從中間向四周的順序逐步推進，并將挖土厚度控制在0.4～0.5 m之間，并應在沉井刃腳位置留有1～1.5 m左右的臺階部分。之后應沿沉井井壁將1 m設為1個作業段，從沉井刃腳位置開始均勻對稱地對土層進行開挖施工。這樣土層就會在沉井刃腳的擠壓作用下出現破裂現象，從而使沉井可以利用其自重實現破土均勻下沉[4]。在下沉過程中，如果發現沉井停止下沉或者下沉量較少時，應繼續進行挖土作業，以保證沉井下沉穩定均勻。如果在沉放過程中有樹根以及漂石等存在時，施工人員應及時對其進行清理。

（7） 封底施工要點。

當將沉井下沉到設計深度時，施工人員應選擇C25等級的混凝土對其進行封底。由于本工程沉井內含有大量水分，所以，施工單位應選擇水下混凝土澆筑方法來進行施工。當混凝土被運送到施工現場后，施工人員應通過加長管來進行混凝土的澆筑，從而在水下完成混凝土的澆筑成型施工。

（8） 合理選擇頂管施工工藝。

在完成沉井封底施工后的7 d左右可以根據質量檢驗情況開展頂管施工。在頂管施工時，應根據施工現場的地質水文條件來選擇相應的施工方法。本工程綜合運用了土壓、氣壓以及泥水平衡等多種方法來提高頂管施工的質量和效率。

（9） 安裝長輸管道施工要點。

完成頂管施工后，施工單位應根據管道的長度要求來對管道進行加工制作，并通過吊車等機械設備來向井下吊入管道，然后在井下開展管道安裝的焊接施工、防腐處理以及相關的補口試壓等工作。

（10） 工作坑回填施工要點。

當管道試壓合格且其連頭經檢驗達到設計標準后，就可以將沉井上部結構拆除了。完成拆除作業后，應用中砂對沉井工作坑進行回填以及撼砂作業，以確保回填密實度能夠符合施工要求。

3 結語

沉井法是長輸管道頂管施工中的常用施工技術，其具有操作簡便易行且施工安全性比較高的突出優點，能夠有效提高施工的質量的效率；而且應用沉井法進行施工時，其工作坑不需要使用鋼板樁等，降低了施工成本；其在施工過程中對于正常的路面交通以及周邊建筑的影響也比較小，有利于工程項目建設的順利實施。施工單位應準備掌握沉井法工作坑的工藝原理和操作規范，加強對施工質量的管理監督，從而確保施工的安全。