市政工程顶管施工中的沉井结构优化设计

某市政工程位于某市区繁华地带，为典型的污水排放管道施工项目。经研究决定，项目使用长度为252m，半径为DN1500mm的生活污水排放管道，并预留了1.5%的坡度。其中，上游管道和下游管道全部通过沉井连接在一起，并根据规范和标准要求预留了DN400mm的污水管。但是，由于本项目位于河岸边，土体中的含水量较大，土体的稳定性和安全性无法得到根本保证，需要采取针对性的措施予以解决。



为深入探讨市政工程顶管施工中的沉井结构优化设计，本文结合案例围绕顶管施工沉井结构整体设计思路、沉井壁厚设计、标高设计、顶力计算、环向计算、竖向抗拉计算6个方面进行深人分析与探讨。



1整体设计思路



本项目沉井结构设计需要从以下两个方面进行：



（1）参数控制。从设计角度来看，需要将现有标准作为沉井设计结构参数依据，注重沉井结构设计及下沉稳定性验算，并保证施工完成的尺寸与标准尺寸之间的偏差控制在20mm以内。同时，井壁壁厚不大于-5mm、+8mm的偏差，实际施工完成的保护层与设计保护层的偏差应控制在5mm。沉井下沉位置控制是参数控制的关键，下沉后位移值与下沉深度之间的比值应小于0.01。



（2）因地制宜。在本项目中，受施工条件的影响，在严格控制参数的同时，还要根据工程项目的实际情况综合考虑其他因素。比如，项目所在地为市区繁华地带，顶管施工需要根据地下管道的分布情况、周边管线组织和开展施工，并合理控制下沉参数，对沉井制作方法进行优化，为保证作业精度，还要加强参数的偏差控制，由于考虑到降水可能带来的水土流失问题，具体设计过程中要做好力学参数分析，综合考虑位移可能性、周围土体变形等情况，确保沉井结构优化设计的可行性。



2沉井壁厚设计



市政工程顶管施工中沉井结构的应用原理是利用沉井的自重实现下沉，如果沉井井壁厚度不能满足设计要求，会出现沉井自重不足，无法实现下沉；如果沉井井壁过厚，虽然可以实现下沉作业，却在一定程度上增加了工程项目的建设成本，造成不必要的资源浪费。因此，在工程项目建设工程中，要对沉井管壁的厚度进行科学合理的设计，从而保证沉井下沉过程的稳定性。而在本工程项目的建设过程中，技术人员通过对工程项目实际情况进行分析，决定选择壁厚为0.55m、内径为9m的圆形沉井。同时，为了在污水中顺利完成取土作业，还要完成对井壁内的排水作业，并科学合理地计算沉井下沉系数及稳定系数，以判断沉井井壁厚度是否合理。



3标高设计



3.1沉井井顶标高设计



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