一、 工程概况

　　苏州顶管施工工程共有顶管工作井和接收井各一座，均位于苏州工业园区内，采用沉井施工，工作井尺寸为9*9米，壁厚750mm，接收井尺寸为9*5米，壁厚600mm。混凝土强度等级为C30，抗渗强度0.6Mpa。顶管工作井为单向顶进，沉井允许最大顶力为6000KN。

　　以下为工作井沉井的主要施工方法。

二、 地质情况

　　根据该地区的《地质勘察报告》显示顶管主要位处于灰色粘质粉土层。该土层含云母碎片，夹粉质粘土及薄层粉砂。该土层特点：

　　1、 含水率高；2、重度高；3、孔隙比高；4、渗透系数高

三、 工程特点

　　在做沉井是时，需注意周围的官衔和建筑物，在沉井时需注意时刻进行观察，以确保施工安全和施工顺利进行。

四、 沉井施工工艺

　　井位测量定位 基坑开挖 分节高度的确定 刃脚支垫 刃脚模板支设 刃脚钢筋的绑扎 刃脚混凝土浇筑及养护井壁模板支设井壁钢筋绑扎 井壁砼浇筑及养护 刃脚垫架拆除 挖土下沉 土方吊运 测量控制与观测 封底

五、主要施工方法

　　1、井位测量定位

　　根据图纸要求，定出井位中心点，放出基坑开挖范围，并在四周放出攀线桩。

　　2、基坑开挖

　　根据沉井中心坐标及水准点进行测量放样。基坑开挖深度为原地面下1.5m。考虑到拆除垫层、支模、脚手架操作的需要，基坑四周宽比沉井宽1m，四周挖排水沟、集水井。挖土用1台1m3履带式反铲挖土机挖土，配合人工修破和平整场地，挖出的土方用汽车驳运至弃土场地，基坑按1：1放坡。

　　3、分节高度的确定

　　根据设计要求，沉井分二节制作、一次下沉。一次制作总高度一般不超过短边。依次高度若过大，施工比较困难，下沉时易引起倾斜，本工程沉井尺寸为9*9m，故采取分节浇注，一次下沉。分节高度应保证其稳定性，并使沉井能在自重状态下顺利下沉，其下沉系数K不小于1.15。可按下式计算：

　　K=（Q*B/（L（H-2.5）F+H））>1.15（当H>5m时）

　　式中 Q—沉井辎重及附加荷载（t）

　　B—被井壁排除的水重（t）当采取排水下沉B=0

　　H--沉井下沉深度（m）

　　L—沉井外部周长（m）

　　2.5—按摩擦力在深5m时达到最大值，5m以下保持常值

　　F—单位面积摩擦力的平均值

　　R—刃脚反力，当挖空时R=0.6

　　下沉中如遇下沉困难，在井壁与土层2cm—3cm间隙间进行灌水，保证下沉顺利进行。

　　施工顺序是：第一节沉井混凝土浇好后 ，强度达到75% 浇筑第二节混凝土，强度达到100% 沉井下沉到设计标高处。

　　4、刃脚支垫

　　（1）刃脚支设模板，有垫架法，半垫架法和无垫架法，本沉井高度比较高、重量重、忍脚踏面面积较小、地基强度较低，根据以往施工经验若采用枕木，枕木不易踌躇，施工时不理想，本沉井电曾采用黄砂基层上加砼垫层浇筑法，垫层只做刃脚及底部隔梁，砼垫层上刷隔离剂，然后在其上支设刃脚及井壁模板，浇筑混凝土。

　　（2）砼垫层

　　根据刃脚、井壁厚度、砼垫层宽度定为1.5米，经计算砼垫层标号选用C20；垫层厚度为20cm。

　　（3）砂垫层

　　砂垫层厚度根据沉井重量和垫层底部地基上的承载力计算。经计算采用0.3m厚砂垫层，宽度为1.8m，选用中砂，用平板振动器分层振捣（层厚小于30cm）并洒水，控制干容重>1.6KN，地基应清理整平后铺设砂垫层，使顶面保持在同一水平面上，用水准仪控制其标高在10mm偏差以内，并在其空隙中垫砂夯实。 5、模板支设 　　沉井井壁采用定型模板组装，不规则的地方，以及井壁穿对穿螺栓处，军采用非标准木模板。刃脚垫架上模板应分段安装，以便垫架拆除，刃脚上部井壁模板采用钢模板进行循环周转。考虑浇筑速度快，由于是泵送商品砼对模板产生很大的侧压力，用2[8槽钢，以φ16mm对拉螺栓固定，穿螺栓部位用100*100*55mm木模（等以后模板拆除后，用与砼成分相同的水泥砂浆替换），螺栓纵横向间距均为0.75*0.6m，中部设止水片，与螺栓接触的一圈满焊。槽钢用适当支撑顶在外脚手架上保持模板稳定，并利用上一节沉井模板固定下一节沉井模板。

　　外壁支模和混凝土浇筑，在井架外搭设双排钢管脚手架。内壁模板支设，采取在上节沉井预埋铁件的办法焊悬脚手架，随着沉井下沉，而不影响井内挖土，吊运土等作业。对于井壁上预留管道孔，在制作时可保留外层钢筋及浇筑外层砼，内侧用砖临时封堵，待下沉就位后制作接头或顶管顶进时，再凿去，以利下沉时保证沉井的强度。

　　6、钢筋的制作安装

　　钢筋在加工场机械成型，用双轮水平运输，用5T履带吊车进行垂直吊装就位人工绑扎。

　　每节井壁竖筋分段绑扎，与上节井壁连接处，伸出插筋，接头错开1/4，并采用焊接连接方法，焊接长度为10cm双面焊。为保证钢筋位置正确，垂直钢筋间距采用开槽口的木卡尺控制，水平筋间距选用一批竖筋按间距焊上短钢筋头控制。

　　7、混凝土浇筑

　　混凝土采用商品砼，浇筑采用泵车输送浇筑，浇筑采用分层平铺法，每层厚度控制在30cm-50cm均匀浇灌，一次连续浇灌完，灌注混凝土时应沿着井壁四周对称进行，避免混凝土面高低相差悬殊,压力不均而产生基底不均匀沉陷，每层混凝土要求在2小时内振捣完毕。

　　两节混凝土的接缝处设凹型水平缝，接缝处应经凿毛及冲洗处理，先铺上与砼内砂浆成分相同的砂浆一层后再浇新砼。混凝土采用自然养护。

　　8、刃脚垫层拆除

　　沉井井壁模板在混凝土强度达到75%即可拆除，刃脚垫架在混凝土达到100%强度始可拆除破土下沉。在破碎砼垫层之前，应对封底及底板接缝部位混凝土进行处理。破碎砼垫层应在专人指挥下分区、依次、对称、同步地进行。拆除方法是先将砼垫层底部的砂挖去，使垫层沉，利用空压泵汽锤或人工重镑榔头破碎，刃脚下随即用砂或砂砾回填夯实，在刃脚内外侧应夯实筑成小土堤，以承担部分井筒重量，接着破碎另一段，如此逐点进行，破除垫层时要加强观测，注意下沉是否均匀，如发现倾斜，应及时处理。

　　9、挖土下沉

　　该沉井采用派水下沉，因此，在沉井下沉时，采用吊机挖土，根据土质情况，采用锅底形挖土自重破土方式。抓斗在井内抓土时，从中间向四周抓土，均衡对称地进行，使其能均匀竖直下沉。每层挖土厚度为0.5m左右，在抓斗施工不到的地方，用人工进行挖掘，按顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层，每次削5—15cm，当土垅挡不住刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使均匀平稳下沉。

　　如碰到砂砾石或硬土层，当土垅削至刃脚，沉井仍不下沉或下沉不平稳，则需考虑在井壁上加压铁，以增加沉井的重量，使沉井能够顺利下沉。

　　在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边开挖深度应小于30cm，避免发生倾斜。尤其在开始下沉5m以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保持正确，否则继续下沉不易调整。在离设计深度20cm左右应停止取土，依自重下沉至设计标高。

　　10、土方吊运

　　沉井内挖出的土方，由人工铲入1m3左右的特制铁桶，用吊车垂直运输吊出井外，置于边缘用翻斗汽车运到弃土场堆放。

　　11、测量控制与观测

　　沉井位置的控制，在井外地面设置纵横十字控制桩，水准基点。下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点，于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降。井内中心线与垂直度的观测系在井筒内壁纵横四或八等份标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标板来控制。挖土时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm，即应纠正。沉井下沉过程，每班至少观测两次，并应在每次下沉后进行检查，做好记录。当发现倾斜、位移、扭转时，应及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使在允许偏差范围以内。当沉至离设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测。

　　下沉倾斜、位移、扭转的预防及纠正

　　沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移、扭转等情况，应加强观测，及时发现并采取措施纠正。对倾斜产生的可能原因有：

　　⑴刃脚下土质软硬不均；

　　⑵拆刃脚垫架，不对称进行，或未及时回填；

　　⑶挖土不均，使井内土面高低悬殊；

　　⑷刃脚下掏空许多，使沉井不均匀突然下沉；

　　⑸排水下沉，井内一侧出现流砂现象；

　　⑹刃脚局部被大石块或埋设搁住；

　　⑺井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。

　　操作中可针对原因予以预防。如沉井已经倾斜，可采取在刃脚较高一侧加强挖土，并可在较低的一侧适当回填砂石，必要时配以井外射水，或局部偏心压载，都可使片写得到纠正。待其正位后，再均匀分层取土下沉，如倾斜是由于被大石块或破损污物搁住，可用风镐破碎成小块取出。

　　位移产生的原因多由于倾斜导致的，如沉井在倾斜情况下下沉，则沉井向倾斜相反方向位移，或在倾斜纠正时，如倾斜一侧土质较松软时，由于重力作用，有时也沿倾斜方向伴随产生一定位移。因此预防唯一应避免在倾斜情况下下沉，加强观测，及时纠正倾斜。位移纠正措施一般是有意使沉井向相反方向倾斜，再沿倾斜方向下沉，至刃脚中心与设计中心位置吻合时，再纠正倾斜，因纠正倾斜重力作用产生的位移，可有意向位移的一方倾斜，纠正倾斜后，使其向位移相反方向产生位移纠正。

　　沉井下沉产生扭转的原因是多次不同方向倾斜和位移的复合作用引起的，可按上述纠正位移，倾斜方法先纠正位移，容纳后纠正倾斜，使偏差在允许范围以内。

　　12、封底

　　当沉井沉到设计标高经2-3d下沉已稳定，或经观测，在8h内累计下沉量不大于10mm时，即可进行沉井封底。本沉井采取排水封底方法，分两步进行：第一步进行土形整理，使之成锅底形，自刃脚向中心挖放射形排水沟，填以石子作为滤水暗沟，在中部设2个积水井，景深深1—2m，插入直径φ300砼管一节作滤井，四周填以卵石，使井底的水都汇集到积水井中，用水泵排出。使地下水位保持低于井底面30-50cm。刃脚混凝土凿毛处应洗刷干净。然后，在井底对称均匀浇一层混凝土垫层，强度达到30%后，绑钢筋，浇注上层防水混凝土底板。浇筑应在整个沉井面积上分层由四周向中央进行，每层厚30cm，并捣固密实。混凝土养护14d期间，在封底的积水井中应不间断的抽水，待底板混凝土达到70%强度后，进行第二步，对积水井逐个停止抽水，逐个进行封堵。方法是在抽出井筒水后，立即向滤水井管中灌入早强混凝土，再在上面浇筑一层混凝土，使之与底板相平。