直线井的施工方案

一、工作井的定义与分类在顶管施工过程中，虽然无需开挖地面槽口，但必须在管道两端挖掘若干个工作井。这些工作井可分为顶进工作井和接收井两类。顶进工作井是顶管施工的核心区域，它不仅用于安放顶进设备，还是顶管掘进机或工具管的起始点，并承担着主顶油缸反作用力的重任。而接收井则专为接收顶管掘进机或工具管而设计。在尺寸和坚固度上，顶进工作井通常比接收井更为严格和庞大。二、工作井的形状与选形工作井的形状多种多样，常见的有矩形、圆形、椭圆形以及多边形等。在顶管施工过程中，选择哪种形状的工作井，需要根据具体的施工条件来确定。在直线顶管或两段交角接近180°的折线顶管施工中，矩形工作井是常用的选择。其短边与长边之比通常为2：3，这种设计使得后座墙的布置更为便捷，同时井内空间得到了充分利用，还能适应不同覆土深浅的需求。当两段管道交角较小或需要在同一工作井内向多个方向顶进时，圆形工作井则更为合适。此外，在较深的工作井中，也常采用圆形设计，并配合沉井法施工。这种工作井占地面积小，受力分布合理，但后座墙需要适当加强。沉井材料通常为钢筋混凝土，工程结束后，沉井将作为管道的附属构筑物保留。椭圆形工作井的两端为半圆形状，长边为直线，常用于小口径顶管中，且多采用成品钢板构筑。多边形工作井的使用情况与圆形工作井相似，但在某些特定场合下也可能会有所不同。接收井的功能较为单一，主要用于接收顶管掘进机或工具管。因此，在选形上，矩形和圆形接收井较为常见且方便实用。三、工作井的分类工作井，根据其结构特点，可以分为钢筋混凝土井、钢板桩井以及瓦楞钢板井等类型。在土质条件良好、顶管口径较小且顶进距离不长的情境下，放坡开挖式工作井是一种常见的选择。这类工作井中，需要浇筑一堵坚固的后座墙，以提供稳定的顶推支撑。此外，根据顶管施工的使用性质，工作井可进一步细分为顶进井、接收井和中间工作井三类。顶进井作为顶进的起始点，承载着多项重要功能，包括垂直运输、设备安装、水电供应以及人员出入等。其结构相对复杂，修建工程量也较大，通常是我们所指的工作井的主要类型。接收井则是顶进管道的终点，顶管掘进机或工具管在此出土，标志着顶进工作的结束。而中间工作井，在调头顶进过程中，既充当着段落的终点，又作为新顶管段的起点，兼具上述两种工作井的特性。当顶进过程中遭遇障碍或误差过大时，需要在顶进中途开挖新工作井以重新开始顶进，这类工作井即被称为中间工作井。四、顶管施工的顶进形式顶管施工的顶进形式，在满足实际需求与节约成本的前提下，呈现出多样化特点。通常，我们根据不同的分类标准，将其划分为不同的顶进形式。其中，一种常见的分类方法是按照施工中的顶进方向进行划分，具体可分为以下四种：

1）单向顶进：这是指在施工过程中，管道仅朝一个方向进行顶进。由于这种顶进方式对工作井的利用率较低，因此它主要适用于那些需要穿越障碍物进行的短距离顶进作业。2）双向对接顶进：这种顶进方式涉及从两个不同的工作井出发，分别朝向中间相汇点进行顶进。通常，这种顶进方式会先顶进一头，然后再顶进另一头，从而在地下实现管道的对口相接。它适用于长距离的顶进，或者在一端顶进出现显著误差时使用。但请注意，这种顶进方式的工作井利用率相对较低，因此在一般情况下并不推荐采用。3）调头顶进：在完成一个方向的管道顶进后，通过调头利用已顶入的管道作为后座墙，再向相对另一方向进行管道顶进。这种方式能有效地提高工作井的利用率，特别适用于长距离的直线顶进作业。4）多向顶进：这种方式允许在一个工作井内朝2至3个或更多方向进行管道顶进。由于它能有效地提高工作井的利用率，因此常用于管道拐弯处或分支管线连接处的管道顶进作业，特别是在大型地下管网的建设中。

1）单排顶进：在单一施工方向上，仅顶进一排管道。这是管道顶进的基本形式。

2）双排顶进：在同一施工方向上，同时顶进两排管道。这种形式常用于过水涵洞、引水管道以及双排管道的施工。

3）多排顶进：在特定施工方向上，顶进超过两排的管道。这主要适用于多排管道、过水涵管等短距离穿越式顶进作业。五、工作井的布置要求在选定工作井位置时，需综合考虑地面和地下环境。地面上的障碍物如高压线、电话线等电线以及各类建筑物都应避开。若工作井设置在交通繁忙的道路上，应确保隔离装置和醒目标志的完备，夜间作业时还需提供良好照明和明显识别标志。地下环境中，应远离地下管线和构筑物，特别是上下水管，以防工作井位移导致水管破裂。同时，要防范地面明水对工作井周围土体的冲刷造成的水土流失。工作井也应远离河道、池塘及低洼地，特别是承受主顶油缸反力的后座墙一端，这些地形会影响工作井的后坐力。若无法避免，需对后座墙背土体进行加固。工作井的布置分为地面和坑内两部分。地面布置涵盖起吊设备、供电、供水等设备的安排，以及监控点和地面轴线的设定。坑内布置则涉及工作井尺寸、基坑导轨、洞口止水、后座、主顶油缸和顶进设备的布局。在起吊设备的布置方面，通常采用行车或吊车。若选用行车，多采用龙门行车，其轨道与工作井纵向轴线平行，埋设于工作井两侧，便于堆放准备顶进的管道，从而降低顶进过程中的地面荷载和顶进阻力。

若采用吊车进行作业，通常需要配备两台，其中一台专为起吊管道使用，另一台则用于吊土。这两台吊车的起重吨位需合理配置，以确保使用的便捷与经济性。它们大多会被布置在工作井的两侧，以方便管道和土方的起吊作业。接下来是供电设备的考虑。供电设备不仅为所有动力电源提供支持，还需确保工作井内外的照明需求。根据顶进周期的长短和用电量的多少，可以选择专设配电间或在工作井边安装配电箱，甚至使用发电机进行供电。无论如何，都必须确保触电和漏电保护装置的完备性。此外，进入管内的电缆必须配备防水接头，并应悬挂在管内的一侧，以避免与油管、注浆及水管在同一侧布置。管内的照明应采用12V或24V的低压行灯，以确保安全。在供水方面，手掘式和土压式的顶管施工由于供水量较小，一般只需接两个直径为12.5～25mm的自来水龙头即可满足需求。而对于泥水平衡顶管施工，由于其用水量较大，因此需要在工作井附近设置一个或多个泥浆池，或者将泥浆池分隔成几个小池以应对不同的排泥需求。此外，供浆设备也是顶管施工中不可或缺的一部分。

供浆设备在顶管施工中扮演着至关重要的角色，它主要包括拌浆桶和盛浆桶，其中盛浆桶与注浆泵相连通。由于现代施工多采用膨润土系列的润滑浆，因此需要确保足够的浸泡和搅拌时间，以便膨润土颗粒能充分吸水、膨胀。

此外，供浆设备通常应安置在雨棚下，以防止雨水对浆液的稀释。同时，干膨润土需堆放在架子上并搭设雨棚，以确保其干燥。液压设备方面，主顶油缸及中继站油缸的压力油由油泵提供。油泵可以置于地上或工作井内后座墙上方台子上，但一般不建议将油泵放置在工作井内，因为油泵工作时产生的噪声可能干扰指令传达，且可能因工作井过于拥挤或增加不必要的成本而不经济。当采用气压顶管时，空压机、储气罐及其附件必须放置在地面上，且空压机应远离井边，因为多数空压机工作时会产生较大噪声。工作井内的具体布置可参考相关图纸进行。

工作井内后座墙的合理布置至关重要。在过去的顶管施工中，有人采用木方横竖交错叠起的方式构建后座墙，这种做法既不科学也不合理。当主顶油缸施加反作用力时，木方会产生显著的弹性变形。这种变形在油缸回缩时会随之恢复，导致主顶油缸推出1.5米后回缩时，实际可利用的间距仅为1.2米或更少。此外，随着主顶油缸推力的增加，有效间距还会进一步减小，从而浪费了油缸的功，降低了机械效率和生产率。因此，这种布置方式并不推荐。六、人工顶管工作井的合理布置在人工顶管施工中，工作井内的布置是关键环节之一。为了确保施工的有序进行，必须采取正确的布置方法。

①在由钢板桩等构筑的工作井内，后座墙应采用钢筋混凝土进行整体浇筑。其下部建议深入工作井底板以下0.5-1m，宽度则需与工作井内净尺寸相匹配。同时，应确保后座墙平面与顶进轴线保持垂直。②紧接着，需要安装洞口止水圈。这种止水圈有多种类型可选，但关键是要保证其中心与所顶管道的中心轴线相重合。③接下来是安放基坑导轨的步骤。在安放时，导轨的前端应尽可能地靠近洞口，并用槽钢在左右两侧进行支撑。若底板上已预埋钢板，则导轨应与预埋钢板焊接，特别是在管径较大的情况下，这一步骤尤为重要。导轨的水平状态可按设计管道坡度进行安装，或在土质较软时选择水平状态并适当提高导轨的设计高程。④随后是安放后靠背的环节。后靠背通常由钢结构件制成，其厚度约为300mm。需注意，普通厚钢板作为后靠背可能不够稳固，特别是在管径较大的情况下。⑤之后是安装主顶油缸。主顶油缸一般安装在主顶油缸架上。当管径较大时，需确保主顶油缸的合力中心低于管中心约5%的管内径。⑥最后，根据需要安装测量仪器。对于泥水式顶管，建议在安装好基坑旁通、排泥泵及其管路后再进行仪器安装。在布置工作井的同时，地面上的拌浆和混凝土管接口止水圈的安装等顶进准备工作也应同步进行。此外，工作井操作面的布置还需注意以下几点：

①工作井的底层需先行平整，并浇筑厚度为30cm的C20混凝土。

②紧接着，铺设两层槽钢以校正水平面。

③按照预定的顶进轴线设置一组导轨，确保轨距控制在0.6-0.7D（管径）范围内。导轨应预先焊接在底板上，并采用特制螺栓进行紧固，以防顶进时的移动。

④油缸需安装在升降调节架上，通常对称布置两只或四只，中心距保持为30cm。

⑤当顶进管道为钢管时，应在工作井前端预留出人工焊接的作业高度，并设置集水井。此外，工作井的基本尺度要求包括平面尺寸和深度，这些尺度的确定需综合考虑施工管道直径、管节长度、覆土厚度、顶进方式以及施工方法等多重因素。同时，还需考虑土层性质、地下水位等自然条件，以及设备布置、操作空间、工期长短和挖掘泥土的运输方式等因素。根据规范GB50286-97第6.2节的规定，矩形工作井底部的尺寸可以通过公式进行计算。工作井的深度则需满足相关公式要求，以确保施工的安全与效率。七、工作井设计原则在遵循规范GB50286T7第6.2节的规定时，选择顶管工作井的位置应考虑以下条件：(1)确定管道井室的位置；

(2)利用坑壁土体作为后座墙；

(3)确保排水、出土和运输的便捷性；

(4)采取适当的保护措施，以确保地上和地下建筑物、构筑物的安全；

(5)靠近电源和水源，并保证交通的便利性；

(6)在单向顶进时，工作井宜设置在下游一侧。此外，还需注意以下问题：(1)尽量减少工作井的数量。在顶进过程中，应追求长距离顶进，以减少挖掘工作井的需求。对于直线顶管，工作井最好设在管道附属构筑物处，并在竣工后将其改建为永久性管道附属构筑物。当长距离顶进直线管道时，可在检查井处增设工作井，以方便掉头顶进。在管道转弯或转向检查井处，应尽量采用双向顶进，以提高工作井的利用率。若需多排或多向顶进，应尽可能利用一个工作井。(2)在地下水位以下进行顶进时，工作井应设在管线下游，并逆管道坡度方向进行顶进，以确保管道排水顺畅。(3)工作井的选址应避免房屋、地下管线、池塘和架空电线等潜在风险区域。这些区域可能给施工带来诸多不便，如工作井和接收井过于靠近房屋或地下管线，可能会对施工造成干扰，增加保护措施的成本和工期延误的风险。同时，在河塘边进行施工也会增加顶管施工的难度和中继站的数量，进而提高施工成本。此外，在架空线尤其是高压架空线下作业时，存在触电或停电的风险，因此需特别谨慎。(4)在覆土层较薄的情况下，工作井后座墙的被动土抗力会减小，从而限制了一次顶进的长度。因此，在设计时必须全面考虑各种