顶管工作井逆作法与沉井法施工的适用条件及有关方面探讨
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【摘要】本文结合猎德三期污水处理系统厂外管网车陂涌区域土建工程的工作井施工，对顶管工作井的逆作法与沉井法施工的适用地质条件，以及两种方法在施工中的有关注意方面进行探讨，以进一步分析这两种施工方法的区别，为顶管工作井施工方法的选取提供参考指导。
【关键词】顶管工作井逆作法；沉井法施工；
引言
顶管工作井逆作法施工是指进行地下结构施工时，对基坑不架设临时支撑，而是利用结构本身来作为挡土墙，同时作为支撑，采取从上而下依次开挖和构筑结构体的施工方法，显然逆作法的施工顺序与顺作法施工顺序是相反。而沉井法又称沉箱凿井法（shaft sinking bycaisson method），这种施工是在不稳定含水地层掘进竖井时，于设计的井筒位置上预先制作一段井筒，井筒下端有刃脚，借井筒自重或略施外力使井筒下沉，将井筒内的岩石挖掘出的施工方法，采取挖掘与下沉交相进行施工方式，直到井筒穿过不稳定地层。
1 逆作法与沉井法适用条件
顶管工作井逆作法以及沉井法的施工特点来看，顶管工作井逆作法是一种比较成熟的施工方法，由于其施工顺序从上到下，因此该施工方法尤其适用于地下管线较为复杂，无法进行大开挖沉井施工的地段。而与逆作法相比，沉井法施工需要占用较大的施工场地，因此尤其不适用于场地受限制的工程中，否则将影响周围交通。同时从沉井法的施工特点来看，沉井施工时对沉井的位置标高控制要求等相当严格，尤其是在在淤泥质土中很容易使沉井井身倾斜而不易纠正，不是沉不到位就是超沉。而且沉井较容易对周围土体产生扰动，在整个下沉过程中，最大影响范围约是沉井深度的1~3倍，如图1所示，因此对于工作井周围构筑物离沉井边距离小于该扰动范围时就不易选用沉井法。
图1沉井对周围土体的扰动影响范围
综上所述，总结了顶管工作井逆作法以及沉井法的适用条件如下，可供施工时选取采用。
1.1 对于地下管线较为复杂的，而且无法进行大开挖沉井施工的地段宜采用顶管工作井逆作法；
1.2 对于场地不受限制的工程且地质条件较好的工程，可考虑采用沉井法；
1.3 对于存在工程地质条件较差而且存在较多淤泥的不宜采用沉井法。
2 工程概况
本工程项目为广东珠江三角洲环境项目（I期）猎德三期污水处理系统厂外管网车陂涌区域土建工程的合同项目。本工程的施工均用到逆作法以及沉井法。通过结合场地工程地质和交通环境条件，在道路及周围有建筑物、构筑物、管线复杂的地方采用了逆作法，在施工面允许及地质条件较好的地段则采用了沉井法施工。下面将结合工作井施工情况，对工作井采用逆作法以及沉井法施工时的有关注意问题作进一步的阐述与分析。
3 顶管工作井逆作法施工
对于顶管工作井逆作法施工，由于其施工顺序是从上到下，因此其方法与沉井法的相比，尤其注意井护壁的开挖，笔者总结了该施工的重点注意事项如下：
3.1 井护壁第一节挖深约1.0m，则安装井壁钢模板，浇筑井壁混凝土、井口圈梁混凝土；完成第一节后，从第二段开始，拱墙土方应分段逐层开挖，拱墙水平方向分为4段施工，垂直方向每段长度不大于1米循环。即挖好每一节土后接着浇筑下一节混凝土井壁；一般土层中每节高度为1000mm，在不利地质区段每节高度不宜大于500mm，下挖速度应视井壁的安全情况而定；施工时应先开挖拱墙位置土方。待拱墙完成闭合后且混凝土强度达80%以上强度后才能大面积开挖拱墙后土方，施工期间应注意施工安全，应在36小时内将拱圈闭合。
3.2 为保证井的垂直度每浇筑三节的井壁校核井中心位置及垂直度一次，拱轴线沿曲率半径方向误差不超过±40mm，不平整度不大于50mm。
3.3 上道拱墙合拢且混凝土强度达到设计强度的90%以上后，才可进行下道拱墙的施工；下道拱圈应采用分段跳挖施工，防止开挖下道拱圈时，使上道拱圈失去支撑而导致破坏。上下两道拱墙竖向施工缝应错开，错开距离不宜少于2m。拱墙施工应连续作业，每道拱墙施工时间不超过36小时，折模时间要须混凝土渗速凝剂的效果和气温而定，一般需24h以上方可拆除模板。
3.4 施工期间应密切留意天气预报，如果报告有台风暴雨应暂停施工。如施工期间遇一般小雨，已开挖的拱墙位置应用编织布遮盖，并开泵抽水，避免雨水长时间浸泡沟槽。若发现变形较大应用碎石回填拱脚已开挖部分。
3.5 逆作法要重视井的监测工作，为此应设置好的监测点，作好井的水平位移监测、邻近建筑物构筑物的变形监测、地下水位监测、土体竖向变形监测等。
3.6 如果施工时发现地质情况与勘察资料相差较大，应立即会同业主、监理、设计等单位工同协商解决。
4 工作井沉井法施工
4.1 沉井下沉注意事项
与逆作法相比，沉井主要是通过下沉井筒，因此沉井的下沉是沉井法施工的关键技术要点，总结其注意事项主要有：
4.1.1 沉井的下沉随沉井入土深度、地质情况、沉井大小、形状、施工机具设备能力及施工方法等情况各异。根据本项工程的具体情况，若采用沉井法施工则拟定的平均综合下沉进度为0.9m/d。
4.1.2 下沉时，取土对称进行，而且必须先清理隔墙下的砖模以及垫层，之后均匀对称地逐步向刃脚分层进行，除为纠正沉井偏斜外，不采取偏除土偏压重，以免沉井发生偏斜。
4.1.3 为防止下沉时产生较大的偏斜，根据土质情况、沉井大小、入土深度等，控制井内除土深度及井孔间底面高差。
4.1.4 下沉中随时掌握土层变化情况，分析和检验土壤阻力与沉井重量关系，调整除土下沉方法、控制其除土部位及除土量，使沉井均匀平稳地下沉。
4.1.5 在下沉过程中，经常作好底面标高、下沉量、倾斜和位移的测量工作。随时注意纠正沉井的偏斜，并观测沉井周围地面塌陷和开裂情况，以便采取相应措施。
4.1.6 沉井下沉到设计标高以上1m左右时，控制井内除土量，注意调平沉井，避免沉井发生突然大量下沉或大的偏斜，造成难以按标准下沉至设计标高。
4.2 对于沉井突沉、不沉或超沉的处理
沉井要按正常速度下沉，不要过快也不过慢，要防止由于挖土过快或地质骤变，或下雨井内积水过多等使下沉失控，产生突然过大的下沉，发生突沉不仅井壁受力不均容易开裂破坏，还可能会造成安全事故。预防措施是：首先了解土层情况做到心中有数，其次控制挖土速度，再有准备好备用水泵，及时排除井内积水。一旦发生突沉。可立即在刃脚斜面回填土。
当沉井不沉时要及时了解地质情况，如地质无异常情况可考虑在沉井上压载，也可在沉井外用水冲刷，减少井壁摩擦阻力。
当沉井下沉有超过设计标高的趋势时，为防止超沉，除需在刃脚下垫块石和刃脚斜面下回填砂砾等措施以控制下沉外，在沉井制作之前，还可预先在底板下注入水泥浆，其厚度为3m左右，顶部标高在刃脚踏面标高以上50cm，既起到防止超沉作用，又起到隔水封底作用。
为了有效保证沉井下沉质量，可以在沉井外壁两侧用白铅油画出标尺，用水平尺或水准仪来观测沉降。沉井下沉中应加强位置、垂直度和标高（沉降值）的观测，并做好记录，使偏差控制在允许范围以内，如图2所示。