浅谈顶管工作井的沉井法施工技术

浅谈顶管工作井的沉井法施工技术

张海龙

（中铁建大桥工程局集团第六工程有限公司，吉林 长春130031）

摘 要：本文通过介绍邯郸市南水北调配套工程穿越107国道的顶管工作井沉井施工过程，详细阐述沉井制作、下沉、混凝土封底等关键工作及注意事项。最终取得良好效果，也为今后类似顶管工作井施工提供可参考经验。关键词：测量控制；挖土下沉；控制纠偏；封底

1、工程概况

邯郸市南水北调配套工程白村口门输水管线穿越G107国道的顶管施工，需从G107国道东侧顶进56m，东侧设矩形混凝土工作井，井身尺寸长*宽*高为9m*10m*9m，墙厚50cm，底板厚80cm，混凝土等级C25W6F150。原设计工作井采用直坑，锚喷混凝土结合钢格栅、锚杆、圈梁的设计方案。经实际揭露开挖2m后发现边坡土体涌水量较大，稳定性差，基底软弱，无法达到原设计工作井的锚杆、锚喷施工条件，本工程距107国道及京广铁路较近，长时间的降低地下水极易造成国道的路基边坡滑塌、不均匀沉陷等危害，因此本工程采用沉井的施工方案。

2、施工流程

测量放样→首节钢筋绑扎→首节模板拼装→首节混凝土浇筑→养护→挖土下沉→预定标高→稳定下沉→第二节钢筋绑扎→第二节模板拼装→第二节混凝土浇筑→养护→挖土下沉→设计底标高→稳定下沉→浇筑垫层混凝土→底板钢筋绑扎→浇筑底板混凝土→养护。3、沉井施工方法与技术措施

3.1沉井的测量控制方法

（1）沉井平面位置与标高的控制：在沉井外部地面设置纵横十字中心线固定点，下沉过程中通过工人拉纵横十字线绳随时校核井身平面位置。在井身外壁顶部用墨斗弹出水平控制线，下沉过程中通过水准仪观测下沉量。

（2）沉井垂直度的控制：在井身每侧内壁作出两根垂直轴线的线坠5cm，或井身各边顶面标高不一致时挖土下沉时，随时观测井身的垂直度，当线坠底偏离墙面达3.2沉井内的明排水方法

，应该采取纠偏措施。

沉井施工过程中，在远离刃脚1.5m处挖一条0.5m深的排水明沟，并设置2个直径1m的集水坑，其深度比挖土面位深1m。明沟和集水坑的深度随沉井的挖土而不断加深，保证随时能起到汇集水流的作用3.3沉井制作方法与技术措施

。

沉井分两次制作，两次下沉，第一次采取明挖和下沉结合的方法，即在已揭露2m深的基础面上制作4.5m高井身，待井身混凝土达到设计强度后均匀对称的开挖井内土体，使其下沉4m；

第二次同样接高4.5m井身，待井身混凝土达到设计强度后开挖井内土体下沉至设计底高程，沉降稳定后，浇筑底板混凝土，底板钢筋植入沉井墙身，达到结合稳固。（1）刃脚支设形式

沉井的刃脚为楔形结构，制作前先采用水泥砂浆砌砖支设，垫座的主要作用是将上部沉井自重均匀分散传递给地基，使沉井制作过程中不会因受力不均而产生较大的不均匀沉降。楔形刃脚在下沉过程中会承受自重产生的竖向弯矩，因此在刃脚和井身连接处需配置加强钢筋，防止刃脚和井身连接处受拉产生破坏性裂缝。砖砌垫座同时作为刃脚模板。

（2）分节施工缝留置形式

第一节混凝土浇筑完成后，在混凝土顶面表面中心位置镶嵌一排宽和高分别为0.1m、0.15m的木方，长度与混凝土平面结构相同，待混凝土凝固后取出木方形成凹槽，施工缝的表面与井壁相垂直，防止纵轴线方向产生错动的剪力，确保上下两节井身间能够紧密结合。制作第一节纵向钢筋时，每根钢筋间隔高出第一节浇筑混凝土顶面0.5m、1.5m，用于第二节井身接高时钢筋连接，确保纵向受力钢筋焊接接头在同一连接区段内（35倍d）不超过50%的设计规定。（3）底板键槽的留置形式

封底混凝土厚度为0.8m。第一节井身混凝土浇筑前，把一根宽、高分别为0.15m、0.1m的木方紧贴在井身内壁模板上，长度为井身内侧尺寸，高度预留在底板设计中心高程位置，待混凝土浇筑完成后，取出木方用砌砖填塞，浇筑封底混凝土前拆除砖模。（4）管道进入口留置

预留洞口直径为DN2200，第一节井身混凝土浇筑前，在井身两侧留置管道进入口。长度为50cm（墙厚），薄钢板卷成进入口尺

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寸预埋进墙身，然后采用砌砖填充。待进行顶管施工时，凿除进入

口砖模。顶管施工完成后，采用高一级标号细石微膨胀混凝土填充管道与进入口空隙3.4沉井下沉的主要方法和措施

，确保振捣密实。

在混凝土强度完全达到设计强度等级后，拆除刃脚砖砌垫架，开始下沉工作。采用人工辅助长臂挖掘机开挖井内土体，从沉井中心向四周对称划分工作面，挖土时一定要按已划分好的工作面对称、分层、均匀地进行。先从沉井中心开始逐渐挖向四周，每层挖土厚度控制在0.5m左右，沿刃脚周围保留约1m左右的土堤，然后再沿沉井井壁每隔2m一段向刃脚方向逐层对称、均匀地削薄土层，每次削5~10cm厚，当刃脚下土层承受不住井身压力而破裂时，沉井便自动挤土下沉。

将井内挖出的土体及时通过自卸车外运，严禁堆放在沉井旁边，以防周围土压不均造成井身偏斜。

沉井在下沉至5m以内的深度前，要严格控制沉井的垂直度，否则继续下沉时很容易造成倾斜、偏移等问题，而且纠偏难度也会随着深度增加而增大。

沉井下沉到距离设计标高1.5m以内时，井内每层开挖深度控制在小于30cm。沉井下沉至离设计底标高10cm左右时应停止挖土，让沉井依靠自重逐渐下沉到位3.5沉井封底的主要方法

，以免造成超沉。

经每天测量观察，在8天内井身的累计下沉量不大于10mm后便可进行沉井封底施工。

（1）先修整井底基面，使其形成锅底形状，然后从刃脚边向井的中心挖出多条0.5m深的排水沟，沟内填碎石形成排水暗沟，在靠近中间处设两个1m深的集水井，井间用盲沟相互连通，井内插入Ø600mm管壁带孔眼的钢管，四周填充碎石，使排水沟的水流能够全部汇在集水井中，然后用高扬程潜水泵排出积水，保证井内的地下水位始终低于基底面0.5m。

（2）封底垫层材料为C20素混凝土，在刃脚下必须填充密实，保证井身不再下沉。封底垫层混凝土达到设计强度的50%后进行底板钢筋绑扎，在井身内壁底板厚度范围内凿毛并植筋，植筋的直径、间距同底板钢筋直径、间距，以确保底板与井身连接牢固。（3）浇筑底板混凝土时，要按规范分层、连续地进行，由四周向中心逐渐推进，分两层浇筑，每层厚度控制在40cm左右，并采用振动棒振捣密实。

（4）底板混凝土浇筑后应及时养护。在养护期内继续利用集水井进行排水，待底板混凝土强度达到70%后，再对两个集水井进行封堵处理，将井内水抽干，在钢管内迅速用干硬性的微膨胀混凝土进行堵塞并振捣密实。

4、注意事项

4.1、常见问题

下沉过程中可能会出现以下异常情况：沉井倾斜、沉井偏移、发生涌砂、下沉过快、下沉过慢等。

倾斜是在下沉过程中最常见问题，主要原因为没有均匀挖土使井内土面高差悬殊、沉井刃脚下的土质软硬不均匀、长期抽水导致井内一侧涌砂4.2预防措施

、刃脚一侧被障碍物搁住未及时发现等造成。

预防措施：在可能出现问题的地方应加强测量观察。下沉时注意对称均衡，开挖土层不宜一次过厚，保持沉井下沉速度，宜稳不宜快。遇到小块孤石时可将四周掏空后取出，遇到大块石用风镐击碎逐块取出。如果发现倾斜，调整开挖位置，从另一侧高处加强开挖深度，一直调整到井体平衡为止。

5、结束语

本工程工作井所处的位置地下水位较高，土层软弱，紧靠国道路基边缘。采用沉井法施工即避免了高水位软弱地层的大规模放坡开挖难题，又确保了107国道路基边坡的安全。该方法在特殊地质条件下与放坡开挖法相比，具有开挖量小、造价低、施工简便、安全可靠等显著优点，具有较强的适用性和经济效益，值得大规模推广应用。