2中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 310041
摘要：本文结合茅洲河流域综合治理截污次支管工程的就顶管施工过程中的工作井沉井法与逆作法的施工工艺以及适用条件进行探讨，为工作井施工方法的选取提供参考指导。
关键词：自重下沉 内衬施工 适用条件
引言
随着我国经济建设的高速发展，城镇化的提高以及人民群众对生态环境的重要性的注重，城镇生活污水的收集与处理已迫在眉睫。在国家的大力支持下，地下管道雨污分流治理建设活动在全国遍地开花，工作井沉井法与逆作法的应用也日趋成熟。接触从事本行业的队伍也愈发的庞大，为了一线从事人员对顶管工作井沉井法与逆作井法施工有个更好的了解，促进行业的发展，以及在顶管过程中工作井沉井法与逆作法的选取有个更直观的判断。本文特结合茅洲河流域综合治理截污次支管工程的工作井施工进行探讨。
1、概述
1.1沉井法
沉井法又称沉箱凿井法，是先在地表制作一个下端带有刃脚的混凝土井筒，待达到强度后，在井壁的围护下从井内不断的挖土，利用井筒的自重，使沉井逐渐下沉，直至预定高程。在达到预定设计标高后，再进行封底浇筑，构筑内部结构。
由于本工程沉井井高均在3m～9m，为方便施工以及安全考虑，本工程沉井采用分层制作与下沉交替的施工方法。施工过程如图1.1所示。
图1.1沉井下沉开挖图
1.2逆作法
逆作法是一种对基坑不架设临时支撑，而是利用结构本身来作为挡土墙，同时作为支撑（为提高安全系数，近年来多采用先在开挖前进行由几排咬合的水泥搅拌桩或高压旋喷桩的筒体结构的施工），再自上而下分层开挖，并进行内侧砖砌或钢筋混凝土内衬，形成一个稳固的地下结构的施工方法。如图1.2所示。
图1.2逆作井下沉施工
2、沉井法与逆作法施工工艺
2.1沉井法施工工艺
（1）施工方法
沉井一般可分为制作和下沉两个过程。根据不同情况和条件（如沉井高度、地基承载力、施工机械设备等），沉井可采取一次制作（灌筑），一次下沉；分段制作、接高，一次下沉；或制作与下沉交替进行。也有在陆上制作，浮运至水中沉放地点后下沉和接高的浮式沉井施工。
为了将沉井重量扩散到更大的面积上，避免沉井倾斜或不均匀沉降而产生裂缝，对于大型沉井，当表土地基承载力很低时，于制作第一段沉井前，应在地基表面铺设砂垫层，并沿井壁周边刃脚下铺设承垫木。在沉井下沉之前，应分区、依次、对称、同步地将承垫木抽除。
沉井的下沉方法视沉井所穿过的土层和水文地质条件而定。一般分为排水下沉和不排水下沉两种。当土质透水性很小或涌水量不大时，可采用排水（或不灌水）下沉；在沉井穿过涌水量较大的亚砂土或砂层时，为了防止砂子涌入井中影响施工，则采用不排水（或灌水）下沉。下沉时常采用抓斗或水力机械等方法取土。
（2）施工步骤
场地平整→铺垫木、制作底节沉井→拆模养护→均匀开挖下沉沉井，底节沉井下沉完毕→浇筑第二节沉井→继续开挖下沉并接筑下一节井壁→下沉至设计标高→清基→沉井封底处理→施工井内设计和封顶等。
（3）施工注意事项
①沉井的下沉随沉井入土深度、地质情况、施工机具设备能力及施工方法等情况各异。地质条件较好的井位可适当的加大下沉量，地质条件差的可适当减缓下沉量。如条件允许宜采用机械取土。
②下沉时，取土对称进行，而且必须先清理隔墙下的砖模以及垫层，之后均匀对称地逐步向刃脚分层进行，除为纠正沉井偏斜外，不采取偏除土偏压重，以免沉井发生偏斜。取土时应由沉井中间开始逐渐向四周挖土，每层挖土厚0.4～0.5m。
③在下沉过程中，经常作好底面标高、下沉量、倾斜和位移的测量工作。随时注意纠正沉井的偏斜，并观测沉井周围地面塌陷和开裂情况，以便采取相应措施。
④沉井下沉到设计标高以上1m左右时，控制井内除土量，注意调平沉井，避免沉井发生突然大量下沉或大的偏斜，造成难以按标准下沉至设计标高。
2.2逆作法施工工艺
（1）施工方法
逆作井一般可分为制作和下沉两个过程，但与沉井不同的是逆作井制作与下沉两个过程交替进行。制作一层，待达到强度，掏挖下一层。
（2）施工步骤
场地平整→放线定位、打水泥搅拌桩→井底注浆→第一节井芯土方开挖→第一节钢筋绑扎、立模→第一节浇筑及→拆模养护→第二节井芯土方开挖（重复开挖、钢筋绑扎、立模、浇筑、拆模、养护的过程直至设计标高）→浇筑底板混凝土。
（3）施工注意事项
①井护壁开挖深度每次不宜大于1.5m，如遇细砂、粉砂、流砂层则每挖0.3m～0.5m浇筑一次。
②为保证井的垂直度每浇筑三节的井壁校核井中心位置及垂直度一次，拱轴线沿曲率半径方向误差不超过±40mm，不平整度不大于50mm。
③上道拱墙混凝土强度达到设计强度的70%以上后，才可进行下道拱墙的施工；下道拱圈应采用分段跳挖施工，防止开挖下道拱圈时，使上道拱圈失去支撑而导致破坏。上下两道拱墙竖向施工缝应错开，错开距离不宜少于2m。拱墙施工应连续作业，每道拱墙施工时间不超过36小时，折模时间要须混凝土渗速凝剂的效果和气温而定，一般需24h以上方可拆除模板。
④施工期间应密切留意天气预报，如遇恶劣天气应暂停施工。如施工期间遇一般小雨，已开挖的拱墙位置应用编织布遮盖，并用泵抽水，避免雨水长时间浸泡沟槽。若发现变形较大应用碎石回填拱脚已开挖部分。
3、沉井法与逆作法适用条件及选择
3.1沉井法与逆作井法适用条件
①地下管线复杂的地区且无法进行大开挖的工程宜采用逆作井法；②沉井法在施工过程中容易对周围土体产生扰动，在整个下沉过程中最大影响范围是沉井深度的1～3倍，所以工作井周围建筑物里沉井井边距离小于扰动范围时不宜选沉井法；③沉井法需占用较大的施工场地，对于场地受限制的工程不宜选沉井法；④由于沉井在施工过程中易发生倾斜，纠偏效果不明显，所以对工作井洞口标高控制要求较高时，宜选逆作法；⑤对于深度在3～8m的工作井，沉井法施工工期需要35-40天左右，而采用逆作法施工整个施工工期仅需要25天左右，对于深度超过8m工作井则沉井法用时较少；⑥逆作法施工节约钢筋、混凝土用量，工程造价较沉井法相应降低5%-10%左右。
3.2工程实例分析
图3：霄边大道平面布置图
3.1.1工程概况
霄边大道为南北走向，全长351m，车道单侧宽15m，两侧均为五金材料批发门面，中间为花卉市场。霄边大道日常车流量较大，多为小型货车，其中东侧又较西侧车流量大。东侧管道埋深6～7m，管径1000mm；西侧管道埋深4～5m，管径600mm。东侧道路设计井位9座；西侧道路设计井位14座。
3.1.2工作井选择
①工作井施工对建筑物的影响应尽量降低。由于东侧道路管线靠近多层民用建筑，而西侧道路的花卉市场均为单层厂棚结构，所以工作井的施工选择对东侧的影响较大。从对构筑物的影响方面来看，东侧宜选用逆作法施工。
②本段工作接收井尺寸7000×4000或Ø4500，围挡宽度7.5m左右，路面剩余通车宽度仅为6m左右，东侧道路地理位置较西侧好，车流量主要集中在东侧道路，交通压力较大，疏导困难。从对交通影响方面来看，东侧宜选用逆作法，缩小施工场地。
③根据地质剖面资料显示东侧道路从上至下依次为压实填土（厚度1～2m）、淤泥（厚度在2～3m）、全风化花岗岩，淤泥厚度自北往南逐渐加深；西侧道路从上至下依次为压实填土（厚度1～3m）、淤泥（厚度超过2～5m）、砂质黏土。很明显东侧道路的地质条件较好。东侧道路的全风化岩石不利于沉井的下沉作业，固东侧道路宜选择逆作法，西侧选用沉井法施工。
④通信、电力及地下不明管线的影响。根据前期物探资料以及社区管线交底，得知东侧道路下有电力管线以及不明箱涵。鉴于逆作法与沉井法施工工艺的不同，宜选用逆作法施工。
综合以上因素结合工程施工成本以及工期等影响因素，在实际施工中东侧道路有逆作井8座、沉井1座（XB39），西侧有逆座井0座、沉井14座。
4、结语
每个工程的地质、交通以及施工条件都不相同，所以对于相应的工作井形式的选择也个不相同，应因地制宜结合其使用条件，综合考虑。
参考文献：
[1]《沉井在工程中的应用》 周文杰 安徽建筑
[2]《茅洲河流域综合治理霄边排渠截污次支管工程施工图》
[3]《沉井设计与施工》 段良策、殷奇 同济大学出版社
[4]《水电水利工程沉井施工技术规程》 DL/T 5702-2014
论文作者:邹小强1,喻周2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/18
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