刘有余 温双银 吴明
中国市政工程中南设计研究总院有限公司 湖北省武汉市 430000
摘要：近年来，顶管技术由于其施工精度高，使用土质广，管径范围大，综合投资少有利于环保等特点，同时能穿越城市、村庄、水下等建筑物或障碍物广泛应用。供水管道、(雨)污水管道、长距离天燃气管道、中水回收等民生工程如采用以往开挖再覆土的方式，不仅会造成水土流失、环境破坏等，而且不经济，因而顶管工程技术成为发展的必要。
关键词：沉井顶管；施工技术；预防措施
1工程概况
1.1工程简介
某沉井顶管工程为上海临港新城重装备产业区一期市政配套工程D2道路Ⅱ标段排水工程的一部分，全长318.5m；沉井为C30钢筋混凝土，抗渗P6，管道为φ800mm的“F”形钢筋混凝土管。
1.2工程地质情况
拟建工程场地位于杭州湾北岸与长江河口南岸交会的南汇嘴地区，地貌类型为河口、砂嘴、砂岛相。D2路Ⅱ标段沿线现状以农田为主，部分区域分布有低层民宅，地势较平坦；道路沿线水系发达，分布有众多明浜及排水渠。
沉井顶管深度范围内的地基土主要由饱和黏性土、粉性土及砂土组成。
2产生施工难点、特点原因
2.1沉井下沉
1）沉箱很难下沉。由于本工程沉井深度范围内土壤由粘性土、粉土、砂土组成，砂土、淤泥质土、粉土层较厚，地下水位高，土壤含水量大，土质较不均匀，在下沉过程中可能会出现缓慢或困难下沉的现象。2）沉降引起偏差的原因。沉井下沉初期，井身入土不深，下沉阻力小，由于沉井上部仍在地面上，侧向土的约束作用很小，沉井容易发生偏移和倾斜，因此，应严格控制施工程序和深度，并对土壤进行均匀冲洗。在实践中，沉井不可能一直垂直均匀下沉。它每次下沉，就不可避免地倾斜。因此，当沉井继续冲土时，可以边冲边沉，边冲边沉。3）沉井超沉和快速下沉的原因。沉井后阶段，由于井底土层软弱，承载力低，井壁外土体液化，也可能出现超沉降问题。
2.2顶管
1）头部沉入和沉出隧道的原因。由于在下沉过程中进出口土体受到扰动，顶进头自重使进出口未加固，顶进头进出隧道时容易下沉。2）顶升机机头偏斜的原因。顶管机在出孔前，由于机体与导轨之间的摩擦力不足以抵抗刀盘扭矩的反作用而发生偏转。如果刀盘顺时针旋转，顶管机逆时针偏转；否则，则相反。顶管过程中，顶管头也会发生偏转，这往往涉及到整个顶管。这种偏斜主要是由于遇到软硬不均匀土层时形成的偏斜，是纠偏引起的。矫正频率越高，挠度越大。
3施工控制措施
3.1沉井制作与控制措施
1）沉井生产。所有沉井均制作三次，下沉一次。先浇切边，再上下两次浇井壁。2）防止地漏的施工措施。封底施工前，井底地下水应集中排干；认真组织现场施工，加强施工管理，确保井底混凝土振捣密实；安装排水钢管，外侧焊接止水带，清理钢管表面及泥浆，保证底部混凝土施工缝表面凿毛及清理质量。底板施工前，井底排水及时，排水钢管安装到位，施工缝处理得当，浇筑过程质量得到控制，底板施工后无渗漏。3）防止井壁渗漏的施工措施。施工过程中，要保证施工缝处理、止水带制作、安装质量；采取防止井壁混凝土缩缝的技术措施，优化配合比，合理选择水泥品种、外加剂和外加剂，加强湿养护，并适当降低强度等级和成型温度；保证模板支撑止水质量，混凝土浇筑后支撑不得转动；墙体制作时应保证混凝土振捣质量。井壁分段施工。每段施工前的材料、工艺预控措施和混凝土施工过程的质量保证，保证了井壁施工后无渗漏。
3.2沉井下沉与控制措施
3.2.1沉井下沉前准备
沉箱的混凝土强度必须达到设计强度的100%。下沉方法为一次性排水下沉。
3.2.2水力机械冲淤
施工过程中，利用井内高压水枪用液压机械设备将泥浆冲洗成泥浆，然后用泥浆泵将泥浆从井内抽出，泥浆通过排泥管道排入泥浆池。
3.2.3开挖与沉降
开挖顺序由内向外。先取内圈，再取外圈。根据下沉情况，将底槛下的泥土清除，最后形成由全刃脚支撑的大罐底，使沉箱安全下沉。
3.2.4预防下沉偏差施工措施
沉井下沉前，对施工队伍进行交底，明确安排专人加强沉井下沉过程的监控。切割刃的标高，每队每天至少测量一次，轴线位移每天测量一次。沉井每次下沉稳定后，应测量高差和中心位移。沉井下沉初期，每小时至少测量一次，必要时应连续观测，及时纠正偏差。在最终下沉阶段，应至少每小时测量一次，当沉井下沉接近设计标高时，应增加观测密度。
沉井初期下沉系数较大，应控制初期下沉，深度不深时尽量纠偏，达到要求后继续下沉；沉井纠偏应根据实测资料进行，沉井下沉过程中应做到频繁测量、频繁修正和缓慢修正。始终在较大倾斜位置的开始处检查沉井。
沉井变形的原因不仅是冲淤不均匀造成的，还与地层土质不均匀有关。采用非对称加重、非对称喷水、侧向力等措施对沉井进行矫直。
熟悉地质报告和现有地下结构的数据。有时由于沉井底部的障碍物，沉井可能会倾斜。此时应立即停止冲土，查明情况，然后根据具体情况采取不同措施排除障碍物。
沉井下沉采用边下沉边纠偏、有效冲土的方法，使沉井下沉过程中不产生大的倾斜，沉井按计划就位。
在下沉过程中，由于实施了事先制定的测量方案，控制好了初期沉降，并以测量数据指导纠偏施工，使下沉过程正常顺利，符合进度节点。
3.2.6预防超沉、下沉过快施工措施
如果下沉过快，在刃脚处少冲土或不冲土，下沉前沉井四周设置10根井点管降水，必要时可适当加密井点立管；现场预先放置刹车块与砾砂，在沉井即将至设计标高时放入刹车块并在刃脚处回填砾砂，夯实，以防超沉。
沉井外井点降水效果得以保证，以及阻沉措施及时，使得沉井均下沉至设计标高后顺利实现封底。
3.3顶管顶进与控制措施
3.3.1施工流程
机械设备到场及准备→洞口加固及井点降水→测定管洞口标高轴线→安装导轨→安装后座→吊装顶进机头→吊放管道→进洞顶进→顶管陆续顶进→顶管出洞→洞口止水封堵→井内设备吊出
3.3.2预防机头下沉的施工措施
采用旋喷桩进行进出口地基加固。一般情况下，进出口基础加固深度方向为管上下3米，长度方向为8米，宽度方向逐渐扩大梯形，平均宽度为7米，具体范围随管径和深度的变化而变化。
采用旋喷桩对隧道进出口进行一定面积和深度的加固，机头顺利进出隧道，不下沉。
3.3.3顶进头防偏施工措施
用顶轴主油缸和机头刀盘的旋转方向进行纠偏，并将纠偏定位板焊接在顶管机外壁上。
3.3.4防止顶管偏差的施工措施
顶管掘进机穿墙入土后，在掘进机尾部拼接特殊纠偏段。初始顶升应均匀开挖，控制初始偏差，并及时调整后座顶升合力中心，控制初始偏差，确保刀头初始状态稳定，轴线平直。
它主要是掘进机头部测量与校正的相互配合，校正是完成管道定线的主要手段。
采用频繁测量、频繁校正和小角度校正。纠正操作中严禁大起大落。顶管施工应按设计要求的轴线和坡度进行。
结论
综上所述，本文结合工程实例，研究了沉井施工技术在顶管工程中的应用，研究结果表明，在顶管工程施工中成功应用沉井施工技术，可有效避免进出洞周围出现土体流失导致周围路面及附近管线损坏的现象。在具体应用过程中，要根据沉井深度的不同，分节段制作沉井，并通过初步下沉和最终下沉相互结合的方式，为顶管工程顺利施工奠定坚实基础。
参考文献：
[1]望世雄，余翔.关于污水管线顶管施工中工作井的优化设计[J].中国水运（下半月），2018,18(12):221-222.
[2]江敏锋.大口径曲线顶管工程实例研究[J].建材与装饰，2018(45):116-117.
[3]贾永康.浅论沉井制作的钢筋施工工艺[J].中国资源综合利用，2018,36(10):187-189.
[4]张金花.基坑支护及顶管技术在市政排水管道工程中的应用[J].科技经济导刊，2018,26(29):68.