工作井逆作法施工探讨

2015-03-24席伟，宋晖

东北水利水电 2015年1期

席伟，宋晖

（长春市水利勘测设计研究院，吉林长春130062）

1 概述

现代城市中由于地上物、占地条件等的限制，修筑较多的地下建筑物，一般会涉及各类工作井的施工。井式结构占地面积小、单体造价较低；主体部分的混凝土灌筑，质量较易保证，整体刚度亦较大，防水可靠，与明挖法相比，它对邻近建筑物的影响较小，目前应用较广。工作井的施工方法一般采用沉井法、逆作法等。

工作井逆作法施工是指进行地下结构施工时，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，采取从上而下依次开挖和构筑结构体的施工方法。工作井逆作法是一种比较成熟的施工方法，由于其施工顺序从上到下，因此该施工方法尤其适用于构筑物较为复杂，交叉建筑物较多的部位。

沉井法又称沉箱凿井法，这种施工是在不稳定含水地层掘进竖井时，在设计的井筒位置上预先制作一段井筒，井筒下端有刃脚，借井筒自重或略施外力使井筒下沉，从而将井筒内的岩土挖掘出来的施工方法，采取挖掘与下沉交相进行施工方式。与逆作法相比，从施工特点来看，沉井施工时对沉井的位置标高控制要求相当严格，尤其是在淤泥质土中很容易使沉井井身倾斜而不易纠正，不是沉不到位就是超沉，而且沉井较容易对周围土体产生扰动。

综上所述，对于地下构筑物较为复杂、交叉建筑物较多的部位，宜采用工作井逆作法；对于存在工程地质条件较差而且存在较多淤泥的不宜采用沉井法；其它对于场地受限不严且地质条件较好的工程，可考虑采用沉井法。

2 工程概况

某水库泄洪工程桩号0+940～0+924段为1座顶管工程的工作井和接收井，井为圆形断面，内径10 m，井底高程196.26 m，顶高程214.47 m。边墙厚1.0 m，底板厚1.4 m。

根据野外钻孔资料可知，该场地地层岩性主要由第四纪粘性土及底部泥岩组成。自上而下地层岩性为：黄土状粘土，层厚5 m；全风化泥岩、砂岩，层厚5.5 m；强风化泥岩、砂岩，层厚8.2 m；中等风化泥岩、砂岩，钻进厚度5 m。

通过结合场地工程地质和交通环境条件，根据周围已有建筑物、构筑物及拟建交叉建筑物的情况，采用了逆作法。

3 工作井逆作法施工

3.1 基坑支护

工作井围护结构采用钻孔灌注桩，防渗采用高压旋喷桩。圆井采用逆做法施工，分层开挖基坑，并依次施做箱体结构，利用圆形箱体结构作为围护结构内支撑。

3.2 施工工序

第一步，完成场地平整后，施作基坑两侧围护结构(含防渗结构)。第二步，开挖基坑至设计标高，凿除桩头并施工桩顶冠梁、挡土墙及顶部第一层箱体。第三步，待第一层箱体混凝土达到设计强度后，开挖基坑至第二层箱体施工设计标高，施工第二层箱体结构。重复上述顺序至第七步，施工第六层箱体结构。第八步，待第六层箱体混凝土达到设计强度后，开挖至基坑底部，施工底板及剩余箱体侧墙。顶管施做完成后，施工剩余部分顶板，待混凝土达到设计强度后回填顶板上方土体。

3.3 工作井逆作法施工方法

1）土方开挖

围护结构及桩顶冠梁施工完成后，从上至下开挖基坑并施做主体结构。挖土时严禁碰到灌注桩，开挖时的边缘控制在离灌注桩边缘50 cm处为宜。分节进行开挖，每节挖土深度定为1 m，当遇到淤泥或流砂时，可减少挖土深度，一般为0.5 m。

2）井壁钢筋绑扎

土方开挖人工修整完毕后，立即进行护壁钢筋绑扎。采用预先下料、井下绑扎的施工方法，绑扎时先将竖向钢筋打入土中，钢筋间距按设计要求，然后绑扎上水平横向钢筋。灌注桩与箱体之间空隙配钢筋网为φ8@200x200和C25网喷混凝土。

3）井壁模板安装

井壁模板由钢模拼装而成，板间用U形卡固定，沿模板底部打短钢筋桩加固，拼装中留一道接缝夹一根φ48钢管，以便拆模；必要时采用φ60钢管对顶支撑加固。

4）混凝土浇筑

井壁混凝土浇筑采用商品混凝土。利用导槽下送，混凝土应分层对称捣筑，防止模板侧移或跑模，每次分层厚度100～200 mm，人工捣实。接口处与上级护壁必须衔接良好，保证接口不漏水。

5）模板拆除

一般井壁钢模板拆除时间为24 h后，且下级护壁准备支模时，将上级护壁模板拆除，利用此模板浇注下级护壁。

重复上述工作，直至护壁制作完成，工作井开挖达到设计标高。

4 注意事项

对于工作井逆作法施工，由于其施工顺序是从上到下，该方法与沉井法相比，尤其注意井护壁的开挖，笔者总结了该施工的重点注意事项如下。

1）机械开挖土方前应参照地质报告，并做好开挖方案。在井内开挖时，不得采用爆破施工的方法，若遇到岩层时采用凿岩机破岩作业。

2）开挖基坑至设计标高，凿除桩头并施工桩顶冠梁、挡土墙及顶部第一层箱体，混凝土应连续一体浇筑；完成第一节后，从第二节开始，拱墙土方应分段逐层开挖，水平方向分为4段施工，垂直方向一般土层中的每层高度为1 000 mm，在不利地质区段每层高度不宜大于500 mm，下挖速度应视井壁的安全情况而定。

3）上道拱墙合拢且混凝土强度达到设计强度的90%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，因上道拱圈失去支撑而导致破坏。上下2道拱墙竖向施工缝应错开，错开距离不宜少于2 m。拱墙施工应连续作业，每道拱墙施工时间不超过36 h。

4）施工期间应密切留意天气预报。如果预报有台风暴雨应暂停施工，施工人员及设备撤离现场，并在支护基坑面上覆盖蓬布以免塌方，同时增加监测次数，如临时回填或在坡脚增加堆载等，做好相应的措施，防止滑坡，基坑内配备逃生软梯，遇紧急事故时第一要务是保证人员的安全。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，并开泵抽水，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。

5）逆作法要重视井的监测工作。应设置好的监测点，进行对水平位移监测、邻近建筑物构筑物的变形监测、地下水位监测、土体竖向变形监测等。现场必须有专人负责观测地质、帷幕桩的稳定性、止水效果及护壁的变化，以及地下水渗漏情况，发现异常，立即组织疏散作业人员，并及时分其是库漠屯控制区域，地处嫩江流域最北端，此现象更为明显。受此影响，库漠屯流域预报成果误差评定时段，选取6月下旬至预报结束。

5 分析评价

分析图1和表1，2及统计数据，可以得出以下结论。

5.1 库漠屯流域

1）非冻土期间，洪水总量预报精度高。6月20日至8月5日，预报洪水总量7.4亿m3，实测洪水总量7.27亿m3，预报相对误差1.8%，方案产流结果符合流域实际情况。

2）洪峰流量预报精度合格。模型检验评定期间，流域内共出现2次较大洪峰，平均洪峰流量预报误差为9.75%，最大预报误差11.26%，最小预报误差8.23%，预报结果均合格。

3）峰现时间预报精度较高，2次峰现时间平均预报误差为0.5 d，预报结果均合格。

5.2 柳家屯流域

1）洪水总量预报精度高。5月5日至8月5日，预报洪水总量15.18亿m3，实测洪水总量15.27亿m3，预报相对误差0.6%，方案产流结果符合流域实际情况。

2）洪峰流量预报精度高。预报过程中共出现4次较大洪峰，平均洪峰流量预报误差为2.9%，最大预报误差5.49%，最小预报误差0.65%，预报结果均合格。

3）峰现时间预报精度较高，4次峰现时间平均预报误差为0.75 d，预报结果均合格。

5.3 科后流域

1）洪水总量预报精度高。5月1日至8月5日，预报洪水总量5.71亿m3，实测洪水总量5.84亿m3，预报相对误差2.2%。

2）洪峰流量预报精度高。预报过程中共出现4次较大洪峰，平均洪峰流量预报误差为2.3%。

3）峰现时间预报精度一般，后期出现预报不合格现象。

针对峰现时间预报精度不高的现象，对场次洪水相应降水情况进行了细致分析。其中0531次、0710次洪水相应降水分布均匀，属于全流域型降水过程。0727次、0804次洪水相应降雨分布靠近流域上游，导致洪水汇流时间长，峰现时间晚。针对7月20日之后，场次降水分布主要分布在流域上游的特点，改进预报作业方式。由于预报软件整个时段使用一套参数，无法针对不同场次降雨进行人工修正，因此计划利用excel电子表格编写新安江模型（调试中）。