市政顶管工程沉井结构设计研究

李艳霞

中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 浙江 杭州 311122

随着国家经济的持续增长,城市建设获得高速发展,特别在“五水共治”的大背景下,各地水治理工作进行的如火如荼,使得市政工程的数量也在逐渐增多,为了保证城市正常的运转与功能效果的有效发挥,各种有特定作用的治理管道需求量在不断加大。但由于每个城市在规划之初路面设计较为复杂,为了保证施工进度施工单位往往会采用非开挖技术帮助实现相关的施工目标。作为其中的重点技术类型,顶管施工技术一直以来都是施工单位重点关注且在实际作业中被反复应用的技术种类,此技术在推进了施工进度的同时也获得了对应的工程效益。

1 顶管井结构方案

实际的市政工程往往具有地质条件复杂或者地下水位偏高等特性,这就加大了工程施工难度。因此在施工前应充分考虑到工程建设区域的水文情况与土层力学特性等。顶管井属于一种临时设施,在实际的作业中需要充分考虑到所在区域的地质情况与地下水分布等因素,并结合施工条件设计针对不同目标的结构,以满足所在区域基础工程的建设需求。工程建设中根据不同的条件因素所对应的顶管井结构也有所不同,实际作业应针对不同的工程特点确定对应的结构设计方案。

1.1 沉井结构 这种结构在实际工程应用中具有诸多优势,如刚度大、整体性好等,因此也是普遍使用的结构类型。但需要注意的是,由于各工程的特点不同,应用这种结构若是需要的深度较大,对应的应尽量缩小其内力,采取内撑方式用以维持整个工程的稳定性[1]。这样一来既能减小构建厚度,也能最大程度的提高工程建设质量。在结构设计与实际施工作业时,设计人员要充分对结构所在区域的各种因素进行考察,包括流砂或是涌水等特殊地质状况都需要将数据整理后进行详细分析。

1.2 地下连续墙 由于地下连续墙属于平面构件,因此在实际应用的过程中往往会出现多种问题,例如整体性差或是墙体在实际使用时发现变形或开裂等问题。因此,相关人员在确定应用这种结构时应设计合适的内撑或是增添平面环向加劲梁,帮助维持整个结构的应用稳定性。通常情况下这种结构的应用区域都是较深的顶管井中,有关这一结构的要求与周边地质情况分析应该尤其注意。

1.3 排桩结构 通常情况下施工单位若是在执行顶管井作业设计任务时,发现顶管井平面具有不规则与深度较大特点的时候首先考虑的就是排桩结构设计。而为了进一步强化结构稳定性并达到预先设计的施工效果,就应进一步完善相关的止水设计,例如摆喷或是旋喷等,这些设置能够有效避免地下水影响工程结构的问题。减少了施工时很多不必要的麻烦。

1.4 钢板桩 钢板桩结构设计具有诸多优势,包括整体造价低、施工速度快以及强度高等特点,是一种广泛应用与各个工程中的一种结构类型。但同样的,这种结构在应用时极其容易受到外部条件影响,包括地质条件与地下水位等。因此在实际设计施工时要注意钢板桩钢板的设置位置,应该将其打入到不透水层以提升工程建设质量。另外为了尽量避免工程建设过程中地下水对于操作的影响,需要进一步完善技术人员的止水设施安装工序。

1.5 型钢(搅拌桩复合结构) 此结构类型具有防水好、构造简单以及施工方便等诸多优点,应用范围十分广泛。这种结构的应用工序需要将型钢插入到水泥搅拌桩的墙体中,从而形成复合围护结构发挥出其应有的维持工程建设稳定性的作用。此结构不仅帮助维持了工程建设的有效性,另外作为具有临时性质的支护结构还具有反复应用的特性,有效降低了工程建设成本。但需要注意的是,由于这种结构在完成后需要拔出型钢,因此产生空隙是难免的,极容易使得土体发生变形。因此无论是设计人员还是施工人员都应该考虑到这一应用关键点,需要注意泥浆的注入环节,尽量避免土体变形问题发生。

2 沉井结构设计

以阜阳某区域市政工程项目为例,在进行顶管工程建设作业时想要进一步完善沉井结构,就需要注意以下两个部分的施工细节。

第一是沉井壁厚。设计方案中涉及到沉井壁厚的内容应该尤其注意,既要考虑到实际的工程建设特点,又要考虑到该区域对工程的抗渗性能要求,需要结合抗浮要求与下沉状况共同分析。

下沉需求考量要有沉井自身重量协助才能执行下沉作业设计任务的,但从实际的施工情况来看经常会有沉井重量不足的情况。因此这就涉及到了外力加重这一道工序,在设计之初就应该考虑到这种情况并确定好施加外力的程度,以提升作业开展的有效性。

在实际施工作业的过程中还应该针对区域的实际特点考虑到工程建设后的应用性能,包括抗渗性能与抗浮性能,为了尽量提升工程应用性能与使用效果,保证性能效果的完全体现是提升工程建设有效性的关键因素[2]。因此为了实现相关的项目目标,应持续加强沉井井体厚度优化,充分考虑到各种不确定因素对工程稳定性的影响。

第二是沉井施工的方法。在实际施工作业过程中施工人员需要结合工程的实际情况综合各种区域地质因素选择合适的沉井施工方法。当下最常用的沉井施工方法有两种,分别是排水下沉与不排水下沉。

排水下沉指的是针对渗水量不大且性质稳定的黏性土,又或者是渗水量虽然大,但排水速度同样很快的沙砾层;不排水下沉法在实际应用中又可以分为水利机械冲土下沉与水中取土下沉两个过程。在进行沉井下沉作业时往往需要挖土大约30厘米至40厘米,取土时要保持对称与均匀特点,从中部开始逐渐扩散到四周。取出的土方要尽量选择合适距离的地方进行堆积,以尽量减少土层对沉井的压力,保证工程建设质量。

结语

综上所述,顶管井结构施工需要根据不同情况选择不同的结构应用类型,包括沉井、地下连续墙、排桩、钢板桩以及型钢搅拌桩。对于市政结构来说,重要的是要保证工程的应用效果与整体结构的稳定性,这样才能保证效果的发挥、凸显出结构在对应特点区域中的应用优势。