考察珠海某工地沉井和顶管施工现场的技术总结
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摘要：本文详细介绍了某深井沉井和长距离顶管现场考察和技术交流过程，从而总结出此类特殊工程的施工技术要点和难点，并从工程造价控制的角度分析了影响造价的主要因素。
关键词：深井沉井长距离顶管 施工技术造价确定
中图分类号：TE245文献标识码： A
2011年12月10日，集团公司组织设计、监理和造价公司等一行15人现场考察了珠海某工地DN1600顶管穿江工程，通过施工进展情况介绍，沉井和顶管施工技术交流，现场实地踏勘、拍照、询问和相关案例总结交流等环节全面了解了沉井顶管施工的情况。在考察学习过程中，大家还分别从设计、监理、施工和造价等不同角度求证各自在专业工作中的疑惑，以弥补欠缺，增强工作自信心，同时加强了归纳总结，触类旁通，在类似的复杂工程中学以致用。下面，主要从合理确定沉井顶管施工造价的角度讲述本次参观学习的详细情况和心得体会。
一、工程概况
该工程由顶坑、DN1600顶管和接收坑三部分组成。顶坑为圆形，外径为16.5m，壁厚为1m/1.3m，顶坑深度约30m；顶管长度980m，材质为钢管，待顶管施工完毕后，管内敷设DN700塑料管，作为近期污水收集管道；接收坑外径9.6m，深度20多米。目前，顶坑已经施工完毕，顶管施工长度达200多米。
施工费用方面，顶坑、接收坑实体工程费用约550万元，沉井和刃脚处旋喷桩等施工措施费用超过600万元，DN1600顶管约1万元/m，合计施工费用约2500万元。
二、沉井顶管施工的技术要点和难点
1、本次沉井顶管施工工序为：
测量放线围挡挖顶管坑上部土方铺设工作坑坑底分节制作沉井沉井下沉封底导轨，顶管后背安装顶进设备安装下管挖土顶进测量校对接口处理。
在上述工序中，接收坑应在顶管过江前施工完毕，以便确定接收坑预留孔洞位置，保证顶管顺利及时顶进接收坑中。
2、顶坑和接收坑都采用沉井的方法施工，顶坑施工前先进行了两圈旋喷桩施工，一圈在沉井的外圈，主要起稳固周边土体的作用，桩底深度高于刃脚约10m，另一圈在刃脚的下方，桩底深度低于刃脚9m，桩顶高于刃脚一定高度，起到增大土体承载力的作用，防止沉井到达设计标高后因下部土体承载力不够而继续下沉。
3、沉井施工分为排水下沉（干沉）和不排水下沉（湿沉）两种方式，由此碰到的问题是排水后封底和水下封底两种情况。通常排水下沉施工难度小，易于控制下沉速度、纠正水平标高、便于封底和保证封底质量，但是需要充分考虑排水的难度和排水降水费用的高低。相反，不排水下沉尽管能节约降水、排水费用，但是施工难度相对较大，不便于控制施工进度和水平度，水下封底时难度也大，封底效果不佳。
4、顶管口径为DN1600mm，长度980m穿越江底，顶管中间不另设工作坑，如此长距离大口径的顶管显然需要克服很多技术难题。据施工方项目经理介绍，本工程最关键的技术问题有两个：一是如何保证顶管有足够的顶力，在碰到不利地质条件和障碍物时也能顺利前进，不至于因顶力不足而前功尽弃，损失惨重。另外就是如何保证顶管到达接收坑时偏差可控，并顺利进入接收坑中。针对上述难点，施工方有针对性的采取了相应措施，如间隔200m设置中继间，确保阻力增大时管道仍有足够顶力前进。另外，在顶进过程中实时监测、纠偏，将误差控制在±20cm以内，保证在管道过江后顺利进入预留DN2000孔洞的接收井内。
5、关于中继间的安拆。中继间是长距离顶管施工的关键设置，起分段克服摩阻力的作用，中继间的选用型式和设置数目直接影响着顶管的施工质量和顶进速度，关系长距离顶管的成败和整个投资。施工单位本次顶管预计设置4-5个中继间，间距约200m，每个DN1600mm中继间安拆及使用费约2.5-2.8万元。
6、钢管防腐要求。本次顶管的外防腐还是采用常规的环氧煤沥青和玻璃纤维布，做法同常规敷设的钢管，内防腐没有用水泥砂浆内涂，而是刷的防腐漆。施工方项目经理介绍，钢管每节2m，现场焊接成8m/段吊入沉井内顶进，管道的中间段在顶进时防腐层摩擦损坏的程度不大，薄弱环节在沉井内管道相连的焊接部分。
7、我们在现场还关注到沉井脚手架搭设，池壁对拉止水螺栓设置，预留孔封堵板，顶管后座设置，沉井内顶管轨道，临时用电、通风、供水、排泥设施，泥浆池设置，预制沉井盖梁，履带式起重机械等。
三、本实例值得类似水厂取水泵房和引水管道工程借鉴之处
在实地踏勘现场，充分熟悉施工过程之后，我们以类似水厂取水泵房及原水引水管道设计施工为案例，进行了详细和深入的交流。讨论的具体问题有：
1、紧邻长江边的取水泵房是采用干沉还是湿沉？
2、是否需要考虑排桩支护和刃脚下土体加固？采用何种桩型？
3、是否需要降水和设置止水帷幕？
4、DN1200引水钢管能否采用顶管方式施工？
5、取水泵房能否作为原水管道的顶坑？
6、顶管伸入江心处覆土深度有何要求？
7、顶管工具头能否从江底取出，如何取出？
8、取水头部水下施工技术要点和施工机械？
施工方对上述问题一一发表了自己的看法，并结合实例论证了方案的可实施性。而这些问题不仅是设计和施工中需要充分考虑的，更重要的是能有效指导如何合理确定相应的施工费用。
四、沉井顶管施工中合理确定造价应考虑的主要问题
通过本次深入全面的实地考察，并结合以前做过和接触过的类似工程，现将沉井顶管施工中合理确定造价的要点、难点总结如下：
1、熟悉沉井的适用条件，判断何时采用沉井施工估算指标进行前期估算工作。沉井施工的适用条件为：（1）上部荷载较大，而表层地基土的承载力不足，扩大基础开挖工作量大以及支撑困难，但在一定深度下有好的持力层，采用沉井基础与其它深基础相比较，经济上较为合理时；（2）在山区河流中，土质虽好，但冲刷大或河中有较大卵石不便桩基础施工时；（3）岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深；采用扩大基础施工围堰制作有困难时。
2、确定沉井的下沉方式。沉井施工分排水下沉和不排水下沉两种，一般根据场地的现场条件，地质水文情况结合现场施工条件确定。排水下沉需要在沉井四周布置井点降水和排水明沟，通过降水排水将地下水降低到沉井底板以下，这样不仅易于沉井施工，还可以做底板垫层，并进行干封底。不排水下沉是采用水力机械冲土下沉，达到设计标高后进行水下浇筑混凝土封底。
3、分析沉井施工相关的技术措施费。沉井排水下沉时，需考虑井点降水、抽排水费，土方开挖的垂直运输费等；沉井不排水下沉时，需考虑泥浆池建造和污泥处置费，水下浇筑混凝土增加费等。
另外，沉井施工相关的措施还有压重助沉措施，垂直运输机械场外运输、安拆及使用费，沉井桩支护和刃脚下土体加固费等。
4、掌握顶管的适用条件，区分顶管与非开挖牵管施工的不同之处，并根据不同的施工方式，收集、整理相应管材和管径的造价指标。
顶管和非开挖牵引管施工情况对比表如下：
顶管和非开挖牵引管施工情况对比表
施工方式 顶管 非开挖牵引管
工作井 顶进井、接收井 无
挖掘机械类型 手掘式、挤压式、泥水平衡式、三段两铰型水力挖土式、多刀盘土压平衡式 定向钻机
适用条件 适用于粘土、较稳定的砂性土层和淤泥质土层，单次顶距长，顶进效率高、质量好 适用于管径不大于800mm，自重较轻，垂直标高要求不高的管线施工中
常用管材 钢管、混凝土管 塑料管、钢管
常用管径 DN800—4500 ≤DN800
单次最大施工距离 1500m 200m
5、确定顶管中继间数目。长距离顶管施工中，需考虑设置中继间增大顶力，克服摩阻力。造价工作中，可按间距70-200m设置，间距长短根据后背顶力大小、地质条件、施工单位经验和技术实力、安全系数、工期要求等因素综合考虑。
6、压浆处理费。在道路下施工的顶管工程，为保证路基稳定，顶管结束后应及时对管体四周的缝隙充填水泥砂浆，使其密实坚固，通常第一注浆孔设在距首节管7.5m左右,依次每3m设置一个注浆孔。另外，在沉井预留的顶管入口外一定范围内也应考虑压力注浆费用。
7、单次顶管较长时，还需计列触变泥浆减阻费用。为增加单次顶管长度或者减少顶管顶力，可注入触变泥浆减少管道与土体的摩阻力。常见做法为按管道直径的大小确定注浆孔数目，每个断面可设置3～5个，采用活塞泵或螺杆泵输送泥浆。