市政工程顶管施工中的沉井结构优化设计

市政工程顶管施工中的沉井结构优化设计

苏明雪 ,崔晓晖

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摘要：随着经济社会的不断发展，市政工程建设数量和规模不断增加与扩大，为了不影响地面交通，顶管施工技术应用较多，在这样的背景下，沉井结构设计得到了迅速的推广和应用。施工实践证明，沉井结构设计方案是否科学合理直接关系着项目的进度、效率以及整体的质量。为此，要保证市政工程顶管施工顺利进行，需要不断对沉井结构进行优化。本文主要分析市政工程顶管施工中的沉井结构优化设计。

关键词：市政工程；顶管施工；沉井结构；优化设计

引言

在城市发展速度不断加快的背景下，人们的生活质量不断提高，人们对城市中基础配套建设的要求也在不断增加，促使市政工程水平和质量都实现了提升。作为市政工程中非常重要的一个组成部分，给排水施工中应用技术的合理性、有效性及对施工质量可产生的影响，受到了人们的高度重视。因此，当前有必要在明确顶管技术优势的基础上，分析其在施工中的应用要点，了解施工注意事项，以此保证更好地将该项技术应用在实际施工中，为获得更好的给排水施工效果提供一定支持，进而通过不断提高施工技术水平和质量，为更好地建设城市提供支持。

1、顶管技术概述

顶管技术也被称为非开挖管道敷设技术，与开挖敷设技术相比，一定条件下该技术有着投资少、工期短等优势。同时，在应用顶管技术施工的过程中，还能够降低施工噪声，减少空气中的粉尘，进而减轻施工对周围交通、生活环境造成的影响。顶管技术凭借其自身具备的优势，当前已经被广泛应用在市政给排水工程中，受到了相关人员和行业的高度认可。将顶管技术应用在实际的给排水施工中体现出的技术优势，主要可以归纳为以下几点：①施工面由线变成点，占地面积较小。在实际施工中，将原本需要开挖作业的作业面缩减成点，使施工面积不断变小，地面上各种活动均不会对施工造成影响，并且施工也不会影响到地面上的正常生产、生活。②噪声以及振动较小，减少对周围居民造成较大的干扰，并且某些条件下不会影响周围管线、构筑物的使用。大部分给排水工程都会对交通造成影响，造成人们出行不便，而应用顶管技术可将给排水施工对交通产生的影响降到最低，确保城市正常运转。③可在比较深的地下或者水下敷设管道，可以相对安全地穿越河流、公路、建筑物等，减少工作量，降低造价。④由于该技术应用地点的特殊性，可避免各种天气因素、气候因素对施工质量和进度造成影响，即该项技术可保证在较为恶劣的环境中顺利开展施工，施工秩序不会受到大量外界因素的影响，可以有效保障施工进度，缩短工期，对投资成本和建设成本实施有效控制。

2、市政顶管工程沉井结构方案

在开展市政顶管工程项目建设的过程中，相关施工团队必须要提前建立顶管井，以此来推进后续的顶管施工工作顺利开展。所以，为了保障顶管井设施施工工作的完整性以及设计质量，相关技术人员在设计阶段当中，就要结合工程项目建设区域的实际情况，施工调节计划，工程项目建设要求，科学合理的设计工程结构方案，以此来充分发挥工程设计结构的应有作用。目前，我国较为常见的顶管井结构设计类型主要分为4种。（1）沉井结构。采用沉井结构开展顶管施工工作，其结构总体强度更高。在实际顶管施工工作开始之后，由于沉井结构具备较大的地面深度，所以为了降低沉井结构内部的应力作用，相关工作人员要减少一部分沉井结构的厚度，为其提供内撑防护，从而大大提高顶管工程的质量水平和稳定性。除此之外，设计人员还要结合流沙涌水等地质状况产生的不利影响。（2）地下连续墙结构。从形式上来看，采用地下连续墙开展顶管工程，其沉井形态会保持平面结构，总体占地面积较小，有效避免水体的持续渗漏。但相对地下连续墙结构的刚性较差，在实际顶管施工开展的过程中，会出现墙体变形或者空间不够等问题。为此，相关工作人员需要为地下连续墙结构规划支护装置，提高地下连续墙结构的总体稳固性。在深度较大的顶管工程施工过程中，地下连续墙沉井结构应用较为频繁。（3）排桩结构。在实际沉井结构设计工作的过程中，如果技术人员发现沉井结构分布不够规则或者沉井深度过大，那么工作人员就要选择排桩结构完成顶管施工工作。在排桩结构设计和应用的过程中，技术人员要对其防水性能进行优化，避免沉井结构受到地下水的不利影响，从而对最终的工程项目施工质量造成不利损害。（4）钢板桩。钢板中的应用优势较为明显，其自身的结构强度往往较大，并且施工过程极为便捷、成本支出能够有效缩减，在各类顶管工程当中都具备极为良好的应用价值。

3、顶管工程中沉井结构设计方法

3.1沉井壁厚设计

市政工程顶管施工中沉井结构的应用原理是利用沉井的自重实现下沉，如果沉井井壁厚度不能满足设计要求，会出现沉井自重不足，无法实现下沉；如果沉井井壁过厚，虽然可以实现下沉作业，却在一定程度上增加了工程项目的建设成本，造成不必要的资源浪费。因此，在工程项目建设工程中，要对沉井管壁的厚度进行科学合理的设计，从而保证沉井下沉过程的稳定性[1，2]。而在本工程项目的建设过程中，技术人员通过对工程项目实际情况进行分析，决定选择壁厚为0.55m、内径为9m的圆形沉井。同时，为了在污水中顺利完成取土作业，还要完成对井壁内的排水作业，并科学合理地计算沉井下沉系数及稳定系数，以判断沉井井壁厚度是否合理。

3.2环向计算

素混凝土和砖砌体是沉井的常用施工材料。如果沉井的规模不大，可以采用素混凝土圆形井或者砖体沉井。在沉井使用过程中，会受外界荷载的影响导致其截面出现不均匀受压，究其原因，是素混凝土圆形井或者砖体的沉井直径较大，容易受周围地形和地质条件的影响。在沉井下沉作业中，通常还会因为施工人员的失误以及其他方面客观因素的影响造成沉井出现下沉倾斜，其两侧出现被动和主动土压力，所产生的倾斜角度越大，土压力的差值也就越大。对此，在市政结构顶管工程项目建设工程中，还要对沉井进行准确的环向计算。

3.3促进安全意识的培养和提高，促进安全管理机制的完善

在城市发展框架内实施安全管理措施时，首先需要建立安全意识，以保护自己在施工过程中免受安全问题的影响。开展安全管理的前提是安全意识，因此有必要提高施工人员和管理人员的安全意识。第一:对技术、建筑工地和管理人员进行适当的安全教育和培训，帮助他们树立安全意识；二是建设行业施工人员必须优先安置安全设备，同时推进城市项目的实施，以保障人身安全。最后，鼓励在安全教育和培训方面增加财富，加强安全教育、安全管理培训和道德培训，同时加强相应的技术培训，以促进发展和提高对建筑工人安全的认识，提高建筑工程的技术和综合质量。安全管理必须有效地监测和管理现场人员，以避免施工过程中出现安全事故。安全机制建设是其城市安全管理工作的重要组成部分，安全管理必须按照相应的安全机制进行。

结束语

本文结合实践实例，为优化城市高层建筑工程中的集水池提供了较好的设计思路和最佳方案。在设计过程中，必须处理实际的地质和环境条件，以确保圆柱体的设计在该区域是可行的。

参考文献：

[1]钟晓琳.市政顶管工程沉井结构设计要点及应用[J].工程技术研究，2021（20）：178-179.

[2]张钦程.顶管技术在市政给排水施工中的有效应用[J].居舍,2021(27):43-44.

[3]郑林.沉井、顶管在岩石地区综合管廊工程中的应用[J].城市道桥与防洪,2020(9):215-218.

[4]丁丽丽.顶管技术在市政给排水管道施工中的应用研究[J].四川水泥,2021(08):171-173.

[5]林耿榆.市政工程顶管（沉井）施工控制要点分析[J].住宅与房地产,2020(21):225-227.