市政顶管工程沉井结构设计要点及应用分析

市政顶管工程沉井结构设计要点及应用分析

田胜永

身份证号：230621198509263959

摘要：伴随着城市化的发展趋势，市政工程项目的搭建和经营经营规模不断扩大，市政工程项目的施工质量也得到了普遍的重视。市政工程项目的基本建设必须设定多种类型的管线以达到城市各种各样程序模块的规定。但城市路面标准宽阔繁杂，非开挖工程技术性常用于市政管道工程。顶管工程技术性具备施工噪声低、施工进度快、节省施工成本等优势，在市政工程项目中慢慢获得十分重视和广泛运用。在市政工程顶管工程总体方案设计中，沉井方案设计是一项主要的主要内容。设计人员应十分重视沉井方案设计的关键点，根据改善沉井整体设计，保证顶管工程的总体施工质量。

关键词：市政顶管工程；沉井结构；设计要点；应用

1市政顶管工程沉井结构方案

（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。在实际钢板桩应用的过程中，其应用会受到工程地质条件和地下水等因素的影响，这就需要技术人员将钢板桩打入到不透水层地质环境当中，还要为其规划一套完整的避水设施，避免地下水位较低为工程项目质量带来较大损害。

2沉井结构的设计要点

（1）轴厚度设计。在沉井下沉环节中，关键是利用沉井自身的总重量进行下沉。如果在轴厚设计中忽略达到沉降的净重要求，将导致一些问题。设计人员应借助外力提高沉箱的净重，以确保沉降的正常发展。（2）设计标高设计。根据市政工程顶管施工中沉井结构的具体特点，沉井井下沉设计标高的设计应充分考虑各种作业要求，以确保沉井在整个施工过程中的安全系数和可靠性。（3）平面尺寸设计。在沉井结构设计中，平面尺寸的有效设计是关键信息。平面尺寸的设计水平直接影响到所有新项目能否高效、安全地进行。在顶管施工沉降结构设计中，还需要根据最终的深度条件设计沉井的平面尺寸。

3顶管工程中沉井结构设计方法

3.1井壁厚度设计

开展顶管工程施工工作的过程中，相关设计人员首先要对沉井结构开展设计工作，尤其是井壁的厚度要做出全面的分析和规划，制定出一套较为科学合理的参数标准。针对井壁厚度的设计工作，需要设计人员结合三方面因素，分别是沉井的下沉需求，稳定下沉需求以及抗浮需求。沉井在下沉的过程中需要克服巨大的摩擦力，当沉井开始下沉并达到指定下沉位置过程中的相应需求。而稳定下沉需求则是指下沉系数处于允许范围内，不会再次出现突然下沉并且下沉状况不会再次出现。部分沉井结构建设区域会受到周围水体的影响，在此期间就会涉及到沉井结构的抗浮需求，当沉井井壁能够依靠自身重量维持位置稳定的时刻就达到了沉井的抗浮需求。在上述三方面因素当中，下沉需求往往是最为重要的参考内容。设计人员可通过数学公式的方式进行合理计算，以S来代表下沉系数，从而获取一套极具实用性的公式：S=(A-B）/C，且S不小于1.05式中，S代表下沉系数，A代表沉井的自重，B代表下沉过程中出现的动态托浮力（如水），C代表下沉的均匀阻力。正式的工程项目建设工作，工作人员便可将各类信息带入到此公式当中，如果得出的S值小于1.05，那么工作人员便可得出，沉井结构的下沉系数较小，作业效率会持续降低。如果s值大于1.05，那么沉井结构在下沉的过程中就会出现速度过快的问题，显现出周围土体环境稳定性较差或者抗浮需求较差的情况。

3.2标高设计

（1）井口规划标高。在市政顶管工程沉井结构规划中，有必要考虑沉井结构的详细特点。为了进步沉井结构的安全系数，沉井顶部的规划高度应超越周围地下水30cm，以防止沉井下移后地下水进入沉井。在市政顶管工程的规划阶段，已知环形管道的底部标高低于路面10m。依据参阅顶管工程文件和地舆条件的资料数据，可以清楚地看出，沉井结构的终究层高为10.3M。沉井结构规划时，应高于路面高度0.3m以上，以进步沉井结构在向下运动环节的安全性。本顶管施工新项目选择的沉井类型为环形沉井。同时，已承认采用排水管道向下移动的方法。因而，在完成土方回填和土方挖掘阶段时，应确保水不易贮存在井中。当沉井下降到地面上确定的规范规划标高时，沉井有必要进行干燥标题页。（2）叶脚踏面规划标高。规划人员有必要依据沉井规划的相关规范，高度重视进步沉井结构的抗倾覆能力，以确保沉井的总体规划满足顶管工程的要求。同时，还应确保沉井的外表规划与其他方位的规范相匹配，以进步沉井结构规划的正确性和可行性分析。经过对沉井边角边际高度和视角的核算和规划，可以合理进步沉井结构的抗滑移和抗颠覆创新。

3.3稳定性设计

沉井结构设计工作是顶管工程施工过程当中不可或缺的重要基础，相关工作人员需要考虑周边土体受到扰动后的具体形变状况。当周围土体出现较大形变时，顶管作业便无法有效的开展，同时还会受到管道材料、推进力量等多方面因素的影响，从而引发土体破坏，顶进位移，顶进偏移等问题。相关工作人员必须要对其稳定性作出深入分析，减少由于非必要因素带来的不利干扰，大幅度提高其整体应用效率。在设计工作开展过程中，工作人员必须要重点分析顶进力量因素。以Z来代表顶进力量值，并可获取一套完整的计算公式，：Z=πDLv+N，其中D代表管道外径，L代表顶管作业过程中顶进的长度，v代表管道外壁与土体的平均摩阻力，N代表顶进阻力。在实际工程项目建设的过程中，相关工作人员需要对现场数据进行测量，随后再带入到计算公式内部，最终获取相应的数据内容，同时也能获取作业效率的模糊值。随后，再借助模糊值与作业区域内部土体强度值作出对比和对照，便能掌握施工工作对于土体环境的具体劳动状况。如果Z的计算结果小于周边土体压力，那么就代表施工工作对于周边土体的扰动较小。如果Z的结果超出周边土体压力，那么就代表施工工作极有可能会导致土体出现位移状况。这就需要工作人员重新对顶管工程沉井结构做出设计，必要时要更换沉井结构的施工位置。

4结论

沉井结构具有许多竞赛优势和良好的使用作用，在市政顶管工程中得到广泛使用。在进行沉井总体设计时，要具体调查工程施工现状，掌握工程特点。同时，要根据施工条件、设计规范和关键因素进行科学的建筑工程设计，确保沉井结构的稳定性和安全性，以满足市政顶管工程的基本施工要求。

参考文献：

[1]胡锋妹.市政给排水施工中长距离顶管施工技术的研究与应用[D].杭州:浙江工业大学,2019.

[2]上海市政工程设计研究总院.给水排水工程顶管技术规程[M].北京:中国计划出版社,2020.

[3]李士民,强健,王林.沉井结构在大型原水泵房中的应用及研究[J].城市道桥与防洪,2021(2):206-208+220.