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摘要：随着城市人口的不断增加，地下排水管道的数量以及质量已经越来越不能满足需求，而城市地下管道的新建或者修复不可避免的会影响到城市的交通，虽然顶管施工作为一种优秀的市政地下管道工程施工技术，会减少对地面交通的影响，但其中顶管井的传统施作方法对交通的影响仍然很大，本文介绍的基于拉森钢板桩的顶管井施工技术，具有施工时间短、道路交通影响小的特点，且钢板桩可以循环利用，符合“节能减排、绿色施工”的要求，为市政地下管道工程提供了一种既快速又经济的施工方法。

关键词：市政地下管道工程;顶管井施工;拉森钢板桩

1.工程概况

本工程位于南京市仙林大学城附近，西起学林路，东至九乡河西路。工程实施内容包括以下两项具体内容：一是对老泵站进行改造。二是在现状文澜路北侧快车道下新建污水主管。

管道新建具体内容：在现状文澜路北侧快车道下新建污水主管，管径为 d600～d1000，

管长约 3490 米，其中DN1000三级钢筋混凝土顶管施工约 1900 米。Φ6500圆形钢筋混凝土沉井（顶管始发井）：10座、4500×3000方形钢筋混凝土沉井（顶管接收井）：9座、4500×3000方形钢筋混凝土逆作法井（顶管接收井）：2座。顶管工作井开挖深度平均在7m左右。

此外，本工程顶管段土质情况良好，路面往下2m主要是碾压密实的路基二灰土，2—7m深度范围内主要是灰黄色的粉质黏土，强度较高。地下水主要为孔隙潜水，水量较小。

2.本工程顶管井施工工艺

2.1工程难点分析

本工程开工日期7月份，要求次年7月份完工，工期要求1年，考虑到当下疫情、节假日、大学城范围内施工时长管控等不可抗力影响，实际施工的天数不足300天，工期任务很紧张，按照原计划，顶管作业井采用钢筋混凝土沉井施工工艺，从井壁钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑、养护完成到沉井壁挖土下沉、到封底钢筋混凝土底板养护完成，再进行顶管作业，倒排工期，无法按期完成顶管任务，为了满足甲方的进度目标要求，经过分析讨论，在本工程实行基于拉森钢板桩的顶管工作井施工技术。

2.2施工工艺

2.2.1主要构件组成

本工程顶管井施工工艺使用的主要构件有：长度12米FSP-IV型拉森钢板桩、400×400H型钢水平支撑、400×400H型钢水平斜撑、顶管出入洞口加固钢套筒、后靠背洞口加固型钢板等。

2.2.2工艺流程

定井边线、路面切缝→路面破除→路面结构层石方开挖外运→FSP-IV型拉森钢板桩施打→第一层土方开挖→第一层H型钢围檩及支撑焊接安装→继续开挖第二层土方→第二层H型钢围檩及支撑焊接安装→继续开挖第三层土方→开挖至设计标高后绑筋浇筑封底混凝土并预留后靠背竖向插筋→养生7天后绑筋支模浇筑顶管后靠背混凝土（后靠背混凝土尺寸：高2m、宽2m、厚0.4m），当后靠背覆盖洞口时，洞口用型钢加固→与此同时支模浇筑洞口加固混凝土（加固混凝土尺寸：高度至洞口上方1m、宽度同基坑宽、厚度12cm，见图1），浇筑前提前预埋好加固洞口的钢套筒→养生7天后顶管设备安装调试、待后靠背砼强度达到100%后顶管施工→污水检查模块井砌筑→分层回填拆除钢围檩支撑并隔三跳一拔除钢板桩→至下一井点作业。

2.3本工程施工工艺的注意事项

使用本工程顶管井施工工艺需要注意的事项：（1）拉森钢板桩虽然有一定止水效果，但如果地下水量较大，则应严密关注坑内地下水汇集情况，做到及时排水;（2）基坑处在淤泥质土层中时，顶管入管洞口要采用厚钢板片配合厚橡胶片的处理技术，沿洞口一圈用膨胀螺丝固定，详见图2，确保淤泥质土体不会从管周缝隙涌出;（3）基坑处在软弱土层中时，后靠背一侧土体要采用注浆加固，具体可采用树根桩法、高压喷射注浆法等加固措施，以保证后靠背一侧土体能提供足够的顶力;（4）分层回填到一定高度后，拆除H型钢围檩及支撑时，坑内工人、地面安全员、吊车司机、指挥工应协同配合好，密切关注周边拉森钢板桩支护的情况，及时发现安全隐患，确保施工安全。

3.与传统顶管井施工工艺的比较

3.1钢筋混凝土沉井

3.1.1施工方法

定井边线、路面切缝→路面破除→路面结构层石方开挖外运→铺设砂垫层、垫木枕→支设刃脚内侧模板→绑扎刃脚钢筋→支设刃脚外侧模板→浇筑刃脚混凝土→养护→支设井壁内侧模板→绑扎井壁钢筋→支设井壁外侧模板→浇筑井壁混凝土→养护→挖土下沉→浇筑封底垫层→绑扎底板钢筋→浇筑封底混凝土→养护→顶管设备安装调试、顶管施工。

3.1.2优缺点分析

优点：顶管作业安全性高。缺点：（1）施作要占用较大空间，不适合在城市道路上施工，对交通影响很大;（2）大体积的钢筋混凝土施作，其材料成本和人工成本非常高，不经济;（3）混凝土需要28d的养护期，导致单个井施工天数达到50d，影响工期进度;（4）脚手架作业和下沉作业时难度较大，安全隐患多;（5）顶管作业结束后，沉井就成为遗留在地下的大体积的钢筋混凝土构筑物，属于资源浪费，还会阻碍将来地下工程的改造建设。

3.2钢筋混凝土倒挂井

3.2.1施工方法

倒挂井施工方法：定井边线、路面切缝→路面破除→路面结构层石方开挖外运→第一层土方开挖→第一层井壁钢筋绑扎→第一层井壁模板支设→第一层井壁混凝土浇筑→养护→第二层土方开挖→第二层井壁钢筋绑扎→第二层井壁模板支设→第二层井壁混凝土浇筑→养护→浇筑封底垫层→绑扎底板钢筋→浇筑封底混凝土→养护→顶管设备安装调试、顶管施工。

3.2.2优缺点分析

优点：施工难度小。缺点：（1）施作占地大，影响交通;（2）施工周期长;（3）成本投入大;（4）地下土层含水量较大时，第一层和第二层井壁间施工缝处理不当容易渗漏水;（5）工后顶管井成为地下遗留构筑物，资源浪费。

3.3本工程顶管工作井施工技术优势

本工程实行的基于拉森钢板桩的顶管井施工工艺主要优势有：（1）没有大体量的混凝土浇筑，也不需要分层慢慢挖土下沉，施工速度较传统工艺快很多;（2）不需要沉井工艺搭设脚手架等工序，也不需要长臂挖机于井四周均匀挖土，施工占地面积较传统工艺小很多，对道路交通的影响最小，同时也减少了很多安全隐患;（3）不需要大量的钢筋混凝土施作，材料和人工成本得到节约，施工成本比传统顶管井小很多;（4）传统工艺在顶管施工完成后，地下会遗留永久混凝土构筑物，不仅浪费资源，影响环境，还会对以后的地下改造造成阻碍。而本工程采用的施工工艺在顶管施工、模块井砌筑、分层回填完成后，拔除钢板桩，不会在地下遗留多余构造物，符合“节能减排、绿色施工”的要求，且施工总价仅为钢筋混凝土沉井的1/3（见表1）。

3.4本工程顶管工作井的不足和局限性

首先，基于拉森钢板桩的顶管工作井防水能力有限，在含水量丰富的土层中要经过验证后方可使用;其次，拉森钢板桩的长度规格有6m、9m、12m、15m、18m等，当基坑深度达到10m甚至更深时，要验证拉森钢板桩的可行性;再次，在地质比较坚硬时，拉森钢板转施打会比较困难，甚至出现打不下去的情况，处理措施主要有水刀法或者机械引孔，不足的是采用水刀或者引孔打钢板桩，后期会存在无法拔除钢板桩的风险。

4.结语

仙林学林路污水泵站改造及文澜路污水管道新建工程，因工期短，传统施工工艺对现状道路交通影响太大，为提高施工效率、缩短顶管井的施工时间，将对现状交通的影响降到最小，实行了基于拉森钢板桩的顶管井施工技术，明显缩短了顶管井的施作时间，使全长1900米、21座顶管井的顶管管道工程历时6个月左右顺利完工，总工期提前了近2个月，圆满完成甲方的总进度目标任务。实践表明，该施工工艺具有施工速度快、占地面积小、交通影响量小、经济环保等优点，也暴露出它自身的一些局限性，但对工期要求紧的类似工程项目，在土质水文条件较好的情况下，此种工艺不失为一种既快速又经济的施工方法。

参考文献

[1]刘灿生编著 市政管道工程施工手册  中国建筑工业出版社  2010

[2]魏纲，魏新江，徐日庆合编    顶管工程技术  化学工业出版社  2011

[3]徐培臻，王东升，朱亚光合编 钢结构施工技术与管理  中国矿业大学出版社  2013