市政顶管工程沉井结构设计要点及应用研究

市政顶管工程沉井结构设计要点及应用
研究
摘要：为了适应我国现代化城市的建设，各方面的市政基础设施在迅速建设中，建设规模和覆盖面达到了前所未有的程度，同时，市政设施建设工程的质量
也受到了社会各界的关注。

市政工程会在地下进行顶管工程从而提升工程的价值。

但是城市内部的路面情况较为复杂，一般无法直接挖掘地面进行铺管作业，也会
影响到其他市政基础设施，通常会采用非挖掘技术铺设市政管道。

目前我国广泛
应用顶管技术，在各类市政工程中受到推广和运用。

关键词：市政顶管工程；沉井结构；设计要点
由于城市的结构环境复杂，使用挖掘技术进行管道敷设会影响城市的其他功能。

因此通常采用顶管技术进行管道敷设，这种技术的施工周期较短，噪声相对
较低，成本支出低，对周边环境影响小，因此在市政建设工程中广泛应用。

沉井
结构是顶管工程中的重要内容，其设计思路和设计方法应当得到重视。

相关人员
应当优化设计思路，从而提升沉井结构的稳定性和安全性，使顶管工程的质量得
到保障。

一、市政顶管工程沉井结构方案
1.1沉井结构
在进行顶管施工过程中，采用沉井结构可以达到更高的强度。

进行顶管工程
的实际施工作业工程时，沉井结构的地面深度决定了其内部应力作用较低，相关
设计和施工人员要注意减少沉井结构一部分厚度，提升内部支撑防护，从而确保
顶管工程的稳定性，提升顶管工程的建设质量[1]。

1.2地下连续墙结构
从形式层面来看，应用地下连续墙结构进行顶管工程，其沉井结构会保持在
平面的形态，整个结构的占地面积相对较小，可以避免水体长时间的渗漏。

但是
会发生墙体变形的情况。

因此，工作人员应当提前规划地下连续墙的支护设施，
提升其稳定性。

这种结构目前主要应用于较深的顶管工程建设中。

1.3排桩结构
在沉井结构的设计环节，如果设计人员结合实际情况发现沉井结构不能规律
分布或者沉井过深，就需要运用排桩结构进行顶管工程的建设工作。

在设计和应
用排桩结构时，相关技术人员要注重优化其防水防潮的性能，防治排桩结构受到
地下水的影响，导致顶管工程的质量无从保障。

1.4钢板桩
由于钢板桩的自身强度相当大，在施工过程中成本支出低，操作便捷，因此
在各类市政顶管工程中的应用价值极高。

在实际应用钢板桩时，建设工程的地质
环境和地下水等因素都会影响到其应用效果，因此技术人员要注意，钢板桩需要
打入到不透水层中，并且针对其设计出完善的避水措施。

二、顶管工程中沉井结构设计思路
2.1参数控制
在进行沉井结构的设计时，技术人员要反复的进行规划讨论和检查沉井结构
的各种设计参数。

具体而言，技术人员需要综合分析沉井结构施工和下沉的步骤[2]。

在沉井结构施工过程中控制参数，需要减少标准尺寸和实际施工尺寸的偏差，这部分偏差应当小于20mm，沉井壁的厚度偏差应当不超过8mm，保护层的标准尺
寸和实际尺寸偏差应当控制在5mm以内。

在沉井结构的下沉结构作业过程中，参
数把控的中心在于沉井的位置把控。

沉井位置在下沉后的位置，以及下沉深度的
比例控制在1%以内，对于境刃脚部位的设计标高和实际平均标高偏差控制在5mm
以内，并且在整个施工过程中要依照施工标准开展工作。

2.2因地制宜把控重点
由于地区差异化，我国不同地区的施工条件和地下结构都不相同。

在地质较为复杂的区域开展顶管工程施工时，技术人员要结合施工区域的地质特点，综合考虑各项元素，进行沉井结构的科学、合理的设计。

比如，在市区内部开展顶管工程建设时，设计沉井部位需要参考市区地下管线的具体分布情况。

倘若顶管工程的作业区域，其地下供水、气的管道密而集中，就需要严格把控沉井结构的施工和下沉等相关参数，把控实际施工偏差，精准控制施工过程。

如果施工地域的降水量大且密集，会严重影响到沉井结构的施工，那么技术人员就要考虑力学参数、土体形变等因素。

三、沉井结构设计要点及应用分析
3.1重量和壁厚设计
沉井结构的下沉原理是依靠井体自身的重力。

由于下沉作业是要借助沉井的重量来实现，所以在实际下沉的时候，容易出现沉井重量不足的情况。

因此设计人员应当重视井体自身重力和外部力量的力学分析，避免出现井体自身重力不足导致下沉效果不佳的情况。

另外，在具体设计的时候，设计人员还需要考虑到对于抗渗性能、抗浮性能的设计，以此来实现对沉井井体厚度的优化设计。

3.2标高设计
在对沉井顶部进行标高设计时，要参考顶管工程的使用需求，考虑各种可能影响沉井结构稳定性的因素，分析沉井结构周围的水位，保证沉井顶部的标高比周围的水位高出0.5m，从而避免终沉后地面水流入沉井结构中。

所以，技术人员在设计沉井结构的顶部标高时，要设计标高超过地面0.3m，实际参数要结合建设工程开展的地区的实际情况而定。

3.3平面尺寸设计
在进行沉井结构的设计工作中，平面尺寸是非常重要的部分，其设计是否科学合理将直接影响到沉井结构的稳定性、强度和抗压能力。

平面尺寸中的下沉深度应当低于10m，水平范围内的位移在100mm左右，同时要保证水平位移不超过
下沉深度的1%。

另外，在设计过程中，确定平面尺寸时需要考虑终沉的程度，并且利用试验辅助参数计算。

3.4刃脚踏面标高
通过计算沉井结构的抗冲刷强度来确保沉井结构的刃脚埋入深度符合需求。

在设计过程中应当首先考虑当地的污水处理能力、沉井结构各部位的尺寸等，分析沉井结构的抗颠覆和抗滑移性能从而确定刃脚踏面的标高。

其次，应当参考沉井结构的设计规范，进行标高的误差范围计算，确保在设计工作中提前预留出标高误差。

3.5顶力计算
在顶管工程的实际施工过程中，相关工作人员应当严格把控作业中的顶力。

管径、顶进的深度及阻力、顶管的顶力等因素都会影响顶管的顶力大小。

在设计中要结合实际情况分析工作井顶的理论顶力值，从而适当调整顶进的阻力。

3.6环向计算
一部分特殊的顶管井结构比如圆形筒壳沉井，水土压力对其影响作用较大，沉井的截面受到压力时，拉应力比较小。

设计人员进行环向计算时，需要通过假设法，假设垂直方向上井壁两个点的土内摩擦角差在5°-10°之间，从而进行土压力差的计算。

3.7顶管施工准备工作
在市政顶管工程施工期间，对于沉井结构的应用上，需要做足相应的准备工作，为顶管施工有序的进行提供保障。

在准备的时候，一是要进行详细的调查与勘测工作，准确的测量与监测，熟悉地下管线与地下水线路；二是需要准备必要的施工材料与机械设备，必须严格遵循施工设计的要求，确保建筑材料的质量符合施工的标准和要求，依据施工要求将机械设备摆在合适的位置，以便于后续施工的时候可以随时调取机械设备，确保施工进度的流畅与施工质量，避免因为操作不当带来的施工安全风险；三是审查和评估顶管施工设计规划，依据市政工程
项目的实际情况，对顶管施工技术的设计方案进行审查与评估，确保设计方案符
合施工要求，为后续有序的施工提供良好的保障。

3.8纠正顶管施工偏差
在市政顶管工程施工的时候，因为对于顶管技术的应用上，会受到偏心力与
顶管阻力的影响，这就使得顶管的实际路径与设计路径出现偏离的情况。

一旦出
现此种情况，则需要马上采取相应的措施，对顶管实际路径进行校正，使得其控
制在合理的偏差范围内，减少对顶管结构质量的影响。

而对于顶管偏差的校正上，则需要遵循“强度小、多次校正”的原则，执行偏差校正工作。

对于偏差校正的
时候，不可过快，不可大力的校正。

结束语：
综上所述，市政顶管工程中沉井结构是至关重要的部分，直接影响了工程的
顺利开展，关系着顶管工程的最终质量。

因此相关人员要严格把控设计过程，结
合设计规范，设计出科学、合理的沉井结构方案，提升沉井结构的稳定性和安全性。

参考文献：
[1]梁峰.市政顶管工程沉井结构设计要点及应用分析[J].中国设备工
程,2022,No.499(11):235-237.
[2]钟晓琳.市政顶管工程沉井结构设计要点及应用[J].工程技术研
究,2021,6(20):178-179.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2021.20.081.。