鋼結構圍護支撐體系頂管工作井施工工法

楊小山

摘要：傳統頂管工作井施工，一般是在地面以上搭設施工平臺制作鋼筋砼沉井，待沉井養護完成后下沉，下沉完畢再進行砼封底，工序繁多，沉井預制養護下沉時間長。而本工程頂管工期僅有2個月，工期較緊;且工程位于杭州蕭山國際機場內，頂管工作井位置距飛機跑道僅有10余米，故對施工高度有嚴格的限制;綜上兩點采用傳統沉井施工方法，不能滿足本工程施工要求。因此采用結構形式簡單，易于控制施工高度的方法就顯得尤為重要，根據本工程的實際經驗，頂管工作井采用鋼結構圍護支撐體系，能有效解決工期緊、限高等問題，同時在頂管檢查井施工完成后，鋼結構可以回收再利用，大大節省了工程投資。為此，我們總結并編制了“鋼結構圍護支撐體系頂管工作井施工工法”。

Abstract： Traditional pipe jacking work well construction is generally to build a reinforced concrete sink well above the ground with a construction platform， after the sink well maintenance is completed， the sink is completed， and then the concrete is sealed back after completion of the sink. The process is numerous， and the precast maintenance sink time is long. The construction period of this project is only 2 months， and the construction period is tight; and the project is located in Hangzhou Xiaoshan International Airport， and the working position of the pipe jacking well is only more than 10 meters from the runway， so there are strict restrictions on the construction height， so the traditional sunk well construction method cannot meet the construction requirements of this project. Therefore， it is particularly important to adopt a method with a simple structural form and easy control of the construction height. According to the actual experience of this project， the steel pipe enclosure and support system adopts a steel structure enclosing and supporting system， which can effectively solve the problems of tight construction period and height limitation. After the construction of the inspection well is completed， the steel structure can be recycled and reused， which greatly saves the engineering investment. To this end， the "Construction Method of Jacking Working Well for Steel Structure Enclosure and Support System" have been summarized and compiled.

關鍵詞：鋼結構;頂管工作井;拉森鋼板樁

Key words： steel structure;pipe jacking working well;Larsen steel sheet pile

中圖分類號：U456.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）17-0126-03

1 ?工法特點

①本工法改變了傳統工作井（沉井）：地上預制→養護→下沉→封底的工藝流程，采用鋼結構圍護支撐體系：鋼板樁支護→鋼支撐及圍檁安裝→封底的工藝流程，省去了沉井預制養護下沉的時間，大大縮短了施工工期。②本工法施工是在地面以下作業，解決了沉井地面預制超高問題，能滿足飛行區不停航的施工要求。③鋼結構支撐體系在頂管檢查井施工完成后，可以回收再利用，大大節省了工程投資。

2 ?適用范圍

本工法適用于：①工期特別緊張，采取常規沉井施工方法，無法保證施工工期要求的工程。②機場飛行區等對高度嚴格限制地區，沉井地面預制高度不滿足不停航施工要求。③工程投資控制預算較低，需要降低成本的工程。

3 ?工藝原理

本工法先打設拉森鋼板樁形成工作井閉合框架結構，拉森鋼板樁既能用來擋水又能作為工作井基本承受外力的框架，鋼板樁完成后，根據工作井高度及相關受力計算，在工作井內部設置兩道鋼支撐圍檁體系以滿足工作井承受外部土壓力及水壓力等荷載作用，鋼支撐圍檁完成并經檢查符合要求后，再澆筑砼護底，整個工作井完成。詳見圖1平面圖、圖2剖面圖。

鋼結構支撐體系采用12mⅣ型拉森鋼板樁支護+H型鋼支撐及圍檁（400*400*13*21）結構，根據圖紙尺寸，制作鋼支撐及圍檁，并且編號，送于現場安裝，根據現場的支撐編號，拼接，鋼支撐及圍檁采用30噸履帶吊吊裝。鋼支撐及圍檁安裝完畢，對鋼支撐連接點進行復檢，經驗收合格，方可下一工序施工。（詳見圖3鋼結構支撐體系節點詳圖）

4 ?施工工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程

施工準備？陴拉森鋼板樁打設？陴井點降水？陴基坑開挖？陴及鋼支撐、圍檁拼裝？陴砼封底施工？陴頂管作業？陴檢查井施工？陴碎石回填及鋼結構拆除？陴鋼板樁拔除

4.2 操作要點

4.2.1 施工準備

①施工前應認真熟悉施工區域，地質條件，編制切實可行的施工方案及技術交底，明確施工方法和要求。②材料準備，確保質量、規格、類型符合施工要求。③施工放樣，鋼板樁打設前，用全站儀放出板樁打設位置。

4.2.2 拉森鋼板樁打設

拉森鋼板樁為長度12mⅣ型拉森鋼板樁，采用專用打樁機械打設，板樁間鎖扣相互扣緊。

在板樁運至現場在打設前，應對其進行檢查，板樁立面應平直，鎖扣符合標準，對鎖扣不合的進行修整合格再用。同時應將樁尖處的凹槽底部封閉，避免泥土擠入鎖扣應涂以黃油。

第一、二塊板樁打設位置和方向要確保精度，起導向板作用，每入土一米測量一次，板樁打設樁身發生傾斜時，用鋼絲繩拉住樁身，邊拉邊打，逐步邊打，逐步糾正，以上類推至打完所有樁。

4.2.3 井點降水

由于土層含淺水豐富，開挖前需要進行井點降水。延頂進方向設置深井，距離溝槽邊1.5米，該井點考慮鋼板樁深度影響降水效果并且保證降水效果在基坑底以下0.5米范圍外，特設置12米深井點。同時在開挖基坑前在基坑內范圍設置兩個深井井點，深9米，以加強基坑開挖時土質干燥。

4.2.4 基坑開挖及鋼支撐、圍檁拼裝

第一道鋼支撐完成后進行土方分層開挖，第一層開挖至第二道鋼支撐底，施工第二道鋼圍檁，架設第二道鋼支撐，第二層開挖至離設計基底高程約15～30cm后由人工開挖至基底。鋼結構支撐體系采用12mⅣ型拉森鋼板樁支護+H型鋼支撐及圍檁（400*400*13*21）結構，根據圖紙尺寸制作，配備鋼支撐及圍檁，并且編號，送于現場安裝，根據現場的支撐編號，拼接，鋼支撐及圍檁采用30噸履帶吊吊裝。鋼支撐及圍檁安裝完畢，對鋼支撐連接點進行復檢，經驗收合格，方可下一工序施工。

4.2.5 砼封底施工

當基坑開挖至離設計底部標高150～300mm厚的土方由人工清除，避免擾動地基。人工開挖至設計基底后，先澆筑一道10cm厚C20素砼墊層，待墊層砼強度達到要求后，再綁扎鋼筋，澆筑一道40cm厚C30P6砼底板，砼封底施工完成。

4.2.6 頂管作業

待鋼筋砼封底達到設計強度后，架設頂背墻，即可進入基坑內進行頂管作業，具體施工內容不再敘述。

4.2.7 檢查井施工

頂管作業完成后，根據預留插筋綁扎池壁鋼筋，支立模板，澆筑工作井內檢查井，具體施工同鋼筋混凝土結構做法。

4.2.8 碎石回填及鋼結構拆除

檢查井施工完成并達到設計強度后，檢查井四周分層夯實回填級配碎石，邊回填邊拆除相應部位鋼支撐及圍檁。

4.2.9 鋼板樁拔除

在全部地下工程完成并回填完成后進行板樁拔除。拔除時，可先用振動錘將鎖口震活，以減少互相間的粘附，然后用吊機、震動錘邊震動邊拔出每根樁;在個別拔不動的樁可先用振動錘震打下沉100～300mm，然后在用一臺卷揚機協助拔出板樁。

5 ?材料與設備

5.1 材料

鋼結構支撐體系制作所需的H型鋼、加勁板等均采用Q235鋼，其質量符合現行國家標準《碳素結構鋼》GBT/700的規定。

5.2 機具設備和勞動力

5.2.1 機具設備

①施工機具設備：履帶式打樁機、30T履帶吊、交直焊機、剪板機、火焰切割機、電動切割機、振動錘、卷揚機、潛水泵等。②檢測儀器：水準儀、全站儀、GPS、鋼卷尺、水平尺、角尺等。

5.2.2 勞動力

所需操作人員主要有：鋼結構加工及安裝工、焊工、電工、機操工、普工等，其中鋼結構加工及安裝工、焊工、電工、機操工等特殊工種必須持證上崗。

6 ?效益分析

本工法經過多個工程應用實踐，取得了較好的社會效益和經濟效益。

①本工法比較傳統沉井施工，減少了沉井預制、養護、下沉、砼封底等工序，簡化了工藝流程，大大加快了施工進度。②鋼支撐及圍檁安裝及焊接施工都在基坑內施工，避免了沉井地面制作高度超高，滿足如機場等對施工限高的要求，確保了安全。③通過工藝的簡化，節省了鋼筋砼沉井制作、下沉等費用，且鋼結構支撐體系在頂管檢查井施工完成后，可以回收再利用，大大節省了工程投資。

7 ?應用實例

杭州蕭山國際機場三期配套項目前期準備工程水系改造及臨時停車場工程Y2-Y3段頂管位于杭州蕭山國際機場3號道口進口約100m處。 工作井尺寸8.0m×5.0m×6.8m，工作井基底高程-1.8m，高于地下水位約1.0m，工作井鋼結構支撐體系采用12mⅣ型拉森鋼板樁支護+H型鋼支撐及圍檁（400*400*13*21）結構，頂管工程工期2個月，施工時段為2019年1月～3月。工期緊張，若采用沉井施工，沉井制作、養護及下沉就需要1.5個月時間。為加快工期和解決沉井制作超高問題，采用本工法進行頂管工作井施工，在12天內順利完成Y2頂管工作井的施工，為Y2-Y3頂管工程按期完成搶得了時間。工法應用受到了監理單位及業主單位的好評，未發生影響機場正常運行的安全事故，為整個工程順利完成奠定了基礎。

參考文獻：

[1]余彬泉，陳傳燦.頂管施工技術[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]夏明耀，曾進倫.地下工程設計施工手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2001.

[3]羅水新.頂管施工法的試驗研究[J].國外公路，1997，17（6）：52-55.