污水管網(wǎng)頂管沉井專項施工技術(shù)應(yīng)用

李書能

（中國水利水電第九工程局有限公司,貴州 貴陽 550008）

0 引言

頂管施工技術(shù)施工過程中不會影響城市建筑，具有施工簡便、施工難度與成本相對較低的優(yōu)勢，在建筑工程中廣泛應(yīng)用[1]。基于此，該文針對污水管網(wǎng)頂管沉井專項施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行以下探討。

1 工程概況

X項目位于石排鎮(zhèn)，地處東莞市東北部，東江中下游南岸，東鄰企石鎮(zhèn)，南鄰生態(tài)園，西鄰茶山鎮(zhèn)，北與惠州市博羅縣隔江相望。鎮(zhèn)中心距東莞市區(qū)20 km，南往深圳80 km，距廣州70 km。東部快速路、省道S120（石排大道）、縣道X195（石洲—石橫大道）和東江大道是石排鎮(zhèn)對外交通的主要道路。

2 污水管網(wǎng)頂管沉井專項施工技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 施工準(zhǔn)備工作

在污水管網(wǎng)頂管沉井施工過程中，首先要做好準(zhǔn)備工作，具體涉及地面與地下兩部分內(nèi)容。其中在地面準(zhǔn)備工作中，首先要對用電、照明以及給排水設(shè)備進(jìn)行配備，同時要考慮開挖工程，配置相應(yīng)的土方運(yùn)輸設(shè)備[2]。針對污水管網(wǎng)施工環(huán)境，應(yīng)該結(jié)合周邊交通環(huán)境對現(xiàn)場進(jìn)行布置，確保交通順暢，不會受到施工的影響。在該工程建設(shè)中，考慮到施工過程中涉及部分地下施工，為了避免其對地上建筑物產(chǎn)生影響，項目部對施工方案進(jìn)行了優(yōu)化，縮短施工距離。在井坑周邊布置了封鎖區(qū)，并放置施工材料與設(shè)備。根據(jù)施工圖紙在井上井下建立測量控制網(wǎng)。

在地下準(zhǔn)備工作方面則要考慮頂進(jìn)后背的堅固性，確保頂管效果達(dá)到要求。后背的頂力應(yīng)該盡可能增加，考慮到施工過程中后背有堅固的后座墻，因此要在墻的上部使用墊木與鋼板來平衡頂力[3]。對于無后座墻的位置，則選擇土夯實的方法來處理，并用混凝土來固定放入土下的鋼軌，將其作為后座力墻來使用，從而對頂力進(jìn)行平衡。

2.2 施工工藝應(yīng)用

2.2.1 工作井(接收井)施工

工作井采用沉井法進(jìn)行施工，施工前需要對鋼筋混凝土筒身進(jìn)行預(yù)制，達(dá)到強(qiáng)度要求后開始工作井開挖。在放置筒身時，其自重會克服摩擦力持續(xù)下沉，達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后需要對其定位進(jìn)行校正，然后封底，具體施工流程如圖1所示。

圖1 工作井施工示意圖（單位：mm）

2.2.2 基礎(chǔ)工程

基坑開挖工程主要涉及三部分內(nèi)容，即測量放線、基坑開挖以及墊層處理。

在測量放線環(huán)節(jié)，施工人員首先要對圖紙進(jìn)行解讀，了解地質(zhì)條件，按照1.5 m來挖取沉井基坑中的土體，同樣按照1.5 m來布置沉井刃腳外側(cè)面與基坑邊作業(yè)距離，按照1∶1進(jìn)行放坡。在完成場地整理之后，采用測量儀器對沉井的中心坐標(biāo)、軸線以及開挖邊線等進(jìn)行定位，并將測量成果上報監(jiān)理單位驗收。

在完成測量放線并進(jìn)行驗收后，進(jìn)入到下道工序即土方開挖。根據(jù)工程實際情況，選擇1.3 m的單斗挖機(jī)，同時安排施工人員輔助開挖作業(yè)。在開挖過程中，由于基坑底部出現(xiàn)了淤泥，此時需要采用人工清理的方式進(jìn)行處理，提高基地的平整度與干燥度，同時還要將排水溝、集水井設(shè)置在基坑底，在雨季使用水泵將集水井中的水進(jìn)行抽排，避免刃腳墊層因為積水而影響施工質(zhì)量[4]。基坑中的積水以雨水為主，同時還有一部分地表水。針對此，應(yīng)該采取基坑內(nèi)部的止水與排水措施。具體操作為將C15混凝土鋪設(shè)在基坑外地表，厚度為100 mm，從而對滲透的水向外引導(dǎo)，然后在坑外澆筑300 mm C10混凝土基礎(chǔ)，并在上面布置排水溝。溝邊用M5水泥砂漿砌灰砂磚240 mm厚，內(nèi)側(cè)與頂面比為1∶2.5，縱向坡度0.15%，排向附近河道內(nèi)。

最后，基坑開挖完成后進(jìn)行刃腳墊層施工。在沉井制作時，應(yīng)該確保地基的承載力達(dá)到要求，并根據(jù)設(shè)計要求對地基進(jìn)行處理。在該文選取的案例工程中，選擇砂墊層與混凝土作為刃腳墊層來承載力的作用。在施工過程中，應(yīng)該按照相應(yīng)的計算依據(jù)來確定砂墊層厚度。結(jié)合項目實際情況，將厚度定為60 cm。在砂墊層施工過程中，選擇水夯法施工并用平板式振搗器進(jìn)行分層夯實。混凝土墊層也參考相關(guān)公式來確定，根據(jù)項目實際情況，設(shè)置100～150 mm厚的混凝土墊層，在澆筑過程中使用水平儀將其平整度控制在同一水平面。

2.2.3 架體與模板施工技術(shù)

架體施工主要分為兩個部分，首先是立井筒內(nèi)模和支架。根據(jù)工程圖紙與實際情況，由于頂管沉井高度在6 m以上，因此如何控制混凝土澆筑成為一個重要技術(shù)點。具體應(yīng)該分三次進(jìn)行澆筑，內(nèi)部模板的安裝也要劃分為三段。井筒模板選擇鋼模板與木模板相結(jié)合的形式，在施工過程中應(yīng)該嚴(yán)格控制密封性。使用磚砌結(jié)構(gòu)實施刃腳踏腳施工，踏腳的寬度與刃腳齊平。沉井內(nèi)部的支撐體系采用空心鋼管和對稱支架的方式來提高架體的穩(wěn)固性，從而保證內(nèi)模整體穩(wěn)定。

其次是立外模和支架，這道工序在鋼筋綁扎之后進(jìn)行。在施工過程中，采用φ16圓鋼材質(zhì)的穿心螺絲來固定井壁外側(cè)模板，并將止水片設(shè)置在中間，利用兩端的貼片來對井壁厚度進(jìn)行控制。圓鋼兩端頭上鉸成螺紋，固定形式為螺鋼帽，并在拆模時進(jìn)行拆除，將外露的部分割掉。為了避免滲水，需要使用防水砂漿將割掉鋼帽的位置抹平。在搭設(shè)外模支架時，必須強(qiáng)化其穩(wěn)固性與支撐強(qiáng)度，確保在混凝土澆筑過程中避免形變，不會發(fā)生漲模、爆模現(xiàn)象。

2.2.4 鋼筋混凝土技術(shù)應(yīng)用

在該工程中，鋼筋混凝土技術(shù)應(yīng)用非常重要。根據(jù)項目實際情況，在鋼筋施工過程中應(yīng)該符合以下要求：保證鋼筋表面的清潔度與平直度，不允許有局部彎折現(xiàn)象發(fā)生。在施工中需要調(diào)直盤圓鋼筋，預(yù)制構(gòu)件中的主筋的連接應(yīng)采用焊接方式，并且抽樣送檢也要嚴(yán)格遵守規(guī)范要求；焊接或?qū)镐摻顣r應(yīng)該確保接頭錯開，確保其符合相關(guān)驗收標(biāo)準(zhǔn)[5]。在鋼筋綁扎作業(yè)中，需要使用鐵絲來綁扎交叉位置，并采用電焊處理提高其牢固性。所有施工成果必須與圖紙和設(shè)計要求相符。施工時使用支撐件來固定二層鋼筋，將鋼筋間距控制在設(shè)計范圍內(nèi)。在保護(hù)層控制方面，則要使用水泥砂漿墊塊，其強(qiáng)度與標(biāo)號應(yīng)該與澆筑混凝土相同。通過設(shè)置墊塊來錯開鋼筋與模板，從而提供保護(hù)層。完成鋼筋綁扎之后，應(yīng)報監(jiān)理單位實施隱蔽驗收，合格后進(jìn)入外模施工工序。

模板、支架等通過驗收后，即可開始混凝土澆筑。根據(jù)工程實際情況，采用泵送商品混凝土實施澆筑作業(yè)。在施工過程中在澆筑區(qū)域布置泵送軟管，與澆筑面保持約1 m的作業(yè)距離，從而避免因振動而導(dǎo)致混凝土離析現(xiàn)象發(fā)生。混凝土澆筑前的驗收，應(yīng)該對各類預(yù)埋件以及孔洞等進(jìn)行檢查。混凝土的振搗作業(yè)采用插入式振搗器，遵循快插慢拔原則，并且避免與鋼筋直接接觸，避免因振搗原因造成混凝土離析。在振搗過程中，要安排作業(yè)人員對模板、鋼筋等受力情況進(jìn)行檢查，避免跑模現(xiàn)象發(fā)生。在井身混凝土的澆筑施工中，分為工作井、接收井以及其他部位的澆筑。前兩者澆筑高度達(dá)到6 m，因此澆筑也要按照2 m一段的方式進(jìn)行劃分。每一段混凝土的澆筑強(qiáng)度應(yīng)該超過75%，才能夠進(jìn)入下一段澆筑作業(yè)，混凝土澆筑過程中也要應(yīng)用分段振搗技術(shù)。作業(yè)人員應(yīng)該在技術(shù)規(guī)范的指導(dǎo)下，對施工縫進(jìn)行有效處理，避免后期施工縫出現(xiàn)滲水問題。在具體的施工中，應(yīng)該采用凸縫的形式來設(shè)置施工縫。采用后澆方式，并且在澆筑過程中要對表面混凝土進(jìn)行鑿毛清理，采用12%的UEA砂漿座漿，然后按照規(guī)范要求澆筑第一層混凝土，可以使蜂窩問題得以規(guī)避，提高沉井施工質(zhì)量。此外，混凝土澆筑的同時還要制備試塊并送檢，及時完成資料為后期檢查提供指導(dǎo)。

2.2.5 養(yǎng)護(hù)及拆模應(yīng)用

混凝土澆筑完成后，需要在第一時間采取養(yǎng)護(hù)管理措施，案例工程中采用的養(yǎng)護(hù)方法主要為覆蓋塑料薄膜。在養(yǎng)護(hù)時施工人員持續(xù)澆水，保持混凝土表面濕度，由于此時混凝土強(qiáng)度不足，因此不能使用高水壓的水泵進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)原則為混凝土表面時刻保持濕潤狀態(tài)，沒有發(fā)白跡象，養(yǎng)護(hù)周期必須超過7 d。養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)該隨時清理混凝土表面污染物，并且不能對強(qiáng)度不足的混凝土施加荷載。待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，即可進(jìn)行模板的拆除作業(yè)。一般情況下混凝土澆筑完成3～4 d后即可進(jìn)行拆模。拆模時首先拆除下部模板，然后依次往上進(jìn)行拆除，拆除時還要對混凝土表面采取保護(hù)措施，避免其觀感受到影響。此外，分段澆筑的混凝土在拆模時為了上部模板的拼接，需要將最后一排模板保留下來。

2.2.6 其他技術(shù)應(yīng)用

在完成混凝土澆筑工作后，還需要對其他施工技術(shù)加以應(yīng)用。如封砌作業(yè)、排水降水、墊層鑿除等。完成上述工藝的過程中，應(yīng)該對沉井的沉降情況進(jìn)行觀測。對沉井標(biāo)高也要進(jìn)行動態(tài)觀測，使其下沉保持一個均勻的狀態(tài)。在下沉過程中還要做好施工記錄，在達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后，應(yīng)該將表面雜物清理掉。如果土方存在超挖的情況，必須采用連砂石填充到設(shè)計標(biāo)高，并及時排出井內(nèi)的積水，為后續(xù)作業(yè)提供保障。整個施工過程都應(yīng)該確保水泵抽排正常運(yùn)行，嚴(yán)格按照降水要求對水位進(jìn)行動態(tài)觀測，確保墊層5與地下水位保持超過50 cm的距離。刃腳接觸底板的混凝土面應(yīng)該進(jìn)行鑿毛處理，清理掉浮漿并將石子露出，從而為后續(xù)澆筑混凝土能夠與原有的混凝土充分結(jié)合到一起。如果8 h內(nèi)沉井的下沉量在10 mm內(nèi)，那么就可以對其進(jìn)行封底處理。

素混凝土封底工藝。封底前，應(yīng)確保井底內(nèi)無積水、無流砂、無翻漿等現(xiàn)象。找平底部后，應(yīng)連續(xù)全斷面封底混凝土，即可在其上澆搗素混凝土封底。封底后要控制好平整度，確保地下水不會上冒。封底處理之后即可對底板鋼筋進(jìn)行綁扎。在綁扎作業(yè)中應(yīng)該控制好上下兩層的鋼筋間距，確保刃腳與底板間的鋼筋有效連接到一起。同時還要鑿出掉在刃腳混凝土面的浮漿，直到看到石子，確保澆筑的底板混凝土與刃腳混凝土充分結(jié)合到一起。在澆筑完底板混凝土后，要在第一時間采取養(yǎng)護(hù)措施，不能有發(fā)白跡象，并且在高溫天氣下，還要對收縮裂縫加以控制，以此提高施工質(zhì)量，確保深井后期使用功能得到發(fā)揮。

2.3 沉井施工問題及處理措施

2.3.1 偏位

在沉井施工中，受到多方面因素的影響可能會發(fā)生偏位。根據(jù)不同的問題，需要采取不同的處理措施。具體闡述如下：如果沉井下沉量過大，受到高重心的影響，井身會有傾斜的可能。在施工過程中，如果地基處理不當(dāng)，出現(xiàn)軟弱地基，那么深井也會有沉降不均勻的情況發(fā)生。此外，在制作沉井的過程中，如果刃腳與井壁的垂直度沒有控制好，那么刃腳也無法為沉井制作提供指導(dǎo)，從而導(dǎo)致偏位。

在發(fā)生沉井偏移的情況時，應(yīng)該采取以下預(yù)防與處理措施：首先，沉井制作的場地應(yīng)該控制好平整度，并及時處理軟弱地基。其次，對施工過程中各工序的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，提高井壁的垂直度以及光滑度，確保其在規(guī)范允許范圍內(nèi)。此外，部分位置的刃腳過高，應(yīng)該加大開挖量，使下沉速度提高。反之，刃腳過低的位置，則要減少開挖量，使下沉得以放緩，待井壁垂直度達(dá)到要求后，即可調(diào)整挖土量。

2.3.2 下沉過慢

沉降下沉速度偏慢，主要涉及以下幾點因素：井壁的光滑度不足，導(dǎo)致土體摩擦力較大；沉井自重偏小，受到土體摩擦力的作用使得下沉速度降低；井內(nèi)有障礙物影響下沉；在下沉過程中中止作業(yè)增加了側(cè)向壓力，從而導(dǎo)致下沉緩慢。

針對沉井下沉過慢問題，需要采取以下預(yù)防措施：對模板搭設(shè)、混凝土澆筑等作業(yè)質(zhì)量加以控制，使井壁光滑度達(dá)到要求；在施工過程中嚴(yán)格遵守設(shè)計與圖紙要求，確保下料精確；針對沉井的下沉系數(shù)偏低的情況，在開挖作業(yè)時應(yīng)該保持連續(xù)性，不得停滯較長時間；將射水管埋設(shè)到井壁上，如果下沉速度偏低，就可以通過射水來幫助克服摩擦力；向井壁周圍空隙中填充觸變泥漿，并采取防止泥漿流失的措施，以減小井壁與土層之間的摩擦力[6]。

根據(jù)實際情況，可以采取以下措施來解決下沉過慢的問題：采用高壓水槍向井壁四周射水以幫助下沉；如條件允許，適當(dāng)降水，減小沉井自身浮力，來加重下沉；檢查刃腳四周，看是否有堅硬物在刃腳下，若有，則及時清除；在沉井頂部安放大型鐵塊或其他重物，加大沉井下沉重力。

3 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前城市污水管網(wǎng)頂管沉井施工依然面臨諸多問題。在工程實踐中，要求施工管理人員結(jié)合實際情況，對施工組織設(shè)計與方案進(jìn)行優(yōu)化，提高現(xiàn)場管理水平。加強(qiáng)對施工技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新，以此提高施工質(zhì)量，保障施工安全，為推動工程建設(shè)與發(fā)展提供有力支持。