夏海

摘要：随着我国经济的持续增长，城市建设也获得了高速度发展，尤其在"五水共治"的大背景下，全国各地水处理工作开展的如火如荼，使得市政工程的建设总量也在逐步增加，为保障城市建设正常的运行和对功能效益的合理利用，对各类具有特殊功能的水治理管道需求量也在日益增加。而因为每个都市在建设之初道路设计都相对繁琐，为提高施工进度建设单元通常都会引入非施工技术人员帮助完成相应的施工目标。而身为当中的重要技术种类，顶管施工技术一直以来都是施工单位关注，并在实践操作中被多次使用过的重要技术类型，此科技在加快了施工进度的同时，也取得了对应的施工效果。

关键词：市政结构;顶管工程;沉井结构;设计研究

沉井结构设计方法在现代市政结构顶管工程中的应用频率非常高，该种结构设计策略不仅能够充分满足市政工程地下半地下施工需求，施工便捷度高、成本投入低、占地空间小，而且可以实现不开挖施工操作，施工噪音低，周期短，对周围环境的破坏以及对周边居民的影响都比较小，具有很强的实际应用价值。所以相关行业工作人员应当对该种结构设计方法给予足够的重视，在实际设计过程中多加应用，并在不断优化过程中探索更为科学的设计方式。

一、市政结构顶管工程中的沉井结构特点

城市为全面完成其各种职能，往往必须铺设许多管线。其中顶管井作为一项临时基础设施，由于其安装期限相对较短且具有成本低廉等诸多优越性特点，因而被普遍使用于市政工程中[1]。沉井则是一个比较普遍的市政工程顶部供水管井构造形式，在一般的城市公共建筑结构顶管建设工程中，沉井构造的刚性和纵深都相应很大，具备了较好的构造稳定性。但又由于沉井构造较深，使得其较为易产生结构设计内力过大、沉井壁厚过大等状况，因而直接影响到巿政建筑结构顶管建设工程。所以要求工程设计技术人员充分地根据实际工程实践，并严格地按照我国的有关规范规定对我国市政建筑构件顶管施工中的沉井构造做出了最佳优化工程设计。

二、顶管井结构方案

（一）沉井结构

该类构件在实际施工使用中有着许多优点，如刚性大、稳定性好等，所以也是广泛采用的构件型式[2]。但必须注意的是，因为各个建筑的特性有所不同，使用此类构件若是要求的深度很大，相对的应该尽可能减小其内力，采用内撑方法以保证整体建筑的稳定性。这样既可以降低建设厚度，又可以很大程度的改善工程品质。在结构设计和实际建造作业时，工程设计人员要充分对建筑结构所在地段的各种因素加以考虑，包括流沙或是涌水等特殊的地质情况都必须将数据汇总后，加以详细分析。

（二）地下连续墙

因为地下连续墙体属于平面结构，所以在实际使用的过程中常常会发生各种问题，比如稳定性不好或者墙体在实际应用时会出现变形或裂缝等问题。所以，有关工程技术人员在确定使用这种构造时应设计适当的内支撑结构或增添平面环向加劲梁，有助于保证整个构造的使用稳定性。在一般情况下，这个构造的使用范围都是在较深的顶管井中，因此有关这一构造的特点和周围地质状况分析，需要特别重视。

（三）排桩结构

一般情况下，工程单元若是在进行顶管井作业设计任务时，当发觉顶管井平面上存在不规律且深度大特征的时间，最先思考的便是排桩架构设计[3]。而想要更进一步提高结构稳定性并实现预先设定的施工效果，就应该更加完善相应的止水设施比如摆喷或旋喷等，因为这种设置方式可以有效减少了地下水影响施工结构的问题。也减少了在施工时许多不必要的困难。

（四）钢板桩

钢板桩结构设计具备多种优点，具有总体费用少、建筑速度快和强度高等优点，是一个广泛与各个建筑工程中的一种构件型式。但同样的，由于这些构件在现实使用时也极为易遭受外界条件环境影响，包含地质条件和地下水位等。所以，在现实建筑设计建造时要重视钢板桩钢管的设置情况，并必须将其输入到不透水层中以提高建筑品质。

三、市政结构顶管工程沉井结构设计要点分析

（一）重量和壁厚设计要点

沉井结构下沉施工的实现原理主要是依靠井体结构的自身重力，但是根据以往施工经验，在下沉过程中经常会出现自重力作用达不到预期效果的问题[4]。基于此，设计人员需要在设计方案中重视对外力的应用，以确保施工进度可以顺利进行。

（二）标高设计要点

针对市政顶管工程建设沉井构造的属性特征，在对沉井顶高度加以设置时，应当根据顶管工程建设沉井构造的实际应用要求，充分考虑到影响构造安全性的各种因素，并对建筑周边水位加以分析，确定井顶设置深度高于建筑周边水位的0.5m以上，以防止工程建设沉井构造在终沉后地层中洪水的渗入。所以，在沉井结构井顶的高度设计时，应当保证高度超过地面0.3m，而具体数字则要根据工地的实际需要制定。

（三）平面尺寸设计要点

建筑平面尺度是市政项目沉井结构设计中的关键性组成部分，其设计水准的好坏影响着沉井构造的整体强度、刚性和耐压技术能力[5]。在建筑沉井平面结构设计中，其下沉沉降深度宜限制在10m以内，最大水平位移限制在100mm，同时保证最大水平位移低于总沉降深的1%。此外，在市政顶管等建筑沉井架构设计过程中，还需要根据其终沉深度对建筑沉井平面尺寸加以确定，因此在前期数据测算时，还必须进行测试工作。

（四）刃脚踏面标高设计要点

根据对沉井构造抗冲击刚度的估算，可以确认所有的沉井构造刃脚必须埋设在足够深度。首先，在工程设计中应充分考虑到城市污水处理厂的能力和沉井构造各部位尺度要求，并经过研究沉井构造抗滑动、防倾覆等的稳定性能和沉井构造刃脚踏面高度相互之间的关系，以便于大体规定刃脚踏面高度数据;然后，工程设计要严密地根据《给排水施工混凝土沉井结构设计标准》中对刃脚踏面高度的规范计算并允许偏差，确保在所执行的整个沉井架构设计过程中，均保留出刃脚踏面高度的偏差。

（五）顶力计算要点

因为在市政结构顶管施工中，施工人员通常通过专门的工作井顶管设备进行管线顶进作业，所以施工人员必须严格控制工程顶力，而影响顶管顶力值的因素主要有管径尺寸、顶进直径、顶管顶力及其顶进阻力等几项参数，若在沉井架构设计中，顶管机顶力比所规范的工作井顶理论精度大，则要求有关设计人员根据实际状况，相应地降低管线顶进阻力[6]。

（六）环向计算要点

针对于某些特定的城市公共顶管井构件，例如以圆环沉井井壁为简壳结构的顶部供水管井，受周围土壤受压作用影响，在沉井断面的受力状况下，拉应力相对较小。充分考虑到砖砌体结构和素水泥构造通常拥有较优异的承压能力，所以假如在城市公共建筑结构顶管设计中采用的圆环沉井规模并不大，则提议采用砖砌体结构沉井或者素水泥的圆环沉井构造。

结束语

综上所述，顶管井结构施工时必须针对各种状况选用不同的构造与应用型式，包括沉水井、地下连续墙、排桩、钢板桩和型钢混凝土桩。对市政结构而言，最关键的就是要确保整体建筑的使用效益和整个空间结构的稳定性，如此就可以提高效益的发挥、凸显出结构材料在对应特点区域中的使用优势

参考文献

[1]魏冬冬.浅析顶管工程中沉井结构设计[J].山东化工，2021，50（12）：183-184+186.

[2]肖蕾.市政工程中沉井的构造及其施工工艺分析[J].四川建材，2019，45（12）：139-140.

[3]范娜.市政结构顶管工程沉井结构设计研究[J].价值工程，2019，38（31）：178-180.

[4]王婷.沉井施工技术在顶管工程中的应用研究[J].邢台职业技术学院學报，2019，36（05）：84-87.

[5]宋翔.市政结构顶管工程沉井结构设计研究[J].产业科技创新，2019，1（29）：63-64.

[6]潘迎，陈宇.市政顶管工程沉井结构设计要点及应用探究[J].工程技术研究，2019，4（09）：189-190.