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钢结构围护支撑体系顶管工作井施工工法

范文

杨小山

摘要：传统顶管工作井施工，一般是在地面以上搭设施工平台制作钢筋砼沉井，待沉井养护完成后下沉，下沉完毕再进行砼封底，工序繁多，沉井预制养护下沉时间长。而本工程顶管工期仅有2个月，工期较紧;且工程位于杭州萧山国际机场内，顶管工作井位置距飞机跑道仅有10余米，故对施工高度有严格的限制;综上两点采用传统沉井施工方法，不能满足本工程施工要求。因此采用结构形式简单，易于控制施工高度的方法就显得尤为重要，根据本工程的实际经验，顶管工作井采用钢结构围护支撑体系，能有效解决工期紧、限高等问题，同时在顶管检查井施工完成后，钢结构可以回收再利用，大大节省了工程投资。为此，我们总结并编制了“钢结构围护支撑体系顶管工作井施工工法”。

Abstract： Traditional pipe jacking work well construction is generally to build a reinforced concrete sink well above the ground with a construction platform， after the sink well maintenance is completed， the sink is completed， and then the concrete is sealed back after completion of the sink. The process is numerous， and the precast maintenance sink time is long. The construction period of this project is only 2 months， and the construction period is tight; and the project is located in Hangzhou Xiaoshan International Airport， and the working position of the pipe jacking well is only more than 10 meters from the runway， so there are strict restrictions on the construction height， so the traditional sunk well construction method cannot meet the construction requirements of this project. Therefore， it is particularly important to adopt a method with a simple structural form and easy control of the construction height. According to the actual experience of this project， the steel pipe enclosure and support system adopts a steel structure enclosing and supporting system， which can effectively solve the problems of tight construction period and height limitation. After the construction of the inspection well is completed， the steel structure can be recycled and reused， which greatly saves the engineering investment. To this end， the "Construction Method of Jacking Working Well for Steel Structure Enclosure and Support System" have been summarized and compiled.

关键词：钢结构;顶管工作井;拉森钢板桩

Key words： steel structure;pipe jacking working well;Larsen steel sheet pile

中图分类号：U456.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）17-0126-03

1 ?工法特點

①本工法改变了传统工作井（沉井）：地上预制→养护→下沉→封底的工艺流程，采用钢结构围护支撑体系：钢板桩支护→钢支撑及围檩安装→封底的工艺流程，省去了沉井预制养护下沉的时间，大大缩短了施工工期。②本工法施工是在地面以下作业，解决了沉井地面预制超高问题，能满足飞行区不停航的施工要求。③钢结构支撑体系在顶管检查井施工完成后，可以回收再利用，大大节省了工程投资。

2 ?适用范围

本工法适用于：①工期特别紧张，采取常规沉井施工方法，无法保证施工工期要求的工程。②机场飞行区等对高度严格限制地区，沉井地面预制高度不满足不停航施工要求。③工程投资控制预算较低，需要降低成本的工程。

3 ?工艺原理

本工法先打设拉森钢板桩形成工作井闭合框架结构，拉森钢板桩既能用来挡水又能作为工作井基本承受外力的框架，钢板桩完成后，根据工作井高度及相关受力计算，在工作井内部设置两道钢支撑围檩体系以满足工作井承受外部土压力及水压力等荷载作用，钢支撑围檩完成并经检查符合要求后，再浇筑砼护底，整个工作井完成。详见图1平面图、图2剖面图。

钢结构支撑体系采用12mⅣ型拉森钢板桩支护+H型钢支撑及围檩（400*400*13*21）结构，根据图纸尺寸，制作钢支撑及围檩，并且编号，送于现场安装，根据现场的支撑编号，拼接，钢支撑及围檩采用30吨履带吊吊装。钢支撑及围檩安装完毕，对钢支撑连接点进行复检，经验收合格，方可下一工序施工。（详见图3钢结构支撑体系节点详图）

4 ?施工工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

施工准备？陴拉森钢板桩打设？陴井点降水？陴基坑开挖？陴及钢支撑、围檩拼装？陴砼封底施工？陴顶管作业？陴检查井施工？陴碎石回填及钢结构拆除？陴钢板桩拔除

4.2 操作要点

4.2.1 施工准备

①施工前应认真熟悉施工区域，地质条件，编制切实可行的施工方案及技术交底，明确施工方法和要求。②材料准备，确保质量、规格、类型符合施工要求。③施工放样，钢板桩打设前，用全站仪放出板桩打设位置。

4.2.2 拉森钢板桩打设

拉森钢板桩为长度12mⅣ型拉森钢板桩，采用专用打桩机械打设，板桩间锁扣相互扣紧。

在板桩运至现场在打设前，应对其进行检查，板桩立面应平直，锁扣符合标准，对锁扣不合的进行修整合格再用。同时应将桩尖处的凹槽底部封闭，避免泥土挤入锁扣应涂以黄油。

第一、二块板桩打设位置和方向要确保精度，起导向板作用，每入土一米测量一次，板桩打设桩身发生倾斜时，用钢丝绳拉住桩身，边拉边打，逐步边打，逐步纠正，以上类推至打完所有桩。

4.2.3 井点降水

由于土层含浅水丰富，开挖前需要进行井点降水。延顶进方向设置深井，距离沟槽边1.5米，该井点考虑钢板桩深度影响降水效果并且保证降水效果在基坑底以下0.5米范围外，特设置12米深井点。同时在开挖基坑前在基坑内范围设置两个深井井点，深9米，以加强基坑开挖时土质干燥。

4.2.4 基坑开挖及钢支撑、围檩拼装

第一道钢支撑完成后进行土方分层开挖，第一层开挖至第二道钢支撑底，施工第二道钢围檩，架设第二道钢支撑，第二层开挖至离设计基底高程约15～30cm后由人工开挖至基底。钢结构支撑体系采用12mⅣ型拉森钢板桩支护+H型钢支撑及围檩（400*400*13*21）结构，根据图纸尺寸制作，配备钢支撑及围檩，并且编号，送于现场安装，根据现场的支撑编号，拼接，钢支撑及围檩采用30吨履带吊吊装。钢支撑及围檩安装完毕，对钢支撑连接点进行复检，经验收合格，方可下一工序施工。

4.2.5 砼封底施工

当基坑开挖至离设计底部标高150～300mm厚的土方由人工清除，避免扰动地基。人工开挖至设计基底后，先浇筑一道10cm厚C20素砼垫层，待垫层砼强度达到要求后，再绑扎钢筋，浇筑一道40cm厚C30P6砼底板，砼封底施工完成。

4.2.6 顶管作业

待钢筋砼封底达到设计强度后，架设顶背墙，即可进入基坑内进行顶管作业，具体施工内容不再叙述。

4.2.7 检查井施工

顶管作业完成后，根据预留插筋绑扎池壁钢筋，支立模板，浇筑工作井内检查井，具体施工同钢筋混凝土结构做法。

4.2.8 碎石回填及钢结构拆除

检查井施工完成并达到设计强度后，检查井四周分层夯实回填级配碎石，边回填边拆除相应部位钢支撑及围檩。

4.2.9 钢板桩拔除

在全部地下工程完成并回填完成后进行板桩拔除。拔除时，可先用振动锤将锁口震活，以减少互相间的粘附，然后用吊机、震动锤边震动边拔出每根桩;在个别拔不动的桩可先用振动锤震打下沉100～300mm，然后在用一台卷扬机协助拔出板桩。

5 ?材料与设备

5.1 材料

钢结构支撑体系制作所需的H型钢、加劲板等均采用Q235钢，其质量符合现行国家标准《碳素结构钢》GBT/700的规定。

5.2 机具设备和劳动力

5.2.1 机具设备

①施工机具设备：履带式打桩机、30T履带吊、交直焊机、剪板机、火焰切割机、电动切割机、振动锤、卷扬机、潜水泵等。②检测仪器：水准仪、全站仪、GPS、钢卷尺、水平尺、角尺等。

5.2.2 劳动力

所需操作人员主要有：钢结构加工及安装工、焊工、电工、机操工、普工等，其中钢结构加工及安装工、焊工、电工、机操工等特殊工种必须持证上岗。

6 ?效益分析

本工法经过多个工程应用实践，取得了较好的社会效益和经济效益。

①本工法比较传统沉井施工，减少了沉井预制、养护、下沉、砼封底等工序，简化了工艺流程，大大加快了施工进度。②钢支撑及围檩安装及焊接施工都在基坑内施工，避免了沉井地面制作高度超高，满足如机场等对施工限高的要求，确保了安全。③通过工艺的简化，节省了钢筋砼沉井制作、下沉等费用，且钢结构支撑体系在顶管检查井施工完成后，可以回收再利用，大大节省了工程投资。

7 ?应用实例

杭州萧山国际机场三期配套项目前期准备工程水系改造及临时停车场工程Y2-Y3段顶管位于杭州萧山国际机场3号道口进口约100m处。工作井尺寸8.0m×5.0m×6.8m，工作井基底高程-1.8m，高于地下水位约1.0m，工作井钢结构支撑体系采用12mⅣ型拉森钢板樁支护+H型钢支撑及围檩（400*400*13*21）结构，顶管工程工期2个月，施工时段为2019年1月～3月。工期紧张，若采用沉井施工，沉井制作、养护及下沉就需要1.5个月时间。为加快工期和解决沉井制作超高问题，采用本工法进行顶管工作井施工，在12天内顺利完成Y2顶管工作井的施工，为Y2-Y3顶管工程按期完成抢得了时间。工法应用受到了监理单位及业主单位的好评，未发生影响机场正常运行的安全事故，为整个工程顺利完成奠定了基础。

参考文献：

[1]余彬泉，陈传灿.顶管施工技术[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]夏明耀，曾进伦.地下工程设计施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[3]罗水新.顶管施工法的试验研究[J].国外公路，1997，17（6）：52-55.

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