浅谈顶管与沉井的组合应用

1顶管与沉井组合应用概述

1.1研究背景

随着城市化进程的不断加快，城市人口的迅速增加，城市交通的需求量也越来越大，这就对城市的发展提出了更高的要求和标准。为了解决人们的需求与社会可持续发展之间的矛盾，就需要我们在建筑的规划阶段，合理分配各种资源，使各部门的利益最大化。现如今，对于现代的工业来说，如何提高效率，降低成本成为了最主要的问题。为了满足这些需要，在进行城市开发时，必须要考虑地表的地质条件，如地下水位的变化、地下水的埋藏深度等，同时还要注意井深的大小、井深的稳定性等。在我国，顶管与沉井组合的应用是一种非常广泛的工程施工技术，它是将不同的两种或多种管线的管材按照一定的比例（如钢丝绳的长度、钢丝绳的直径以及钢丝绳的总长度）排列起来的一个过程。这种方法可以有效地降低管道的敷设难度，还能使地面的空间得到充分利用，从而提高整体的运输效率。

1.2顶管与沉井组合应用的概念

顶管+沉井是对城市地下空间中5~20m之间的空间加以利用，是对城市配套更新的补充手段。在城市开发过程中，由于地质条件复杂，地下水位较低，因此在施工时，要根据实际的情况来进行调整，以确保井下作业的安全性和稳定性。城市开发的建设主要是通过地表的改造和回采的方式来实现的。顶管与沉井组合应用的影响因素主要包括以下几个方面，①地质条件：在进行钻进过程中，地层岩石的结构、岩性、厚度以及深度都会对钻进造成一定的影响；②水文状况：在进行施工的时候，地下水的流动情况也会对顶板的稳定性产生很大的影响；③地形地貌：在进行城市开发的时候，需要考虑到的因素很多，比如地势的高低度、河流等；④其他因素：如天气的变化和地震的发生等等，这些因素都会对城市的开发带来一些不利的影响，例如地下水位的升降和地面的变形等；⑤人为因素：如设计人员的水平不足、操作人员的技术不过关，都可能导致事故的出现，增加安全隐患，还有管理方面的问题，如果工作人员的素质不高，就有可能降低建筑质量，甚至破坏整个建筑的美观性。

1.3顶管与沉井的关系

在城市开发中，顶管与沉井是相辅相成的关系；在城市开发中，沉井的作用主要是对地表水进行稀释，使之形成一定厚度的地下水位，并通过地面建筑物等设施的保护而恢复到原来的水平状。随着城市的发展和建设，越来越多的问题逐渐暴露，因此需要合理地、最大限度地利用资源，以满足我们的生活需要。要解决这些问题，就要对其加以分析，制定出相应的措施来解决问题。城市的开发与建设过程中会遇到各种困难，比如：地质条件的改变、施工的难度增加、工程的投资加大以及环境的破坏等。但是如果能够及时发现和处理，就能避免一些不必要的麻烦和损失。因此，对城市进行合理的开发与建设，对于整个社会的稳定都有非常大的意义，其能提高人们的居住质量，改善居民的生存空间，促进我国经济快速健康地发展。

2顶管与沉井组合应用的可行性分析

随着城市建设的发展、人口的增多以及城市的扩张速度越来越快，城市开发中的顶管与沉井技术也在不断完善和成熟，在经济快速发展中，我国各地的城市开发中的顶管与沉井的组合应用非常广泛、深入、丰富：①中国已经有了一些成功的经验和模式，为工程实践提供了很好的借鉴作用；②由于地理条件的限制及资源的局限性，顶板的结构形式比较单一，一般采用的都是底板的方式进行工作面的铺设；而对于深埋的作业，则可以通过增加底板的方法来实现，如将钢丝绳的一端固定在地面的位置上，另一端则用钢丝绳的两端分别对其进行支撑，这样就能保证底板的稳定性，避免被破坏。

2.1顶管与沉井技术

随着城市规模不断扩大，城市交通压力越来越大，为了解决这一问题，在进行城市开发时，需要合理利用地下空间，将其作为一个重点项目来对待。顶管与沉井技术的应用，可以有效地缓解地面运输的紧张状况，也能够减少对地表的破坏和影响。在深埋管线的处理过程中，由于地质条件复杂，施工难度加大，所以一般采用注浆法，而随着深埋管道的数量逐渐增加，注浆法的应用范围也会慢慢增大。此外，深埋的深度越广，其稳定性越高，因此可选择的注浆方式也会随之变多，这样就能保证能在不同情况下开采，还能提高采空区的安全性以及经济效益。

2.2顶管与沉井组合应用的经济效益

由于城市的开发建设需要大量的地上、地下资源，因此在进行城市开发的过程中，必须考虑开采的成本和施工难度，同时兼顾城市的环境问题，而且，随着人们生活水平的不断提高，对于居住的条件也有了更高的要求，而顶管与沉井组合的使用，则可以很好地解决这一难题，既能使城市的绿化率得到提升，又能使城市的空气质量得以改善。顶板的作用是将地面的灰尘以及有害气体排出来，而沉入地下的主要原因就是利用沉降速度快的特点来处理，这样一来，既不会占用过多的土地面积，又能有效减少污染的程度和强度，还能够促进地下水的循环再利用，实现经济效益最大化。

2.3顶管与沉井的社会价值

（1）城市开发中的顶管与沉井技术的应用，可以提高城市建设的整体质量，还能为城市的发展提供更加优质的服务。

（2）城市开发中的顶管与沉井的施工过程，不仅仅是对地面进行改造，还需要对地下的管线以及一些附属设施等进行调整，从而保证整个工程的顺利开展。

（3）城市开发中的顶板的设计和处理，在很大程度上影响着后期的使用效果，因此在实际的操作当中，要根据具体的情况来选择合适的材料和技术，并且要注意到管道的安装问题，避免出现渗漏的现象。

（4）由于我国的地质条件的特殊性，所以在钻孔的时候，存在不小的难度和安全隐患，而通过合理的排水措施，能够有效地解决这些问题，进而促进地下水的循环利用，为人们的生活带来更多的便利。

3顶管与沉井组合应用技术方案及工程设计

3.1顶管与沉井组合应用的施工阶段

根据城市开发建设的特点和要求，在顶管与沉井之间的组合过程中，首先要确定合理的配筋率，其次是选择合适的配筋方法，最后进行施工技术的设计和计算，以保证各段管线的标高、长度以及埋深等参数符合设计的规定标准。

在顶管与沉井的组合设计时，主要考虑的问题有：

（1）配筋率的选取原则：在满足使用的前提下，尽可能降低成本，减少浪费；

（2）配筋的布置：为了提高整体的强度和刚度，应尽量采用较小的直径；

（3）充分重视竖向荷载分布：一般情况下，竖向荷载的均匀分布是比较容易的一种现象，但如果需要增加竖向荷载，就会造成很大的经济负担，因此必须注意。

同时也要防止水平力的作用点的影响：

（1）顶管与沉井的施工顺序。在城市开发中，一般采用先支护后钻进的方式进行施工，在支护完成后，再将其打入地层，这样做的好处是能够保证施工的顺利开展，同时还能有效地防止出现地面塌陷的问题；但是如果要使用钻进的方法来对地下水位的变化情况加以控制，则会存在一定的难度；另外，由于顶板的刚度比较弱，所以需要用钻机来对其进行开挖，这也就造成了很大的困难；因此，为了避免这一现象的发生，就要使泥浆的流动速度加快，从而提高了工程的质量和效率。

（2）顶管与沉井的施工技术。首先要先把底板的位置打好，然后把底板的下端打好，接着再利用泥浆泵将钢丝绳的长度加长，最后再把钢丝绳的直径加大，以此来确保整个过程的安全性和稳定性。还有，在底板的下端安装泥浆泵，并及时灌注混凝土。

3.2顶管与沉井的质量验收

为了保证城市开发的安全性与稳定性，城市开发中的顶管和沉井的质量验收，应符合以下要求：

（1）施工单位在进行顶进过程前，应先检查管道是否存在渗漏、堵塞等情况，如果发现渗漏现象，应及时处理，并向业主汇报。

（2）在对沉井的设计与布置时，要根据地质条件的变化来调整方案，以确保其具有良好的使用性能。

（3）对在沉井现场安装专门的吊车，做好安全措施，防止发生事故。

（4）对于地面的排水系统，要定期检测其压力，如有异常，应立即停止使用。若是出现了意外，需停止作业，并通知相关部门解决。

（5）当地下水位较低，且有地下水或其他自然灾害时，可采取回填的方法来避免塌方。如泥浆水可以采用混凝土回填，但不能太厚，太薄会导致塌方。回填的深度不宜小于2m，否则会造成浪费。

3.3顶管与沉井的维护

在城市开发中，顶管与沉井的组合是一个非常重要的环节。由于地质条件的影响和地层的变化等因素的作用，顶进的管段会出现一些变形，所以要及时地对其加以处理。

首先，要对沉井的位置以及深度的确定；其次，明确施工流程；最后，做好后期的监测工作。底板的保护措施如下：①为了防止地表水的渗入和地下水位的降低而造成的塌陷，需要将底板的标高控制在一定的范围内，并且保证其不会被破坏。②如果存在地下水时，应采取适当的防渗方法，以避免因为水的渗流而引起的塌陷。③当地下水位较高时，应采用排水系统，并加强管理，以确保排泄的畅通。④当地下的水量较大，可以利用人工的方式来解决。⑤当遇到突发情况，如洪水，应该立即停止放洪，并通知相关部门，尽快恢复正常的供水活动。

3.4顶管与沉井组合方式

现如今，城市开发中的顶管与沉井组合方式主要有两种，分别是底板下口式和竖直上口式。

（1）底板下口式在城市开发过程中，通常使用的顶进方法是利用水平钻机来完成，而竖直上口的方式则是采用斜槽的形式进行，即在垂直井壁的两侧设置一个斜孔，使斜孔的直径比地面的长度小。

（2）侧向钻进法。侧向钻进法的优点就是能够有效了解地下的地质情况，但是由于其施工难度大，所以在一些中小型的深基坑的处理上，一般都是用此法。

以滨河路顶管工程为例，其定位及成孔措施如下：根据设计参数，由测量人员采用全站仪测放四角定位桩位置，然后用钢卷尺测设中心各孔桩心位置，各孔桩心位置编号设标记。钻孔前先找到孔位并进行校核，校核无误后，把钻孔机移至钻孔位置，对准孔位，用水平尺掌握机身水平和立轴垂直，垫牢机架，钻孔的有效深度应超过设计深度0.3~0.5m。钻进过程中，遇到异常情况，必须查明原因，及时采取措施处理，并详细填写记录表。钻孔结束后，由技术人员进行质量检查，验收合格后，方可移位进行下一个孔的钻进施工。

4结语

文中以城市开发中顶管与沉井的组合应用为研究对象，通过分析城市开发中的城市排水系统、地表工程以及地下管线；总结了其在城市建设过程的特点及存在的问题；并根据顶管与沉井的施工要求，提出了一套合理的城市开发方案，为类似工程提供有益的参考价值。

 

本文摘自《江西建材》中的《浅谈顶管与沉井的组合应用》王云天，如有侵权请联系删除。