市政頂管工程沉井結構設計要點及應用探討

張海濱

摘要：隨著我國城市化進程的不斷加快，市政工程建設規模在不斷的擴大，為了滿足城市各個功能需要，要配合大量的管道來保證城市的正常運行，其中頂管工程的應用較為廣泛，但是其中沉井結構式的難點問題較為突出，因此需要設計人員加強對現場情況進行分析，掌握沉井結構的設計要點融入創新思維，提高整體的設計效果。本文論述了市政頂管工程沉井結構的設計要點。

關鍵詞：市政頂管工程;沉井結構;結構設計;設計要點

在城市化建設中，頂管井為重要的臨時設施，具備的優勢為成本較低和施工周期較短，在市政工程中的應用較為廣泛。沉井為常見的頂管井類型，優勢為較強的深度以及高度，整體性能較為優良，但是在實際使用是結構存在者內力過大和沉井壁過厚的問題，影響整體的施工質量，所以在前期設計工作中需要掌握重要的設計要點，嚴格按照工程的標準和要求優化沉井結構設計方案。

一、市政頂管工程沉井結構的特點

在進行沉井結構設計之前，需要明確沉井結構的設計特點，為后續工作指明正確的方向。一般市政結構頂管工程中，沉井結構的高度和深度較大，具備較強的穩固性，在市政工程中的應用較多，但是這一結構也存在著一定的不足，例如在深度方面如果并沒有進行科學控制，那么會出現內部壓力過大的問題，影響頂管工程的施工質量。同時如果在類型選擇方面存在偏差，那么會和實際工程存在不匹配的問題，影響工程施工質量的提高。因此在實際管理時為了防止對后續施工的影響，在設計方案中要根據沉井結構的特點和后續運用時所存在的問題，優化整體設計方案，考慮不同的設計要點，做好各個因素之間的相互協調，從而使得沉井結構設計效果能夠得到全面的提升。在實際設計時要遵循我國的相關要求來完善整體的結構模式，貼合于頂管施工的標準，以此來提高整體的設計效果。

二、市政頂管工程沉井結構方案

沉井結構具備高度高和整體性較好的特點，也是當前市政工程中運用最為廣泛的結構類型，但是需要注意的是由于不同工程的差異性較為突出，沉井結構如果所需要的深度較高，那么要適當的縮小其中的內應力，并且以內部支撐的方式來維持整個工程的穩定性，避免出現較為嚴重的塌陷問題。在實際設計方案中要適當的減少厚度，從而保證工程的施工質量。另外還需要根據實際的施工情況進行區域內數值的深度分析，防止在后續施工中存在較嚴重的干擾因素，保證整體設計方案的科學性，尤其是要注意涌水和流沙等等，要在設計方案中設置與之匹配的優化策略，從而使整體設計效果能夠得到全面的提高，做好數據的詳細分析以及整理，完善整體的設計方案。

三、市政頂管工程沉井結構的設計要點

（一）重量和壁厚的設計

為了使沉井結構用優勢能夠得到全面凸顯，在實際設計時需要做好結構重量和壁厚的設計，為后續方案的優化奠定堅實的基礎。在沉井結構中要通過下沉的自重力達到良好的支撐效果，但是根據以往工作經驗可以看到下沉中經常會存在自重力超出預定值的問題，影響結構的正常使用，所以在實際設計時需要設計人員加強對外力的作用，保證施工的順利進行，可以在設計方案中先整合不同的數值，之后再考慮現場的實際應用情況，優化當前的設計方案，全面提高設備的應用效果。例如下沉深度要控制在10米左右，水平位移要為100毫米，并且水平位移小于下沉深度1%，嚴格按照這一數值來進行日常的設計，防止在后續使用時存在較為嚴重的干擾因素，而導致設備的應用功能無法得以凸顯。同時還要根據深度值來確定沉井的平面尺寸，在數值計算時要做好前期的試驗工作，避免對后續的應用造成一定影響，通過反復的推敲確定最佳的數值，不斷提高整體的設計效果，為后續施工奠定堅實的基礎。其次在進行結構設計時，要使沉井具備較強的下穩定性和抗浮性，例如下沉穩定系數要在0.8～0.9之間，如果沉井結構水位較高，那么要適當的增加下沉穩定系數，根據實際情況來進行精準性的確定，以此來完善整體的工作模式。在實際設計時需要參考其他的參數，并且考慮沉井結構本身自重和浮脫力的相關取值等等，以此來優化整體的設計方案。

（二）標高設計

在標高設計中要結合頂管工程沉井結構的使用需求，考慮結構本身的安全性，并且還要了解周邊的水位情況，保證設備的正常使用。例如標高要高出周邊水位的0.5米，防止在后續使用時存在地面水流入的問題。另外在非道路下結構頂標高設計時，要保證頂部標高大于地面的0.3米。在實際設計時需要根據現場的情況確定相對應的數值，并且做好科學的計算，防止對后續設備使用造成一定的影響。精準性的確定不同的細節性問題，逐漸提高整體的設計效果。

其次在標高設計時要使下身結構能夠具備一定的可靠性，采取圓形沉井排水下沉法時，要特別注意井內要保持無水的狀態中，防止在沉井時受到外部因素的影響而導致結構受損。需要先將沉井下沉至設計標高之后，再進行干封頂，以此來提高整體的設計效率。

（三）刃腳踏面標高設計

在這一部分設計時，首先要進行沉井結構沖刷強度的計算，使得深度能夠符合相關的要求，避免對后續的施工造成一定的影響。首先要充分的考慮沉井結構和其他部位之間的關系，了解滑移和抗傾覆對穩定性的影響，確定整體的數值，嚴格的按照沉井結構設計規程進行誤差的精準性計算，設置相應的彈性值，避免對后續的使用造成一定的影響。在整體結構設計時要預留出預定的標高誤差，全面提高整體的設計效果，以此來為后續的使用奠定堅實的基礎。其次，在實際設計時要先預估出結構標高，嚴格按照相關的要求以及標準作出科學的調整及優化，要符合實際的設計要求及標準，根據實際情況來確定基本性能數值，提高整體的設計效果。

（四）環向計算

在這一部分設計時要考慮周邊水土壓力的作用力對沉井抗拉應力的作用，優化相對的數值完善整體設計方案，從而使設計工作能夠具備較強的可靠性。如果工程使用大型圓形沉井的話，那么會受到外合作用的影響，導致受力出現不均勻的情況，因此在實際設計時需要加強對周邊組織情況的深入性分析，防止存在水土壓力過大的問題。在實際設計方案中要考慮下沉沉井的傾斜情況和主動土的壓力，摩擦較大時，那么土壓力差值也會較大，因此要適當的增加相對應的數值，例如將摩擦角控制在5度到10度之間，有效的完成土壓力值的計算工作。

（五）頂力計算

在實際計算時要嚴格的控制好工程的頂力，結合以往工作經驗分析影響結構穩定性的因素和影響頂管頂力參數的因素，例如頂進長度和頂徑阻力等等，在實際計算時要做好不同參數之間的科學協調，嚴格按照現場地質情況進行充分的計算，以此來提高最終設計的精準性。值得注意的是，在實際結構設計時，如果頂管頂立與規定值相比偏大，那么要在設計方案中適當的減小管道的頂尖阻力，避免對后續施工造成一定的影響。在計算時要更加靈活的考慮后續的施工要求，防止設計和施工存在相互脫離的問題，要降低后續施工難度，更加精準性的完成施工，全面的提高沉井結構的設計效果。

結束語：

在進行市政結構頂管工程沉井結構設計中需要嚴格遵循我國的相關標準和要求，按照實際來完善整體設計模式，將可靠性和安全性落實到不同工作環節中，計算出不同的指標，以此來設計出最佳的沉井結構設計方案。同時還要和實際情況進行相互的匹配，修正和改進設計方案中的內容，全面提高整體的設計效果，滿足沉井結構的應用要求。

參考文獻：

[1]潘迎，陳宇. 市政頂管工程沉井結構設計要點及應用探究[J]. 工程技術研究，2019（9）：189-190.

[2]范娜. 市政結構頂管工程沉井結構設計研究[J]. 價值工程，2019，038（031）：178-180.

[3]郝臣君，杜帥. 市政結構頂管工程沉井結構設計及工程實例分析[J]. 城市建筑，2017（2）：1.