淺談大型裝配式預(yù)制鋼筋混凝土沉井施工技術(shù)

楊雨辰

（南京市給排水工程設(shè)計(jì)院有限公司,江蘇 南京 210000）

當(dāng)前，水工建筑物內(nèi)部采用了更先進(jìn)的施工技術(shù)、施工設(shè)備、施工材料，對(duì)提高工程建設(shè)期間的工業(yè)化水平，保障工程建設(shè)綜合效益的意義重大。通過將大型裝配式預(yù)制鋼筋混凝土沉井施工技術(shù)應(yīng)用在水工建筑中，可以從根本上提升工程建設(shè)水平，保障工程建設(shè)期間的綜合效益。由于大型裝配式預(yù)制鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)施工期間的難度較大，還需要加強(qiáng)工程施工質(zhì)量管控力度，采取專項(xiàng)可行的質(zhì)量管控方式。

1 工程概況

本文以某水工建筑工程為例，該建筑工程有兩處沉井為預(yù)制裝配式矩形工作井，此兩個(gè)沉井分別采用了同一結(jié)構(gòu)形式與尺寸，在用途上可以作為頂進(jìn)井與接收井。其中，工作井的長度為7000mm、寬度為5500mm、高度為7500mm，壁厚為500mm。依照當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)報(bào)告結(jié)果，發(fā)現(xiàn)工程所在地區(qū)的表層土質(zhì)為雜填土，厚度為2m。雜填土下部為輕亞黏土與亞黏土，地表水及地下水的蘊(yùn)藏量較為豐富，深度約為3m。

工作井沿高度方向分為三個(gè)節(jié)段，每個(gè)節(jié)段會(huì)借助豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋連接方式。水平節(jié)段主要通過兩個(gè)U字型井片與兩塊一字型井片連接。為節(jié)省工程整體建設(shè)成本，從根本上保證工程建設(shè)期間的質(zhì)量與效率，選擇使用裝配式預(yù)制鋼筋混凝土作為沉井結(jié)構(gòu)。要求預(yù)制井片采用的混凝土強(qiáng)度需要為C40，鋼筋強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)為355。為滿足工程頂進(jìn)與接收要求，還應(yīng)當(dāng)在預(yù)制井的中間段設(shè)置直徑為2100mm的孔洞。在工作井內(nèi)使用精軋鋼作為預(yù)應(yīng)力鋼筋。后澆帶長度的位置為500mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50。

2 技術(shù)特點(diǎn)及工藝原理

2.1 技術(shù)特點(diǎn)

沉井工程是修建深基礎(chǔ)、地下深層構(gòu)筑物的主要方式，被廣泛應(yīng)用在不同種類基礎(chǔ)工程的建設(shè)過程中。沉井結(jié)構(gòu)施工技術(shù)特征主要體現(xiàn)在以下方面。

沉降結(jié)構(gòu)的截面積較大、剛度大，實(shí)際承載力較高，抗?jié)B性能良好，內(nèi)部空間資源可以得到充分利用，便于深層地下工程施工。

沉井施工不需要復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，對(duì)于排水或不排水等施工情況都適用。

沉井施工可用在各類復(fù)雜地形、地質(zhì)條件較為狹窄的區(qū)域，對(duì)鄰近建筑物的影響較小。如沉井結(jié)構(gòu)可被應(yīng)用在地下水豐富、土壤滲透系數(shù)大、地下有流沙或其他有害土層結(jié)構(gòu)的情況下施工。

相較開挖，沉降施工方式施工流程較為簡單，為最大限度節(jié)約工程施工土方量，加快施工進(jìn)度，控制施工成本。但在沉井施工過程中，會(huì)出現(xiàn)施工工序較多、施工工藝較為復(fù)雜、技術(shù)要求較高等問題。

2.2 工藝原理

沉井結(jié)構(gòu)種類較多，依照施工材料劃分，可分為混凝土沉井、鋼筋混凝土沉井、磚石沉井等結(jié)構(gòu)；依照沉井形狀，也可將沉井劃分為圓形沉井、方形沉井、多邊形沉井。

預(yù)制裝配式沉井施工方式主要就是為實(shí)現(xiàn)沉井井節(jié)的工業(yè)化生產(chǎn)，便于沉井施工規(guī)范化管理，使深井施工全過程均能夠得到質(zhì)量管控。預(yù)制裝配式沉井施工周期較短，拼裝工作一般從沉井到沉井封底為主。使用現(xiàn)澆混凝土開展沉井施工，沉井施工環(huán)節(jié)需要?dú)v時(shí)40天左右。使用預(yù)制裝配式，沉井施工可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化集中施工管理，不會(huì)出現(xiàn)因控制混凝土強(qiáng)度而出現(xiàn)拖延工期的問題。

3 預(yù)制裝配式沉井施工及控制要點(diǎn)

3.1 預(yù)制裝配式沉井施工

3.1.1 裝配式沉井施工技術(shù)準(zhǔn)備工作

對(duì)構(gòu)件吊裝次序進(jìn)行劃分。結(jié)合工程案例中的沉井結(jié)構(gòu)形式、工作量分布情況、工程施工質(zhì)量與效率要求，合理布設(shè)預(yù)制沉井安裝環(huán)節(jié)，確保沉井安裝全過程得到精準(zhǔn)管控。注重做好裝配式沉井施工過程中的人員、材料配置工作，選擇結(jié)構(gòu)適宜的吊裝設(shè)備。結(jié)合水利工程具體建設(shè)要求，明確沉井基坑開挖面積、開挖深度、吊裝結(jié)束后場(chǎng)景結(jié)構(gòu)的露出面積。

由于單片沉井的重量為26t，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)要求，需要選擇格為80t以上的吊車。計(jì)算出預(yù)制沉井構(gòu)件的鋼絲繩，如鋼絲繩長度、鋼絲繩設(shè)置角度、鋼絲繩的允許壓力。

構(gòu)建沉井施工計(jì)算模型，明確沉井結(jié)構(gòu)材料、容重、彈性模量等數(shù)值，泊松比為0.2。依照彈性理論開展計(jì)算分析工作，在初始下沉階段，可以分為對(duì)刃腳踏面施加垂直及水平約束力、僅對(duì)刃腳踏面施加豎向與水平約束力等情況，計(jì)算負(fù)荷均為自重。由于采用排水下沉方式，計(jì)算土壓力時(shí)還需要考慮地面堆積負(fù)荷量。側(cè)壁土壓力應(yīng)當(dāng)使用等效土層化計(jì)算，切實(shí)保障實(shí)際計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)度。

注重設(shè)置合理的工期計(jì)劃以及保障措施，設(shè)定合理的預(yù)制沉井結(jié)構(gòu)安裝時(shí)間。要求在工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)制定出專項(xiàng)可行的工期保障措施。要求對(duì)各施工環(huán)節(jié)進(jìn)行制作、安裝、相互配合，統(tǒng)籌安排各類交叉作業(yè)。在每一施工環(huán)節(jié)做好質(zhì)量、安全等管控工作，加強(qiáng)實(shí)際管理力度。著重關(guān)注吊車等機(jī)械設(shè)備保養(yǎng)環(huán)節(jié)，從根本上提高機(jī)械設(shè)備實(shí)際利用率，避免因機(jī)械設(shè)備故障問題導(dǎo)致施工質(zhì)量問題出現(xiàn)。

做好控制與場(chǎng)景觀測(cè)工作,在裝配式沉井施工前，設(shè)置監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)與水準(zhǔn)基點(diǎn)，結(jié)合施工圖紙具體要求，確定井位中心點(diǎn)，合理設(shè)定基坑開挖范圍。若施工場(chǎng)地周邊存在構(gòu)筑物等情況，需設(shè)立沉降觀測(cè)點(diǎn)，便于后期施工沉井沉降觀測(cè)。

做好基坑開挖工作，減少沉降開挖量，從根本上提升土地資源利用率。利用挖掘機(jī)在工作坑上開挖出一個(gè)深約一米的淺坑，并在基坑外側(cè)挖掘水坑以降低地下水位。

在墊層施工過程中，為確保沉井安裝后不會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降問題，需要配合使用砂礫層、夯實(shí)加固等處理手段，降低沉降在安裝期間出現(xiàn)的不均勻沉降問題發(fā)生概率。

3.1.2 裝配式沉井安裝施工

在汽車吊與構(gòu)件運(yùn)輸車等設(shè)備依照平面布置圖布置完畢后，需要首先開展沉井預(yù)制片下環(huán)安裝工作，利用4根角鋼固定沉井構(gòu)件，防止在沉井實(shí)際安裝過程中出現(xiàn)幾何尺寸變化等問題。鋼筋綁扎過程也需要依照設(shè)計(jì)圖紙與施工規(guī)范要求，要求主筋接頭必須錯(cuò)開，同一斷面接頭的數(shù)量為主筋接頭的50%,錯(cuò)開距離為35。

下環(huán)4片安裝后，還需要澆筑支模混凝土。要求模板的剛度與固結(jié)度牢固，避免在混凝土澆筑期間出現(xiàn)模板位移等問題。混凝土澆筑過程中，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)當(dāng)為C50，實(shí)際坍落度控制在12～14cm。混凝土澆筑高度為1.5m，采用插入式振動(dòng)器振搗現(xiàn)澆混凝土。在混凝土澆筑期間，振動(dòng)棒需要采用快插慢拔的方式。要求混凝土澆筑施工必須連續(xù)開展，不可以出現(xiàn)中斷等問題。

3.1.3 預(yù)制張拉施工

為從根本上保障大型裝配式預(yù)制鋼筋混凝土沉井施工技術(shù)應(yīng)用水平，還需要合理安排預(yù)應(yīng)力張拉施工流程。具體來說，預(yù)應(yīng)力張拉施工主要包括材料準(zhǔn)備、穿筋、張拉、封錨等環(huán)節(jié)。裝配式沉井沿豎向分為三段，通過豎向應(yīng)力鋼筋連接方式。每兩段預(yù)應(yīng)力筋需要通過沉井豎向接縫的連接器連接在一起。

預(yù)應(yīng)力采用沉井上部單端張拉方式，要求將張拉控制應(yīng)力設(shè)置在合理范圍內(nèi)。在實(shí)際上拉過程中，也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循雙控原則，以應(yīng)力控制方式為主、伸長值控制手段為輔。為避免出現(xiàn)井壁變形問題，還需要注重設(shè)定合理的張拉設(shè)備參數(shù)數(shù)值。在張拉完畢后，立即停止張拉作業(yè)。

將壓漿口布置在沉井中環(huán)底部，要求預(yù)應(yīng)力鋼管需要在張拉后48h內(nèi)進(jìn)行壓漿處理。管道注漿密實(shí)，水灰比控制在0.35～0.4。在封錨過程中，如封錨端鋼筋過長，需要切除多余長度。

3.2 控制要點(diǎn)

著重關(guān)注大型裝配式預(yù)制鋼筋混凝土沉井施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制工作，建立專項(xiàng)可行的質(zhì)量保障組織措施。對(duì)相關(guān)施工人員進(jìn)行專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，確保其能夠正確掌握沉井施工流程。定期做好質(zhì)量意識(shí)教育工作，要求相關(guān)工作人員需要持證上崗。

在大型裝配式鋼筋混凝土沉井施工時(shí)，需要確保各構(gòu)件質(zhì)量驗(yàn)收合格后才可以開展吊裝工作。在采用焊條連接過程中，要確保焊條施工期間的質(zhì)量管控水平，避免工程建設(shè)過程中出現(xiàn)較多質(zhì)量問題。

4 結(jié)語

為從根本上保障大型裝配式預(yù)制鋼筋混凝土沉井施工水平，需要結(jié)合工程具體建設(shè)要求，切實(shí)優(yōu)化鋼筋混凝土沉井施工流程。加強(qiáng)工程施工期間的質(zhì)量及安全管控力度，避免工程施工過程中出現(xiàn)較多質(zhì)量問題，充分發(fā)揮出預(yù)制鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)在實(shí)際施工過程中的積極作用。