市政頂管工程沉井結構設計研究

李艷霞

中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司 浙江 杭州 311122

隨著國家經濟的持續增長,城市建設獲得高速發展,特別在“五水共治”的大背景下,各地水治理工作進行的如火如荼,使得市政工程的數量也在逐漸增多,為了保證城市正常的運轉與功能效果的有效發揮,各種有特定作用的治理管道需求量在不斷加大。但由于每個城市在規劃之初路面設計較為復雜,為了保證施工進度施工單位往往會采用非開挖技術幫助實現相關的施工目標。作為其中的重點技術類型,頂管施工技術一直以來都是施工單位重點關注且在實際作業中被反復應用的技術種類,此技術在推進了施工進度的同時也獲得了對應的工程效益。

1 頂管井結構方案

實際的市政工程往往具有地質條件復雜或者地下水位偏高等特性,這就加大了工程施工難度。因此在施工前應充分考慮到工程建設區域的水文情況與土層力學特性等。頂管井屬于一種臨時設施,在實際的作業中需要充分考慮到所在區域的地質情況與地下水分布等因素,并結合施工條件設計針對不同目標的結構,以滿足所在區域基礎工程的建設需求。工程建設中根據不同的條件因素所對應的頂管井結構也有所不同,實際作業應針對不同的工程特點確定對應的結構設計方案。

1.1 沉井結構 這種結構在實際工程應用中具有諸多優勢,如剛度大、整體性好等,因此也是普遍使用的結構類型。但需要注意的是,由于各工程的特點不同,應用這種結構若是需要的深度較大,對應的應盡量縮小其內力,采取內撐方式用以維持整個工程的穩定性[1]。這樣一來既能減小構建厚度,也能最大程度的提高工程建設質量。在結構設計與實際施工作業時,設計人員要充分對結構所在區域的各種因素進行考察,包括流砂或是涌水等特殊地質狀況都需要將數據整理后進行詳細分析。

1.2 地下連續墻 由于地下連續墻屬于平面構件,因此在實際應用的過程中往往會出現多種問題,例如整體性差或是墻體在實際使用時發現變形或開裂等問題。因此,相關人員在確定應用這種結構時應設計合適的內撐或是增添平面環向加勁梁,幫助維持整個結構的應用穩定性。通常情況下這種結構的應用區域都是較深的頂管井中,有關這一結構的要求與周邊地質情況分析應該尤其注意。

1.3 排樁結構 通常情況下施工單位若是在執行頂管井作業設計任務時,發現頂管井平面具有不規則與深度較大特點的時候首先考慮的就是排樁結構設計。而為了進一步強化結構穩定性并達到預先設計的施工效果,就應進一步完善相關的止水設計,例如擺噴或是旋噴等,這些設置能夠有效避免地下水影響工程結構的問題。減少了施工時很多不必要的麻煩。

1.4 鋼板樁 鋼板樁結構設計具有諸多優勢,包括整體造價低、施工速度快以及強度高等特點,是一種廣泛應用與各個工程中的一種結構類型。但同樣的,這種結構在應用時極其容易受到外部條件影響,包括地質條件與地下水位等。因此在實際設計施工時要注意鋼板樁鋼板的設置位置,應該將其打入到不透水層以提升工程建設質量。另外為了盡量避免工程建設過程中地下水對于操作的影響,需要進一步完善技術人員的止水設施安裝工序。

1.5 型鋼(攪拌樁復合結構) 此結構類型具有防水好、構造簡單以及施工方便等諸多優點,應用范圍十分廣泛。這種結構的應用工序需要將型鋼插入到水泥攪拌樁的墻體中,從而形成復合圍護結構發揮出其應有的維持工程建設穩定性的作用。此結構不僅幫助維持了工程建設的有效性,另外作為具有臨時性質的支護結構還具有反復應用的特性,有效降低了工程建設成本。但需要注意的是,由于這種結構在完成后需要拔出型鋼,因此產生空隙是難免的,極容易使得土體發生變形。因此無論是設計人員還是施工人員都應該考慮到這一應用關鍵點,需要注意泥漿的注入環節,盡量避免土體變形問題發生。

2 沉井結構設計

以阜陽某區域市政工程項目為例,在進行頂管工程建設作業時想要進一步完善沉井結構,就需要注意以下兩個部分的施工細節。

第一是沉井壁厚。設計方案中涉及到沉井壁厚的內容應該尤其注意,既要考慮到實際的工程建設特點,又要考慮到該區域對工程的抗滲性能要求,需要結合抗浮要求與下沉狀況共同分析。

下沉需求考量要有沉井自身重量協助才能執行下沉作業設計任務的,但從實際的施工情況來看經常會有沉井重量不足的情況。因此這就涉及到了外力加重這一道工序,在設計之初就應該考慮到這種情況并確定好施加外力的程度,以提升作業開展的有效性。

在實際施工作業的過程中還應該針對區域的實際特點考慮到工程建設后的應用性能,包括抗滲性能與抗浮性能,為了盡量提升工程應用性能與使用效果,保證性能效果的完全體現是提升工程建設有效性的關鍵因素[2]。因此為了實現相關的項目目標,應持續加強沉井井體厚度優化,充分考慮到各種不確定因素對工程穩定性的影響。

第二是沉井施工的方法。在實際施工作業過程中施工人員需要結合工程的實際情況綜合各種區域地質因素選擇合適的沉井施工方法。當下最常用的沉井施工方法有兩種,分別是排水下沉與不排水下沉。

排水下沉指的是針對滲水量不大且性質穩定的黏性土,又或者是滲水量雖然大,但排水速度同樣很快的沙礫層;不排水下沉法在實際應用中又可以分為水利機械沖土下沉與水中取土下沉兩個過程。在進行沉井下沉作業時往往需要挖土大約30厘米至40厘米,取土時要保持對稱與均勻特點,從中部開始逐漸擴散到四周。取出的土方要盡量選擇合適距離的地方進行堆積,以盡量減少土層對沉井的壓力,保證工程建設質量。

結語

綜上所述,頂管井結構施工需要根據不同情況選擇不同的結構應用類型,包括沉井、地下連續墻、排樁、鋼板樁以及型鋼攪拌樁。對于市政結構來說,重要的是要保證工程的應用效果與整體結構的穩定性,這樣才能保證效果的發揮、凸顯出結構在對應特點區域中的應用優勢。