污水管网顶管沉井专项施工技术应用

2022-12-21李书能

交通科技与管理 2022年23期

关键词：沉井顶管垫层

李书能

（中国水利水电第九工程局有限公司,贵州贵阳 550008）

0 引言

顶管施工技术施工过程中不会影响城市建筑，具有施工简便、施工难度与成本相对较低的优势，在建筑工程中广泛应用[1]。基于此，该文针对污水管网顶管沉井专项施工技术应用进行以下探讨。

1 工程概况

X项目位于石排镇，地处东莞市东北部，东江中下游南岸，东邻企石镇，南邻生态园，西邻茶山镇，北与惠州市博罗县隔江相望。镇中心距东莞市区20 km，南往深圳80 km，距广州70 km。东部快速路、省道S120（石排大道）、县道X195（石洲—石横大道）和东江大道是石排镇对外交通的主要道路。

2 污水管网顶管沉井专项施工技术应用分析

2.1 施工准备工作

在污水管网顶管沉井施工过程中，首先要做好准备工作，具体涉及地面与地下两部分内容。其中在地面准备工作中，首先要对用电、照明以及给排水设备进行配备，同时要考虑开挖工程，配置相应的土方运输设备[2]。针对污水管网施工环境，应该结合周边交通环境对现场进行布置，确保交通顺畅，不会受到施工的影响。在该工程建设中，考虑到施工过程中涉及部分地下施工，为了避免其对地上建筑物产生影响，项目部对施工方案进行了优化，缩短施工距离。在井坑周边布置了封锁区，并放置施工材料与设备。根据施工图纸在井上井下建立测量控制网。

在地下准备工作方面则要考虑顶进后背的坚固性，确保顶管效果达到要求。后背的顶力应该尽可能增加，考虑到施工过程中后背有坚固的后座墙，因此要在墙的上部使用垫木与钢板来平衡顶力[3]。对于无后座墙的位置，则选择土夯实的方法来处理，并用混凝土来固定放入土下的钢轨，将其作为后座力墙来使用，从而对顶力进行平衡。

2.2 施工工艺应用

2.2.1 工作井(接收井)施工

工作井采用沉井法进行施工，施工前需要对钢筋混凝土筒身进行预制，达到强度要求后开始工作井开挖。在放置筒身时，其自重会克服摩擦力持续下沉，达到设计标高后需要对其定位进行校正，然后封底，具体施工流程如图1所示。

图1 工作井施工示意图（单位：mm）

2.2.2 基础工程

基坑开挖工程主要涉及三部分内容，即测量放线、基坑开挖以及垫层处理。

在测量放线环节，施工人员首先要对图纸进行解读，了解地质条件，按照1.5 m来挖取沉井基坑中的土体，同样按照1.5 m来布置沉井刃脚外侧面与基坑边作业距离，按照1∶1进行放坡。在完成场地整理之后，采用测量仪器对沉井的中心坐标、轴线以及开挖边线等进行定位，并将测量成果上报监理单位验收。

在完成测量放线并进行验收后，进入到下道工序即土方开挖。根据工程实际情况，选择1.3 m的单斗挖机，同时安排施工人员辅助开挖作业。在开挖过程中，由于基坑底部出现了淤泥，此时需要采用人工清理的方式进行处理，提高基地的平整度与干燥度，同时还要将排水沟、集水井设置在基坑底，在雨季使用水泵将集水井中的水进行抽排，避免刃脚垫层因为积水而影响施工质量[4]。基坑中的积水以雨水为主，同时还有一部分地表水。针对此，应该采取基坑内部的止水与排水措施。具体操作为将C15混凝土铺设在基坑外地表，厚度为100 mm，从而对渗透的水向外引导，然后在坑外浇筑300 mm C10混凝土基础，并在上面布置排水沟。沟边用M5水泥砂浆砌灰砂砖240 mm厚，内侧与顶面比为1∶2.5，纵向坡度0.15%，排向附近河道内。

最后，基坑开挖完成后进行刃脚垫层施工。在沉井制作时，应该确保地基的承载力达到要求，并根据设计要求对地基进行处理。在该文选取的案例工程中，选择砂垫层与混凝土作为刃脚垫层来承载力的作用。在施工过程中，应该按照相应的计算依据来确定砂垫层厚度。结合项目实际情况，将厚度定为60 cm。在砂垫层施工过程中，选择水夯法施工并用平板式振捣器进行分层夯实。混凝土垫层也参考相关公式来确定，根据项目实际情况，设置100～150 mm厚的混凝土垫层，在浇筑过程中使用水平仪将其平整度控制在同一水平面。

2.2.3 架体与模板施工技术

架体施工主要分为两个部分，首先是立井筒内模和支架。根据工程图纸与实际情况，由于顶管沉井高度在6 m以上，因此如何控制混凝土浇筑成为一个重要技术点。具体应该分三次进行浇筑，内部模板的安装也要划分为三段。井筒模板选择钢模板与木模板相结合的形式，在施工过程中应该严格控制密封性。使用砖砌结构实施刃脚踏脚施工，踏脚的宽度与刃脚齐平。沉井内部的支撑体系采用空心钢管和对称支架的方式来提高架体的稳固性，从而保证内模整体稳定。

其次是立外模和支架，这道工序在钢筋绑扎之后进行。在施工过程中，采用φ16圆钢材质的穿心螺丝来固定井壁外侧模板，并将止水片设置在中间，利用两端的贴片来对井壁厚度进行控制。圆钢两端头上铰成螺纹，固定形式为螺钢帽，并在拆模时进行拆除，将外露的部分割掉。为了避免渗水，需要使用防水砂浆将割掉钢帽的位置抹平。在搭设外模支架时，必须强化其稳固性与支撑强度，确保在混凝土浇筑过程中避免形变，不会发生涨模、爆模现象。

2.2.4 钢筋混凝土技术应用

在该工程中，钢筋混凝土技术应用非常重要。根据项目实际情况，在钢筋施工过程中应该符合以下要求：保证钢筋表面的清洁度与平直度，不允许有局部弯折现象发生。在施工中需要调直盘圆钢筋，预制构件中的主筋的连接应采用焊接方式，并且抽样送检也要严格遵守规范要求；焊接或对焊钢筋时应该确保接头错开，确保其符合相关验收标准[5]。在钢筋绑扎作业中，需要使用铁丝来绑扎交叉位置，并采用电焊处理提高其牢固性。所有施工成果必须与图纸和设计要求相符。施工时使用支撑件来固定二层钢筋，将钢筋间距控制在设计范围内。在保护层控制方面，则要使用水泥砂浆垫块，其强度与标号应该与浇筑混凝土相同。通过设置垫块来错开钢筋与模板，从而提供保护层。完成钢筋绑扎之后，应报监理单位实施隐蔽验收，合格后进入外模施工工序。

模板、支架等通过验收后，即可开始混凝土浇筑。根据工程实际情况，采用泵送商品混凝土实施浇筑作业。在施工过程中在浇筑区域布置泵送软管，与浇筑面保持约1 m的作业距离，从而避免因振动而导致混凝土离析现象发生。混凝土浇筑前的验收，应该对各类预埋件以及孔洞等进行检查。混凝土的振捣作业采用插入式振捣器，遵循快插慢拔原则，并且避免与钢筋直接接触，避免因振捣原因造成混凝土离析。在振捣过程中，要安排作业人员对模板、钢筋等受力情况进行检查，避免跑模现象发生。在井身混凝土的浇筑施工中，分为工作井、接收井以及其他部位的浇筑。前两者浇筑高度达到6 m，因此浇筑也要按照2 m一段的方式进行划分。每一段混凝土的浇筑强度应该超过75%，才能够进入下一段浇筑作业，混凝土浇筑过程中也要应用分段振捣技术。作业人员应该在技术规范的指导下，对施工缝进行有效处理，避免后期施工缝出现渗水问题。在具体的施工中，应该采用凸缝的形式来设置施工缝。采用后浇方式，并且在浇筑过程中要对表面混凝土进行凿毛清理，采用12%的UEA砂浆座浆，然后按照规范要求浇筑第一层混凝土，可以使蜂窝问题得以规避，提高沉井施工质量。此外，混凝土浇筑的同时还要制备试块并送检，及时完成资料为后期检查提供指导。

2.2.5 养护及拆模应用

混凝土浇筑完成后，需要在第一时间采取养护管理措施，案例工程中采用的养护方法主要为覆盖塑料薄膜。在养护时施工人员持续浇水，保持混凝土表面湿度，由于此时混凝土强度不足，因此不能使用高水压的水泵进行养护。养护原则为混凝土表面时刻保持湿润状态，没有发白迹象，养护周期必须超过7 d。养护过程中，应该随时清理混凝土表面污染物，并且不能对强度不足的混凝土施加荷载。待混凝土达到一定强度后，即可进行模板的拆除作业。一般情况下混凝土浇筑完成3～4 d后即可进行拆模。拆模时首先拆除下部模板，然后依次往上进行拆除，拆除时还要对混凝土表面采取保护措施，避免其观感受到影响。此外，分段浇筑的混凝土在拆模时为了上部模板的拼接，需要将最后一排模板保留下来。

2.2.6 其他技术应用

在完成混凝土浇筑工作后，还需要对其他施工技术加以应用。如封砌作业、排水降水、垫层凿除等。完成上述工艺的过程中，应该对沉井的沉降情况进行观测。对沉井标高也要进行动态观测，使其下沉保持一个均匀的状态。在下沉过程中还要做好施工记录，在达到设计标高后，应该将表面杂物清理掉。如果土方存在超挖的情况，必须采用连砂石填充到设计标高，并及时排出井内的积水，为后续作业提供保障。整个施工过程都应该确保水泵抽排正常运行，严格按照降水要求对水位进行动态观测，确保垫层5与地下水位保持超过50 cm的距离。刃脚接触底板的混凝土面应该进行凿毛处理，清理掉浮浆并将石子露出，从而为后续浇筑混凝土能够与原有的混凝土充分结合到一起。如果8 h内沉井的下沉量在10 mm内，那么就可以对其进行封底处理。

素混凝土封底工艺。封底前，应确保井底内无积水、无流砂、无翻浆等现象。找平底部后，应连续全断面封底混凝土，即可在其上浇捣素混凝土封底。封底后要控制好平整度，确保地下水不会上冒。封底处理之后即可对底板钢筋进行绑扎。在绑扎作业中应该控制好上下两层的钢筋间距，确保刃脚与底板间的钢筋有效连接到一起。同时还要凿出掉在刃脚混凝土面的浮浆，直到看到石子，确保浇筑的底板混凝土与刃脚混凝土充分结合到一起。在浇筑完底板混凝土后，要在第一时间采取养护措施，不能有发白迹象，并且在高温天气下，还要对收缩裂缝加以控制，以此提高施工质量，确保深井后期使用功能得到发挥。

2.3 沉井施工问题及处理措施

2.3.1 偏位

在沉井施工中，受到多方面因素的影响可能会发生偏位。根据不同的问题，需要采取不同的处理措施。具体阐述如下：如果沉井下沉量过大，受到高重心的影响，井身会有倾斜的可能。在施工过程中，如果地基处理不当，出现软弱地基，那么深井也会有沉降不均匀的情况发生。此外，在制作沉井的过程中，如果刃脚与井壁的垂直度没有控制好，那么刃脚也无法为沉井制作提供指导，从而导致偏位。

在发生沉井偏移的情况时，应该采取以下预防与处理措施：首先，沉井制作的场地应该控制好平整度，并及时处理软弱地基。其次，对施工过程中各工序的质量进行严格把控，提高井壁的垂直度以及光滑度，确保其在规范允许范围内。此外，部分位置的刃脚过高，应该加大开挖量，使下沉速度提高。反之，刃脚过低的位置，则要减少开挖量，使下沉得以放缓，待井壁垂直度达到要求后，即可调整挖土量。

2.3.2 下沉过慢

沉降下沉速度偏慢，主要涉及以下几点因素：井壁的光滑度不足，导致土体摩擦力较大；沉井自重偏小，受到土体摩擦力的作用使得下沉速度降低；井内有障碍物影响下沉；在下沉过程中中止作业增加了侧向压力，从而导致下沉缓慢。

针对沉井下沉过慢问题，需要采取以下预防措施：对模板搭设、混凝土浇筑等作业质量加以控制，使井壁光滑度达到要求；在施工过程中严格遵守设计与图纸要求，确保下料精确；针对沉井的下沉系数偏低的情况，在开挖作业时应该保持连续性，不得停滞较长时间；将射水管埋设到井壁上，如果下沉速度偏低，就可以通过射水来帮助克服摩擦力；向井壁周围空隙中填充触变泥浆，并采取防止泥浆流失的措施，以减小井壁与土层之间的摩擦力[6]。

根据实际情况，可以采取以下措施来解决下沉过慢的问题：采用高压水枪向井壁四周射水以帮助下沉；如条件允许，适当降水，减小沉井自身浮力，来加重下沉；检查刃脚四周，看是否有坚硬物在刃脚下，若有，则及时清除；在沉井顶部安放大型铁块或其他重物，加大沉井下沉重力。