一、 工程概況
蘇州頂管施工工程共有頂管工作井和接收井各一座，均位于蘇州工業(yè)園區(qū)內(nèi)，采用沉井施工，工作井尺寸為9*9米，壁厚750mm，接收井尺寸為9*5米，壁厚600mm。混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，抗?jié)B強(qiáng)度0.6Mpa。頂管工作井為單向頂進(jìn)，沉井允許最大頂力為6000KN。
以下為工作井沉井的主要施工方法。
二、 地質(zhì)情況
根據(jù)該地區(qū)的《地質(zhì)勘察報(bào)告》顯示頂管主要位處于灰色粘質(zhì)粉土層。該土層含云母碎片，夾粉質(zhì)粘土及薄層粉砂。該土層特點(diǎn)：
1、 含水率高；2、重度高；3、孔隙比高；4、滲透系數(shù)高
三、 工程特點(diǎn)
在做沉井是時(shí)，需注意周圍的官銜和建筑物，在沉井時(shí)需注意時(shí)刻進(jìn)行觀察，以確保施工安全和施工順利進(jìn)行。
四、 沉井施工工藝
井位測量定位 基坑開挖 分節(jié)高度的確定 刃腳支墊 刃腳模板支設(shè) 刃腳鋼筋的綁扎 刃腳混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)井壁模板支設(shè)井壁鋼筋綁扎 井壁砼澆筑及養(yǎng)護(hù) 刃腳墊架拆除 挖土下沉 土方吊運(yùn) 測量控制與觀測 封底
五、主要施工方法
1、井位測量定位
根據(jù)圖紙要求，定出井位中心點(diǎn)，放出基坑開挖范圍，并在四周放出攀線樁。
2、基坑開挖
根據(jù)沉井中心坐標(biāo)及水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測量放樣?；娱_挖深度為原地面下1.5m?？紤]到拆除墊層、支模、腳手架操作的需要，基坑四周寬比沉井寬1m，四周挖排水溝、集水井。挖土用1臺(tái)1m3履帶式反鏟挖土機(jī)挖土，配合人工修破和平整場地，挖出的土方用汽車駁運(yùn)至棄土場地，基坑按1：1放坡。
3、分節(jié)高度的確定
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，沉井分二節(jié)制作、一次下沉。一次制作總高度一般不超過短邊。依次高度若過大，施工比較困難，下沉?xí)r易引起傾斜，本工程沉井尺寸為9*9m，故采取分節(jié)澆注，一次下沉。分節(jié)高度應(yīng)保證其穩(wěn)定性，并使沉井能在自重狀態(tài)下順利下沉，其下沉系數(shù)K不小于1.15?？砂聪率接?jì)算：
K=（Q*B/（L（H-2.5）F+H））>1.15（當(dāng)H>5m時(shí)）
式中 Q—沉井輜重及附加荷載（t）
B—被井壁排除的水重（t）當(dāng)采取排水下沉B=0
H--沉井下沉深度（m）
L—沉井外部周長（m）
2.5—按摩擦力在深5m時(shí)達(dá)到最大值，5m以下保持常值
F—單位面積摩擦力的平均值
R—刃腳反力，當(dāng)挖空時(shí)R=0.6
下沉中如遇下沉困難，在井壁與土層2cm—3cm間隙間進(jìn)行灌水，保證下沉順利進(jìn)行。
施工順序是：第一節(jié)沉井混凝土澆好后 ，強(qiáng)度達(dá)到75% 澆筑第二節(jié)混凝土，強(qiáng)度達(dá)到100% 沉井下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高處。
4、刃腳支墊
?。?）刃腳支設(shè)模板，有墊架法，半墊架法和無墊架法，本沉井高度比較高、重量重、忍腳踏面面積較小、地基強(qiáng)度較低，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)若采用枕木，枕木不易躊躇，施工時(shí)不理想，本沉井電曾采用黃砂基層上加砼墊層澆筑法，墊層只做刃腳及底部隔梁，砼墊層上刷隔離劑，然后在其上支設(shè)刃腳及井壁模板，澆筑混凝土。
?。?）砼墊層
根據(jù)刃腳、井壁厚度、砼墊層寬度定為1.5米，經(jīng)計(jì)算砼墊層標(biāo)號(hào)選用C20；墊層厚度為20cm。
（3）砂墊層
砂墊層厚度根據(jù)沉井重量和墊層底部地基上的承載力計(jì)算。經(jīng)計(jì)算采用0.3m厚砂墊層，寬度為1.8m，選用中砂，用平板振動(dòng)器分層振搗（層厚小于30cm）并灑水，控制干容重>1.6KN，地基應(yīng)清理整平后鋪設(shè)砂墊層，使頂面保持在同一水平面上，用水準(zhǔn)儀控制其標(biāo)高在10mm偏差以內(nèi)，并在其空隙中墊砂夯實(shí)。 5、模板支設(shè) 沉井井壁采用定型模板組裝，不規(guī)則的地方，以及井壁穿對(duì)穿螺栓處，軍采用非標(biāo)準(zhǔn)木模板。刃腳墊架上模板應(yīng)分段安裝，以便墊架拆除，刃腳上部井壁模板采用鋼模板進(jìn)行循環(huán)周轉(zhuǎn)?？紤]澆筑速度快，由于是泵送商品砼對(duì)模板產(chǎn)生很大的側(cè)壓力，用2[8槽鋼，以φ16mm對(duì)拉螺栓固定，穿螺栓部位用100*100*55mm木模（等以后模板拆除后，用與砼成分相同的水泥砂漿替換），螺栓縱橫向間距均為0.75*0.6m，中部設(shè)止水片，與螺栓接觸的一圈滿焊。槽鋼用適當(dāng)支撐頂在外腳手架上保持模板穩(wěn)定，并利用上一節(jié)沉井模板固定下一節(jié)沉井模板。
外壁支模和混凝土澆筑，在井架外搭設(shè)雙排鋼管腳手架。內(nèi)壁模板支設(shè)，采取在上節(jié)沉井預(yù)埋鐵件的辦法焊懸腳手架，隨著沉井下沉，而不影響井內(nèi)挖土，吊運(yùn)土等作業(yè)。對(duì)于井壁上預(yù)留管道孔，在制作時(shí)可保留外層鋼筋及澆筑外層砼，內(nèi)側(cè)用磚臨時(shí)封堵，待下沉就位后制作接頭或頂管頂進(jìn)時(shí)，再鑿去，以利下沉?xí)r保證沉井的強(qiáng)度。
6、鋼筋的制作安裝
鋼筋在加工場機(jī)械成型，用雙輪水平運(yùn)輸，用5T履帶吊車進(jìn)行垂直吊裝就位人工綁扎。
每節(jié)井壁豎筋分段綁扎，與上節(jié)井壁連接處，伸出插筋，接頭錯(cuò)開1/4，并采用焊接連接方法，焊接長度為10cm雙面焊。為保證鋼筋位置正確，垂直鋼筋間距采用開槽口的木卡尺控制，水平筋間距選用一批豎筋按間距焊上短鋼筋頭控制。
7、混凝土澆筑
混凝土采用商品砼，澆筑采用泵車輸送澆筑，澆筑采用分層平鋪法，每層厚度控制在30cm-50cm均勻澆灌，一次連續(xù)澆灌完，灌注混凝土?xí)r應(yīng)沿著井壁四周對(duì)稱進(jìn)行，避免混凝土面高低相差懸殊,壓力不均而產(chǎn)生基底不均勻沉陷，每層混凝土要求在2小時(shí)內(nèi)振搗完畢。
兩節(jié)混凝土的接縫處設(shè)凹型水平縫，接縫處應(yīng)經(jīng)鑿毛及沖洗處理，先鋪上與砼內(nèi)砂漿成分相同的砂漿一層后再澆新砼?；炷敛捎米匀火B(yǎng)護(hù)。
8、刃腳墊層拆除
沉井井壁模板在混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%即可拆除，刃腳墊架在混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度始可拆除破土下沉。在破碎砼墊層之前，應(yīng)對(duì)封底及底板接縫部位混凝土進(jìn)行處理。破碎砼墊層應(yīng)在專人指揮下分區(qū)、依次、對(duì)稱、同步地進(jìn)行。拆除方法是先將砼墊層底部的砂挖去，使墊層沉，利用空壓泵汽錘或人工重鎊榔頭破碎，刃腳下隨即用砂或砂礫回填夯實(shí)，在刃腳內(nèi)外側(cè)應(yīng)夯實(shí)筑成小土堤，以承擔(dān)部分井筒重量，接著破碎另一段，如此逐點(diǎn)進(jìn)行，破除墊層時(shí)要加強(qiáng)觀測，注意下沉是否均勻，如發(fā)現(xiàn)傾斜，應(yīng)及時(shí)處理。
9、挖土下沉
該沉井采用派水下沉，因此，在沉井下沉?xí)r，采用吊機(jī)挖土，根據(jù)土質(zhì)情況，采用鍋底形挖土自重破土方式。抓斗在井內(nèi)抓土?xí)r，從中間向四周抓土，均衡對(duì)稱地進(jìn)行，使其能均勻豎直下沉。每層挖土厚度為0.5m左右，在抓斗施工不到的地方，用人工進(jìn)行挖掘，按順序分層逐漸往刃腳方向削薄土層，每次削5—15cm，當(dāng)土垅擋不住刃腳方向全面、均勻、對(duì)稱地進(jìn)行，使均勻平穩(wěn)下沉。
如碰到砂礫石或硬土層，當(dāng)土垅削至刃腳，沉井仍不下沉或下沉不平穩(wěn)，則需考慮在井壁上加壓鐵，以增加沉井的重量，使沉井能夠順利下沉。
在沉井開始下沉和將沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，周邊開挖深度應(yīng)小于30cm，避免發(fā)生傾斜。尤其在開始下沉5m以內(nèi)時(shí)，其平面位置與垂直度要特別注意保持正確，否則繼續(xù)下沉不易調(diào)整。在離設(shè)計(jì)深度20cm左右應(yīng)停止取土，依自重下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。
10、土方吊運(yùn)
沉井內(nèi)挖出的土方，由人工鏟入1m3左右的特制鐵桶，用吊車垂直運(yùn)輸?shù)醭鼍?，置于邊緣用翻斗汽車運(yùn)到棄土場堆放。
11、測量控制與觀測
沉井位置的控制，在井外地面設(shè)置縱橫十字控制樁，水準(zhǔn)基點(diǎn)。下沉?xí)r，在井壁上設(shè)十字控制線，并在四側(cè)設(shè)水平點(diǎn)，于壁外側(cè)用紅鉛油畫出標(biāo)尺，以測沉降。井內(nèi)中心線與垂直度的觀測系在井筒內(nèi)壁縱橫四或八等份標(biāo)出垂直軸線，各吊垂球一個(gè)，對(duì)準(zhǔn)下部標(biāo)板來控制。挖土?xí)r觀測垂直度，當(dāng)垂球離墨線邊達(dá)50mm，即應(yīng)糾正。沉井下沉過程，每班至少觀測兩次，并應(yīng)在每次下沉后進(jìn)行檢查，做好記錄。當(dāng)發(fā)現(xiàn)傾斜、位移、扭轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知值班隊(duì)長，指揮操作工人糾正，使在允許偏差范圍以內(nèi)。當(dāng)沉至離設(shè)計(jì)標(biāo)高2m時(shí)，對(duì)下沉與挖土情況應(yīng)加強(qiáng)觀測。
下沉傾斜、位移、扭轉(zhuǎn)的預(yù)防及糾正
沉井下沉過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)傾斜、位移、扭轉(zhuǎn)等情況，應(yīng)加強(qiáng)觀測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施糾正。對(duì)傾斜產(chǎn)生的可能原因有：
?、湃心_下土質(zhì)軟硬不均；
?、撇鹑心_墊架，不對(duì)稱進(jìn)行，或未及時(shí)回填；
⑶挖土不均，使井內(nèi)土面高低懸殊；
?、热心_下掏空許多，使沉井不均勻突然下沉；
?、膳潘鲁粒畠?nèi)一側(cè)出現(xiàn)流砂現(xiàn)象；
⑹刃腳局部被大石塊或埋設(shè)擱??；
⑺井外棄土或施工荷載對(duì)沉井一側(cè)產(chǎn)生偏壓。
操作中可針對(duì)原因予以預(yù)防。如沉井已經(jīng)傾斜，可采取在刃腳較高一側(cè)加強(qiáng)挖土，并可在較低的一側(cè)適當(dāng)回填砂石，必要時(shí)配以井外射水，或局部偏心壓載，都可使片寫得到糾正。待其正位后，再均勻分層取土下沉，如傾斜是由于被大石塊或破損污物擱住，可用風(fēng)鎬破碎成小塊取出。
位移產(chǎn)生的原因多由于傾斜導(dǎo)致的，如沉井在傾斜情況下下沉，則沉井向傾斜相反方向位移，或在傾斜糾正時(shí)，如傾斜一側(cè)土質(zhì)較松軟時(shí)，由于重力作用，有時(shí)也沿傾斜方向伴隨產(chǎn)生一定位移。因此預(yù)防唯一應(yīng)避免在傾斜情況下下沉，加強(qiáng)觀測，及時(shí)糾正傾斜。位移糾正措施一般是有意使沉井向相反方向傾斜，再沿傾斜方向下沉，至刃腳中心與設(shè)計(jì)中心位置吻合時(shí)，再糾正傾斜，因糾正傾斜重力作用產(chǎn)生的位移，可有意向位移的一方傾斜，糾正傾斜后，使其向位移相反方向產(chǎn)生位移糾正。
沉井下沉產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的原因是多次不同方向傾斜和位移的復(fù)合作用引起的，可按上述糾正位移，傾斜方法先糾正位移，容納后糾正傾斜，使偏差在允許范圍以內(nèi)。
12、封底
當(dāng)沉井沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高經(jīng)2-3d下沉已穩(wěn)定，或經(jīng)觀測，在8h內(nèi)累計(jì)下沉量不大于10mm時(shí)，即可進(jìn)行沉井封底。本沉井采取排水封底方法，分兩步進(jìn)行：第一步進(jìn)行土形整理，使之成鍋底形，自刃腳向中心挖放射形排水溝，填以石子作為濾水暗溝，在中部設(shè)2個(gè)積水井，景深深1—2m，插入直徑φ300砼管一節(jié)作濾井，四周填以卵石，使井底的水都匯集到積水井中，用水泵排出。使地下水位保持低于井底面30-50cm。刃腳混凝土鑿毛處應(yīng)洗刷干凈。然后，在井底對(duì)稱均勻澆一層混凝土墊層，強(qiáng)度達(dá)到30%后，綁鋼筋，澆注上層防水混凝土底板。澆筑應(yīng)在整個(gè)沉井面積上分層由四周向中央進(jìn)行，每層厚30cm，并搗固密實(shí)?；炷琉B(yǎng)護(hù)14d期間，在封底的積水井中應(yīng)不間斷的抽水，待底板混凝土達(dá)到70%強(qiáng)度后，進(jìn)行第二步，對(duì)積水井逐個(gè)停止抽水，逐個(gè)進(jìn)行封堵。方法是在抽出井筒水后，立即向?yàn)V水井管中灌入早強(qiáng)混凝土，再在上面澆筑一層混凝土，使之與底板相平。
