頂管工作井沉井施工的下沉控制及糾偏

施工縫.立面圖洞口井體底部標高圖1-1由于頂施工縫.立面圖洞口井體底部標高圖1-1由于頂圖1-2淺談沉井（頂管）工作井施工的主要控制要點林相忠【摘要】本文通過介紹廣州市南洲路污水主干管工程頂管沉井工作井的施工，說明頂管（沉井）工作井施工的幾個主要控制要點。【關鍵詞】頂管工作井沉井測量糾偏策略下沉控制工作井是頂管工程中極為重要的一部分，工作井的質(zhì)量直接影響到頂管施工的每一個環(huán)節(jié)，可以說一個好的工作井是頂管施工成敗的重要前提。通常工作井的施工方法有鋼板樁支護施工、人工挖空護壁施工、沉井施工等多種方法，根據(jù)不同的土質(zhì)環(huán)境，這些施工方法從成本、技術角度來說各有優(yōu)劣。而在面對深度大、并且有流沙及大量地下水等惡劣地下環(huán)境的時候，沉井施工相對來說就有它得天獨厚的技術優(yōu)勢了。一、工程概況廣州市南洲路污水主干管工程管道埋深均在8米左右，采用頂管工藝施工，因此工作井的深度達11米深，若工作井采用其他施工方法，不但成本高，而且技術難度大。因此該工程工作井采用沉井工藝施工。遵照設計圖紙及現(xiàn)場實際情況的要求，本工作井井體深度為11米，分為三節(jié)制作，根據(jù)現(xiàn)場施工條件，各節(jié)沉井施工縫均按照圖紙設計要求設置凹槽。井體混凝土標號為C25,工作井下沉至設計標高之后，采用C20混凝土封底，封底厚度為1.3米，之后制作工作井底板，底板采用C25鋼筋混凝土制作，厚度為0.45米。（沉井立面視圖如圖1-1）原地面標高二、沉井施工的工藝流程（如右：圖1-2）沉井工作井的施工過程，各道工序聯(lián)系緊密，管工作井采用沉井施工時，頂管的洞口通常采用預留，這樣可以避免沉井施工完成之后，耗費大量的人力物力開鑿洞口，但這也給沉井的下沉的深度控制提了更高的準確性要求，因此在沉井施工的整個過程中，首先必須對沉井施工進行測量控制與觀測，并在此基礎上做好沉井的下沉和糾偏工作。三、沉井施工的主要控制點1、測量控制與觀測A、沉井平面位置與標高的控制：在沉井四周的地面上設置縱橫十字控制線、水準基點進行控制。B、 沉井的垂直度的控制，是在井筒內(nèi)按4或8等分標出垂直線，以吊線錘對準下部標板進行控制。在挖土時隨時觀測垂直度，當線錘距離墨線大于50mm,或四面標高不一致時，則及時糾正。C、 沉井下沉的控制，通常在井壁上的兩側(cè)用白油漆或紅油漆畫出標尺，可采用水平尺或水準儀來觀測沉降。在沉井下沉中，加強平面位置、垂直度和標高（沉降值）的觀測，每班最少觀測兩次，并作好記錄，如有傾斜、位移和扭轉(zhuǎn)，應及時通知值班負責人，指揮操作負責人，及時糾偏，使偏差控制在允許范圍之內(nèi)。以上施工測量糾偏參照點應設置在不受沉井下沉影響的點位上，并派人經(jīng)常進行復核。2、沉井的下沉方法通常需等第一節(jié)沉井混凝土達到設計強度的100％之后，其上各節(jié)達到設計強度的70％以后，才允許下沉，下沉安全系數(shù)應大于1.15。工作井沉井下沉根據(jù)地下水位情況，沉井的下沉方法有排水下沉和不排水下沉兩種，A、排水下沉方法，采用抓斗挖土，先挖井內(nèi)中央的鍋底一一擴大鍋底的范圍和一定深B、不排水下沉方法，采用抓斗挖掘井底中央部分的土，使沉井形成鍋底，在砂類土中，一般當鍋底比刃腳低1?1.5米時，沉井即可靠自重下沉，而將刃腳下的土擠向中央鍋底，然后再由抓斗繼續(xù)抓土，沉井便可繼續(xù)下沉。若刃腳下的土不易向中央塌落，可配以射水管進行松土。3、沉井施工的糾偏策略與下沉控制沉井下沉過程中較容易出現(xiàn)沉降不均勻的情況，對于沉井下沉過程中發(fā)生偏差的情況，根據(jù)情況可采取以下措施及時進行下沉控制：①調(diào)整井內(nèi)的挖土量，對下沉較快的一側(cè)減少挖土，增加下沉慢的一側(cè)挖土量；②一旦沉井發(fā)生過大的偏差，并且經(jīng)過一段時間糾偏無效，已形成下沉的軌道，此時不可運用井內(nèi)調(diào)整挖土量的多少來糾偏，應該人為改變井外兩側(cè)的土壓力作用，改變其大小才能將沉井糾偏扶正，可以破壞井壁外的摩阻力，采用射水方式，用高壓水槍沖刷沉井高的一側(cè)土體，減阻后讓沉井高的一側(cè)下沉速率加快，低的一側(cè)在固有摩阻力作用下，下沉速率減慢來達到糾偏扶正沉井。③沉井高的一側(cè)頂面加外荷載壓重造成高的一側(cè)井壁下沉速率加快來達到糾偏扶正。④結(jié)合以上的方法可同時組合運用，也能有效的達到沉井糾偏扶正。⑤當采用排水挖土下沉時，需防止基底可能發(fā)生流砂、管涌、隆起。如果情況特殊一旦有流砂管涌和隆起的現(xiàn)象，可及時向沉井內(nèi)灌水壓重，不讓地下水自由流動帶動砂土涌流，消除流砂、管涌和隆起的現(xiàn)象，并適時采用不排水挖土下沉方法四、沉井下沉施工中常見問題、原因，及可采用的預防措施和處理方法常遇問題原因分析預防措施處理辦法沉井傾斜1、 沉井刃腳下的土軟硬不均勻。2、 沒有均勻挖土使井內(nèi)土面高差懸殊。3、 刃腳下掏空過多，沉井突然下沉，易產(chǎn)生傾斜。4、 刃腳一側(cè)被障礙物擱住，未及時發(fā)現(xiàn)和處理。5、 排水開挖時，井內(nèi)涌砂。6、 井外棄土或堆物，井上荷載本布不均勻，造成對井壁的偏壓。1、 加強下沉過程的觀測和資料分析，發(fā)現(xiàn)傾斜及時糾正。2、 在刃腳高的一側(cè)加強取土，低的一側(cè)少挖或不挖，待正位后均勻分層取土。3、 在刃腳較低的一側(cè)適當回填砂石或石塊，延緩下沉速度。4、 不排水下沉，在靠近刃腳低的一側(cè)適當回填砂石；在井外射水或開挖，增加偏心壓載以及施加水平外力沉井偏移1、 大多由于傾斜引起，當發(fā)生傾斜和糾正傾斜時，井身常向傾斜一側(cè)下部產(chǎn)生一個較大壓力，因而伴隨產(chǎn)生一定的位移，位移大小隨土質(zhì)情況及向一邊傾斜的次數(shù)而定。2、 測量定位發(fā)生差錯。1、 控制沉井不再向偏移方向傾斜；2、 有意使沉井向偏位的相反方向傾斜，當幾次傾斜糾正后，即可恢復到正確位置或有意使沉井向偏位的一方傾斜，然后沿傾斜方向下沉，直至刃腳處中心線與設計中線位置相吻合或接近時，再將傾斜糾正。3、 加強測量的檢查復核工作。沉井下沉過快1、 遇軟弱土層，土的耐壓強度小，使下沉速度超過挖土速度。2、 長期抽水或因砂的流動，使井壁與土之間的摩阻力減少3、 沉井外部土體液化1、 用木垛在定位墊架處給以支承，并重新調(diào)整挖土，在刃腳下不挖或部分不挖土。2、 將排水法下沉改為不排水法下沉，增加浮力。3、 在沉井井壁與土體間填粗糙材料，或?qū)⒕餐獾耐梁粚崳黾幽ψ枇?；如沉井外部的土液化發(fā)生虛坑時，可填碎石進行處理4、 減少每一節(jié)筒身高度，減輕沉井自重沉井下沉極慢或停止下沉1、 井壁與土體間摩阻力過大2、 沉井自重不夠，下沉系數(shù)過小3、 遇有障礙物1、 繼續(xù)澆灌砼增加自重或在沉井頂均勻加荷載2、 挖除刃腳下的土或在井內(nèi)進行第二層“鍋底”狀破土；3、 不排水下沉改為排水下沉，以減少浮力4、 井外壁用射水管沖刷周圍土減少摩阻力，射水管可埋在井壁砼內(nèi)，此法適用砂或砂類土5、 在井壁與土之間灌入觸變泥漿，降低摩阻力6、 清除障礙物

發(fā)生流砂1、 井內(nèi)“鍋底”開挖過深，井外松散土涌入井內(nèi)2、 井內(nèi)表面排水后，井外地下水動水壓力將土壓入井內(nèi)1、 若采用排水法下沉，水頭宜控制在1.5m?2m2、 挖土避免在刃腳下掏空，以防流砂大量涌入，中間挖土也不宜挖成“鍋底”形3、 加快下沉速度，加荷，快速穿過流砂層或增大切入砂層的深度4、 采用不排水法下沉，保證井內(nèi)水位不低于井外水位，避免涌入流砂沉井下沉遇到障礙物沉井下沉局部遇到大塊石頭、地下暗道、溝槽、管線、鋼筋、木樁、樹根等造成沉井擱置、懸掛1、 遇較小孤石，可將四周土掏空后取出；遇較大石塊、暗道、溝槽等，可用風炮擊破碎取出2、 不排水下沉，除打眼爆破外，可用射水管在孤石下面掏洞、取出。沉井超沉或欠沉1、 沉井封底時下沉尚未穩(wěn)定2、 測量有差錯1、 當沉井下沉至距設計標高以上1.5m?2m的終沉階段時，應加強下沉觀測，待8h的累計下沉不大于8mm時，沉井趨于穩(wěn)定，方可進行封底2、 加強測量工作，對測量標志應加固校核，測量數(shù)據(jù)須準確無誤五、結(jié)束語目前，為避免大規(guī)模的城市道路開挖，頂管施工已經(jīng)成為管道施工的一個主流趨勢，我們認識到沉井