摘要：余姚市双溪口水库引水工程投资2.18亿元，设计铺设DN1200管道共约25.8公里，主要采用PCCP管，穿越河流、道路段采用钢管。因施工条件限制以及政策处理原因，工程实施阶段将部分倒虹管、桥管、过路钢管更改为顶管施工，并应用钢板沉井代替钢筋混凝土沉井。文章通过对钢板沉井的制作、下沉及重复利用等方面的介绍，认为在顶管施工中，钢板沉井不仅具有与钢筋混凝土沉井相当的稳定性，更具有质量可控、工期较短、适用广泛、施工安全以及节约成本等优点。
关键词： 顶管施工；钢板沉井；回收利用；优点
中图分类号： U443.13+1 文献标识码：A 文章编号：
1 前言
在给水管道工程施工过程中，穿越河流、道路等特殊路段时，一般可采用顶管施工，而采用钢筋混凝土沉井则可以保证顶管施工的安全和质量。余姚市双溪口水库引水工程在施工过程中，由于受到施工条件限制以及政策处理影响，因此将部分倒虹管、桥管、过路钢管更改为顶管施工。由于工期紧迫，而钢筋混凝土沉井要严格按照钢筋制作、模板制作、混凝土浇筑、混凝土养护以及分节下沉等步骤操作，因此在时间上不能满足工期要求。经过方案比选，决定采用钢板沉井代替钢筋混凝土钢筋，通过该工艺的实施，总结出钢板沉井不仅具有质量可控、工期较短、适用广泛、施工安全等优点，更能通过重复利用，从而节约工程成本。
2 施工工艺的选择
余姚市双溪口水库引水工程主要管径为DN1200,原设计穿越寺慈线、三河线等道路为直埋钢管，穿越河流为倒虹管或桥管，根据现场实际情况以及交通和防汛等要求，决定采用顶管施工，共需设置工作井、接收井各8座。若采用常规的钢筋混凝土沉井则在施工进度、对周边环境的影响等方面均不能满足工程要求。根据变更情况，管顶设计覆土一般为4米，而且顶管长度不长，一般在100米以内，因此经方案比较，最终决定采用钢板沉井代替钢筋混凝土沉井，并综合考虑、重复利用。
3 钢板沉井的施工操作
3.1 钢板沉井的制作、拼装
根据钢管顶管施工的规模和操作要求，设计工作井外径5.5米，接收井外径为4.5米。因单节卷制组焊成型后，宽度较宽，长距离运输困难，所以一般采用单节分为四片在厂内卷制。根据沉井的设计高度，采用1.8米宽的钢板，即1节筒体高度，横向卷曲成1/4筒体后运至现场，在现场搭设的组装平台上进行组对拼装，焊接成一节完整的井筒。在井筒内每30°角焊接宽度为25cm的纵向肋板，每60cm焊接25cm的横向肋板，钢板沉井及加劲肋板均采用16mm厚钢板，以确保钢板沉井的强度。
3.2 钢板沉井的组焊、下沉
确定好沉井位，开挖基坑。基坑底部尺寸为井筒直径增加1米，基坑深度为1.5米。基坑开挖后，采用汽吊将首节井筒吊装就位，然后用挖掘机将井筒外基坑回填压实、整平与原地面相平，稳定井体。在井筒内部距离对接焊缝50cm处焊接支撑，并在支撑上铺设跳板作为作业面。采用汽吊将井筒吊至适当位置，根据焊接要求进行对口施焊。第二节井筒组焊后，采用挖掘机挖出井内土方，因井体质量较轻，无法靠自身重量下沉，但井壁薄，刃脚阻力小，所以考虑附加荷载助沉，例如在沉井顶面铺设道板、沙袋等。以后每焊接一节进行一次下沉作业，待第四节组焊完成后，因井深较深，且井口较小，因此采用人工挖土下沉，直至钢板沉井下沉至设计标高。在下沉过程中做好测量工作，利用沉井顶面荷载物的重量、位置合理控制沉井的标高、垂直度和下沉速度。
3.3 封底
根据地质条件，采用干封底。在沉井下沉至设计标高后，在沉井内部继续开挖约50cm，然后铺设一层碎石，再浇筑C25商品混凝土至沉井底面平并设置滤鼓。
3.4 井筒回收及重复利用
钢板沉井除了施工方便，工期短之外，另一个优点就是节约资金，这主要就是体现在可以提升回收并重复利用。因为顶管洞口原因，在井筒提升回收前先将影响提升的部位消除，同时确定拆除面，采用细塘渣回填至拆除面以下0.5米，然后将拆除面切割，继续回填至拆除面以上1.5米后开始提升回收。井筒提升是在井筒外设置200吨液压千斤顶2只，采用填筑塘渣、铺垫铁等措施保证千斤顶的基础稳定，然后在筒体上焊接钢横梁，作为千斤顶的受力点。待完成提升一节筒体后，将钢横梁切除，同时将已提升的一节井筒切除。然后在下节筒体上重新焊接钢横梁，重复提升回收作业。提升要与土方回填相配合，提升需每提升0.5米便停止，进行回填工作后再继续操作，以保证被切割筒体下端面在井内回填土深度不小于1米。切口应为原焊缝位置，切除后修整切口以备重复使用。
4 钢板沉井施工注意事项
4.1 分片卷制需精确计算弧度
因井筒不能一次性成型，因此采用分片卷制，为了保证拼接的完整、严密，因此在分片卷制时必须精确计算弧度。
4.2 保证焊接质量
因钢板沉井采用分片卷制拼接，节与节之间再进行组焊，焊缝较多，因此焊接质量是钢板沉井质量好坏的关键因素之一。
4.3 下沉与挖土相配合
因钢板沉井强度较钢筋混凝土沉井弱，受力不均容易造成筒体变形，因此应先下沉，待井筒进入土层一定深度再挖土。
4.4 配重适当、均匀
因钢板沉井自重较轻，一般采用在井筒上方加装配重助沉。为了保证钢板沉井下沉的稳定性和均匀性，加装的配重必须适当，并分布均匀。在下沉过程中应实时监测以便做出相应的调整。
4.5 井筒提升回收应用力均匀
井筒提升时，首先要保证千斤顶基础稳定、高度一致，其次要求提升用钢横梁的焊接必须通过钢沉井中心，确保千斤顶在钢筒两侧均匀用力，以防止千斤顶的损坏或钢板井筒的变形。
5 钢板沉井的优点
5.1 质量稳定、可控
钢板沉井经拼接后整体性好，且内外通透一目了然，可利用配重轻松控制下沉速度、角度，及时纠偏，具有一定的稳定性和可控性。
5.2 工期较短
与钢筋混凝土沉井相比，钢板沉井不存在钢筋制作、混凝土浇筑养护这样耗时的工序，且下沉速度较快，可大大缩短工期。
5.3 适用广泛、施工安全
钢板沉井对地质条件要求不高，适用于各类土质。钢板沉井井壁薄，开挖范围不大，因此对周边基土扰动较小，且无需考虑抗浮、透水等问题，具有一定的施工安全性。
5.4 重复利用、节约成本
钢板沉井由钢板拼装焊接而成，在顶管施工完成后可对井筒进行提升回收，一般一座4节沉井可回收2节，回收的筒体又可重复利用，这样大大降低了工程造价，节约成本。余姚市双溪口水库引水工程共有钢板沉井16座，平均每座沉井直径5米、井深7.2米，按每座沉井提升回收2节计算，该工程共可节约成本约80万元。
6 结束语
工程实践证明，钢板沉井不仅具有与钢筋混凝土沉井相当的稳定性，更具有质量可控、工期较短、适用广泛、施工安全以及节约成本等特点，是顶管施工围护的优先选择工艺之一。随着施工技术的发展，拉森桩围护开始频频应用于市政工程顶管、管井以及深基坑围护当中，如何科学的选择围护施工工艺以保证安全施工并取得良好的社会效益和经济效益还值得我们去不停地探索研究。
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