市政顶管工程沉井结构设计要点及应用探讨

张海滨

摘要：随着我国城市化进程的不断加快，市政工程建设规模在不断的扩大，为了满足城市各个功能需要，要配合大量的管道来保证城市的正常运行，其中顶管工程的应用较为广泛，但是其中沉井结构式的难点问题较为突出，因此需要设计人员加强对现场情况进行分析，掌握沉井结构的设计要点融入创新思维，提高整体的设计效果。本文论述了市政顶管工程沉井结构的设计要点。

关键词：市政顶管工程;沉井结构;结构设计;设计要点

在城市化建设中，顶管井为重要的临时设施，具备的优势为成本较低和施工周期较短，在市政工程中的应用较为广泛。沉井为常见的顶管井类型，优势为较强的深度以及高度，整体性能较为优良，但是在实际使用是结构存在者内力过大和沉井壁过厚的问题，影响整体的施工质量，所以在前期设计工作中需要掌握重要的设计要点，严格按照工程的标准和要求优化沉井结构设计方案。

一、市政顶管工程沉井结构的特点

在进行沉井结构设计之前，需要明确沉井结构的设计特点，为后续工作指明正确的方向。一般市政结构顶管工程中，沉井结构的高度和深度较大，具备较强的稳固性，在市政工程中的应用较多，但是这一结构也存在着一定的不足，例如在深度方面如果并没有进行科学控制，那么会出现内部压力过大的问题，影响顶管工程的施工质量。同时如果在类型选择方面存在偏差，那么会和实际工程存在不匹配的问题，影响工程施工质量的提高。因此在实际管理时为了防止对后续施工的影响，在设计方案中要根据沉井结构的特点和后续运用时所存在的问题，优化整体设计方案，考虑不同的设计要点，做好各个因素之间的相互协调，从而使得沉井结构设计效果能够得到全面的提升。在实际设计时要遵循我国的相关要求来完善整体的结构模式，贴合于顶管施工的标准，以此来提高整体的设计效果。

二、市政顶管工程沉井结构方案

沉井结构具备高度高和整体性较好的特点，也是当前市政工程中运用最为广泛的结构类型，但是需要注意的是由于不同工程的差异性较为突出，沉井结构如果所需要的深度较高，那么要适当的缩小其中的内应力，并且以内部支撑的方式来维持整个工程的稳定性，避免出现较为严重的塌陷问题。在实际设计方案中要适当的减少厚度，从而保证工程的施工质量。另外还需要根据实际的施工情况进行区域内数值的深度分析，防止在后续施工中存在较严重的干扰因素，保证整体设计方案的科学性，尤其是要注意涌水和流沙等等，要在设计方案中设置与之匹配的优化策略，从而使整体设计效果能够得到全面的提高，做好数据的详细分析以及整理，完善整体的设计方案。

三、市政顶管工程沉井结构的设计要点

（一）重量和壁厚的设计

为了使沉井结构用优势能够得到全面凸显，在实际设计时需要做好结构重量和壁厚的设计，为后续方案的优化奠定坚实的基础。在沉井结构中要通过下沉的自重力达到良好的支撑效果，但是根据以往工作经验可以看到下沉中经常会存在自重力超出预定值的问题，影响结构的正常使用，所以在实际设计时需要设计人员加强对外力的作用，保证施工的顺利进行，可以在设计方案中先整合不同的数值，之后再考虑现场的实际应用情况，优化当前的设计方案，全面提高设备的应用效果。例如下沉深度要控制在10米左右，水平位移要为100毫米，并且水平位移小于下沉深度1%，严格按照这一数值来进行日常的设计，防止在后续使用时存在较为严重的干扰因素，而导致设备的应用功能无法得以凸显。同时还要根据深度值来确定沉井的平面尺寸，在数值计算时要做好前期的试验工作，避免对后续的应用造成一定影响，通过反复的推敲确定最佳的数值，不断提高整体的设计效果，为后续施工奠定坚实的基础。其次在进行结构设计时，要使沉井具备较强的下稳定性和抗浮性，例如下沉稳定系数要在0.8～0.9之间，如果沉井结构水位较高，那么要适当的增加下沉稳定系数，根据实际情况来进行精准性的确定，以此来完善整体的工作模式。在实际设计时需要参考其他的参数，并且考虑沉井结构本身自重和浮脱力的相关取值等等，以此来优化整体的设计方案。

（二）标高设计

在标高设计中要结合顶管工程沉井结构的使用需求，考虑结构本身的安全性，并且还要了解周边的水位情况，保证设备的正常使用。例如标高要高出周边水位的0.5米，防止在后续使用时存在地面水流入的问题。另外在非道路下结构顶标高设计时，要保证顶部标高大于地面的0.3米。在实际设计时需要根据现场的情况确定相对应的数值，并且做好科学的计算，防止对后续设备使用造成一定的影响。精准性的确定不同的细节性问题，逐渐提高整体的设计效果。

其次在标高设计时要使下身结构能够具备一定的可靠性，采取圆形沉井排水下沉法时，要特别注意井内要保持无水的状态中，防止在沉井时受到外部因素的影响而导致结构受损。需要先将沉井下沉至设计标高之后，再进行干封顶，以此来提高整体的设计效率。

（三）刃脚踏面标高设计

在这一部分设计时，首先要进行沉井结构冲刷强度的计算，使得深度能够符合相关的要求，避免对后续的施工造成一定的影响。首先要充分的考虑沉井结构和其他部位之间的关系，了解滑移和抗倾覆对稳定性的影響，确定整体的数值，严格的按照沉井结构设计规程进行误差的精准性计算，设置相应的弹性值，避免对后续的使用造成一定的影响。在整体结构设计时要预留出预定的标高误差，全面提高整体的设计效果，以此来为后续的使用奠定坚实的基础。其次，在实际设计时要先预估出结构标高，严格按照相关的要求以及标准作出科学的调整及优化，要符合实际的设计要求及标准，根据实际情况来确定基本性能数值，提高整体的设计效果。

（四）环向计算

在这一部分设计时要考虑周边水土压力的作用力对沉井抗拉应力的作用，优化相对的数值完善整体设计方案，从而使设计工作能够具备较强的可靠性。如果工程使用大型圆形沉井的话，那么会受到外合作用的影响，导致受力出现不均匀的情况，因此在实际设计时需要加强对周边组织情况的深入性分析，防止存在水土压力过大的问题。在实际设计方案中要考虑下沉沉井的倾斜情况和主动土的压力，摩擦较大时，那么土压力差值也会较大，因此要适当的增加相对应的数值，例如将摩擦角控制在5度到10度之间，有效的完成土压力值的计算工作。

（五）顶力计算

在实际计算时要严格的控制好工程的顶力，结合以往工作经验分析影响结构稳定性的因素和影响顶管顶力参数的因素，例如顶进长度和顶径阻力等等，在实际计算时要做好不同参数之间的科学协调，严格按照现场地质情况进行充分的计算，以此来提高最终设计的精准性。值得注意的是，在实际结构设计时，如果顶管顶立与规定值相比偏大，那么要在设计方案中适当的减小管道的顶尖阻力，避免对后续施工造成一定的影响。在计算时要更加灵活的考虑后续的施工要求，防止设计和施工存在相互脱离的问题，要降低后续施工难度，更加精准性的完成施工，全面的提高沉井结构的设计效果。

结束语：

在进行市政结构顶管工程沉井结构设计中需要严格遵循我国的相关标准和要求，按照实际来完善整体设计模式，将可靠性和安全性落实到不同工作环节中，计算出不同的指标，以此来设计出最佳的沉井结构设计方案。同时还要和实际情况进行相互的匹配，修正和改进设计方案中的内容，全面提高整体的设计效果，满足沉井结构的应用要求。

参考文献：

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