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摘要：在输电工程建设中，电缆使用越来越普遍，而顶管作为常用的电缆通道，广泛应用于通过城区道路、河流等不便开挖区域，而顶管工程中工井费用所占比例较大，采用何种工井施工方式一直是电力设计人员讨论的焦点。本文从技经角度对普通开挖工井和沉井两种方案进行造价分析，希望能为顶管工井设计方案选择提供参考依据。
关键词：电缆，顶管，沉井，经济分析
1沉井施工背景
沉井是井筒狀的结构物，以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后进行混凝土封底并填塞井孔，在顶管施工完成后进行封顶、回填。适用于进场道路便利，施工场地较小，不具备放边坡条件的工程项目。对松软土质条件适用性更强，配合抽水措施能够有效克服地下水的影响，对局部松砂石土质可配合人工掏挖进行施工。广泛适用于污水泵站、大型设备基础、人防掩蔽所、盾构拼装井等市政工程。
2沉井施工工艺流程
2.1坑基开挖。坑基开挖是沉井施工的第一步，在确立开挖边线之后，采用机械开挖与人工开挖相结合的方式进行。坑基施工结束后，为方便刃脚垫层施工，需要保持坑底的平整和干燥。当地下水位较高造成坑底积水时，可在坑底开挖排水沟和集水坑，采用水泵将泥水及时排到坑外。
2.2刃脚垫层施工。刃脚垫层的作用是将整个沉井的重力均匀分散到地基上，防止在沉井制作过程中由于不均匀沉降产生裂缝或者产生较大的垂直偏差。刃脚垫层常用的施工方法有垫架法、砖砌垫座法、土模法等。
2.3沉井制作。沉井的制作过程通常分为三步：第一步，模板支设;第二步，钢筋加工制作;第三步，混凝土浇筑。电缆顶管工程的沉井高度一般6～10米，当地基土质较好时，沉井应一次制作完成，然后下沉。当沉井高度在12米以上时，通常先往下挖3～4米深，在基坑中一次制作下沉，或分节制作、分节下沉。
2.4沉井下沉。沉井的下沉工作应该在沉井井体制作牢固后进行，对称均匀地挖出井内土层，使沉井在自身重力的作用下下沉。挖土过程分层、对称、均匀地进行，从井底中央均匀向四周开挖，在刃脚处保留一定宽度;逐渐剥离刃脚周边的土层，直到余下的土层经不住刃脚的挤压而破裂时，沉井在重力作用下均匀垂直下沉。
2.5沉井封底。沉井封底一般先在底部铺一层150～500毫米厚卵石或碎石层，再在其上浇一层0.5～1.5米厚的混凝土垫层。垫层达到50%强度后，在其上铺卷材防水层，绑钢筋，浇筑底板混凝土。底板混凝土强度达到70%后，对集水井进行封堵，完成封底。
3施工费用测算分析
为统一测算口径，考虑工井施工的环境及特点，两种方案均套用电缆线路工程预规取费。由于施工场地情况差异较大，测算费用均不计列建设场地征用及清理费。其他费用中均不计取前期工作费、管理车辆购置费和项目后评价费，勘察费按1万元计列，设计费按中电联相关文件计列。总费用按静态投资测算，不考虑建设期贷款利息。以某110千伏送出工程图纸为例，对两种方案进行费用测算。工井直径为8米，深度为10米，所有土石方工程都考虑机械开挖，另加明排水费用，基础钢筋、混凝土等主材价格参照当地当年信息价计列。
3.1沉井方案。鉴于电力线路工程定额不能完全符合沉井施工工艺，需结合电力建筑工程预算定额进行适当调整，沉井预算定额适用于全沉法或半沉法施工的钢筋混凝土沉井工程;沉井制作中的钢管、爬梯、预埋铁件等金属工程，按照设计标准执行相应定额;沉井下沉套用普通土定额，另加明排水费用;定额中不包含余土外运费用，套用线路运输定额按10千米外运距离测算;沉井施工脚手架按照其外围周长乘以高度，以平方米为单位套用综合脚手架定额。按照以上原则，沉井方案的静态投资费用为79万元，其中，本体工程费为58万元。
3.2普通工井方案。普通工井方案按同容量、同荷载、同地质条件进行费用测算，不计列钢格栅支护、旋喷桩加固等措施费用，按明挖放边坡计列机械挖方费用，只考虑喷射混凝土支护。按照以上原则，普通工井方案的静态投资费用为68万元，其中本体工程费为59万元。
3.3费用差异分析。从材料用量上分析，沉井方案的钢筋用量明显高于普通工井方案，而混凝土C40用量明显低于普通工井方案。从合价上看，沉井方案的主材费用略低于普通工井方案。从工程总费用上看，沉井方案略高于普通工井方案。在本体工程费用方面，二者基本持平。其他费用方面，沉井方案明显高于普通工井方案，主要是沉井方案中包含沉降观测费，该费用占比高，按照2000元/点位×4点位/井×15天/井测算，费用总计12万元。总体来看，两种方案总费用的偏差主要在于沉井沉降观测费。
在费用测算过程中剔除了建设场地征用及清理费，通常普通工井方案中需要增加边坡和支护面积，占地面积较大，由此产生的建场费也会较多。在实际施工过程中，普通工井方案采用的支护措施不同，其建场费高于沉井方案的比例也不同，根据以往类似工程经验，一般高出20%～80%。
4方案差异分析
4.1施工周期。沉井制作过程中由于井壁内作业空间受限，需小型挖掘机配合人工挖方，土方开挖速度较慢，接近坑底标高时需缓慢下沉，加强观测，底板垫层制作过程较慢，整体工期约25～35天。普通工井制作过程约15～20天，但不同的支护措施所需时间长短差异较大，若采用旋喷桩或灌注桩等特殊支护措施时，过程所需时间约10天左右，整个工程所需施工时间约为25～35天。因此在采用特殊支护措施时，普通工井制作周期与沉井方案相当。当普通工井方案的特殊支护措施复杂时，其施工周期会更长。
4.2占用场地。由于沉井施工开挖土方不需要放边坡，地面开挖及占地面积较小，在占用场地方面明显优于普通工井，沉井施工方案的建设场地征用及清理费明显低于普通工井方案。在进行两种方案的费用测算时未计列建设场地征用及清理费，若该项费用较高，则可能导致普通工井方案的总体费用明显增多。在进行技术方案经济性比选时，还需要参考实际的施工环境，根据现场情况计列建场费，选择经济性较好的方案。
4.3工井位置偏差。沉井施工下沉过程中工井位置难免出现偏移或倾斜，对施工单位的经验和能力要求较高，一般横向偏差能控制在100毫米左右，而普通工井的横向偏差可以控制在20～50毫米之间。为保证有效的使用宽度，在设计工井内径时可比同容量的普通工井宽度放大200毫米。在当前的费用测算中，沉井尺寸已考虑了位置偏差。
5结论
综上所述，在不考虑破路面、绿化带补偿等建设场地征用及清理费时，沉井方案总费用高出普通工井15%左右，二者费用相差不大。若普通工井方案的支护措施费用和场地补偿费用较高，则可能导致总体费用大幅增多并超过沉井。因此，设计单位在选择方案时需要根据现场实际情况进行技术方案对比分析，在满足安全、质量及工期的前提下选择更经济的技术方案。
参考文献
[1] 穆保岗.大型沉井设计、施工及监测[M]. 中国建筑工业出版社.2015
[2] 望世雄，余翔.关于污水管线顶管施工中工作井的优化设计[J].中国水运（下半月）. 2018（12）
[3] 徐向阳，韩志云.大型沉井结构设计要点与下沉施工控制措施[J].江淮水利科技.2017（02）
关键词：电缆，顶管，沉井，经济分析
1沉井施工背景
沉井是井筒狀的结构物，以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后进行混凝土封底并填塞井孔，在顶管施工完成后进行封顶、回填。适用于进场道路便利，施工场地较小，不具备放边坡条件的工程项目。对松软土质条件适用性更强，配合抽水措施能够有效克服地下水的影响，对局部松砂石土质可配合人工掏挖进行施工。广泛适用于污水泵站、大型设备基础、人防掩蔽所、盾构拼装井等市政工程。
2沉井施工工艺流程
2.1坑基开挖。坑基开挖是沉井施工的第一步，在确立开挖边线之后，采用机械开挖与人工开挖相结合的方式进行。坑基施工结束后，为方便刃脚垫层施工，需要保持坑底的平整和干燥。当地下水位较高造成坑底积水时，可在坑底开挖排水沟和集水坑，采用水泵将泥水及时排到坑外。
2.2刃脚垫层施工。刃脚垫层的作用是将整个沉井的重力均匀分散到地基上，防止在沉井制作过程中由于不均匀沉降产生裂缝或者产生较大的垂直偏差。刃脚垫层常用的施工方法有垫架法、砖砌垫座法、土模法等。
2.3沉井制作。沉井的制作过程通常分为三步：第一步，模板支设;第二步，钢筋加工制作;第三步，混凝土浇筑。电缆顶管工程的沉井高度一般6～10米，当地基土质较好时，沉井应一次制作完成，然后下沉。当沉井高度在12米以上时，通常先往下挖3～4米深，在基坑中一次制作下沉，或分节制作、分节下沉。
2.4沉井下沉。沉井的下沉工作应该在沉井井体制作牢固后进行，对称均匀地挖出井内土层，使沉井在自身重力的作用下下沉。挖土过程分层、对称、均匀地进行，从井底中央均匀向四周开挖，在刃脚处保留一定宽度;逐渐剥离刃脚周边的土层，直到余下的土层经不住刃脚的挤压而破裂时，沉井在重力作用下均匀垂直下沉。
2.5沉井封底。沉井封底一般先在底部铺一层150～500毫米厚卵石或碎石层，再在其上浇一层0.5～1.5米厚的混凝土垫层。垫层达到50%强度后，在其上铺卷材防水层，绑钢筋，浇筑底板混凝土。底板混凝土强度达到70%后，对集水井进行封堵，完成封底。
3施工费用测算分析
为统一测算口径，考虑工井施工的环境及特点，两种方案均套用电缆线路工程预规取费。由于施工场地情况差异较大，测算费用均不计列建设场地征用及清理费。其他费用中均不计取前期工作费、管理车辆购置费和项目后评价费，勘察费按1万元计列，设计费按中电联相关文件计列。总费用按静态投资测算，不考虑建设期贷款利息。以某110千伏送出工程图纸为例，对两种方案进行费用测算。工井直径为8米，深度为10米，所有土石方工程都考虑机械开挖，另加明排水费用，基础钢筋、混凝土等主材价格参照当地当年信息价计列。
3.1沉井方案。鉴于电力线路工程定额不能完全符合沉井施工工艺，需结合电力建筑工程预算定额进行适当调整，沉井预算定额适用于全沉法或半沉法施工的钢筋混凝土沉井工程;沉井制作中的钢管、爬梯、预埋铁件等金属工程，按照设计标准执行相应定额;沉井下沉套用普通土定额，另加明排水费用;定额中不包含余土外运费用，套用线路运输定额按10千米外运距离测算;沉井施工脚手架按照其外围周长乘以高度，以平方米为单位套用综合脚手架定额。按照以上原则，沉井方案的静态投资费用为79万元，其中，本体工程费为58万元。
3.2普通工井方案。普通工井方案按同容量、同荷载、同地质条件进行费用测算，不计列钢格栅支护、旋喷桩加固等措施费用，按明挖放边坡计列机械挖方费用，只考虑喷射混凝土支护。按照以上原则，普通工井方案的静态投资费用为68万元，其中本体工程费为59万元。
3.3费用差异分析。从材料用量上分析，沉井方案的钢筋用量明显高于普通工井方案，而混凝土C40用量明显低于普通工井方案。从合价上看，沉井方案的主材费用略低于普通工井方案。从工程总费用上看，沉井方案略高于普通工井方案。在本体工程费用方面，二者基本持平。其他费用方面，沉井方案明显高于普通工井方案，主要是沉井方案中包含沉降观测费，该费用占比高，按照2000元/点位×4点位/井×15天/井测算，费用总计12万元。总体来看，两种方案总费用的偏差主要在于沉井沉降观测费。
在费用测算过程中剔除了建设场地征用及清理费，通常普通工井方案中需要增加边坡和支护面积，占地面积较大，由此产生的建场费也会较多。在实际施工过程中，普通工井方案采用的支护措施不同，其建场费高于沉井方案的比例也不同，根据以往类似工程经验，一般高出20%～80%。
4方案差异分析
4.1施工周期。沉井制作过程中由于井壁内作业空间受限，需小型挖掘机配合人工挖方，土方开挖速度较慢，接近坑底标高时需缓慢下沉，加强观测，底板垫层制作过程较慢，整体工期约25～35天。普通工井制作过程约15～20天，但不同的支护措施所需时间长短差异较大，若采用旋喷桩或灌注桩等特殊支护措施时，过程所需时间约10天左右，整个工程所需施工时间约为25～35天。因此在采用特殊支护措施时，普通工井制作周期与沉井方案相当。当普通工井方案的特殊支护措施复杂时，其施工周期会更长。
4.2占用场地。由于沉井施工开挖土方不需要放边坡，地面开挖及占地面积较小，在占用场地方面明显优于普通工井，沉井施工方案的建设场地征用及清理费明显低于普通工井方案。在进行两种方案的费用测算时未计列建设场地征用及清理费，若该项费用较高，则可能导致普通工井方案的总体费用明显增多。在进行技术方案经济性比选时，还需要参考实际的施工环境，根据现场情况计列建场费，选择经济性较好的方案。
4.3工井位置偏差。沉井施工下沉过程中工井位置难免出现偏移或倾斜，对施工单位的经验和能力要求较高，一般横向偏差能控制在100毫米左右，而普通工井的横向偏差可以控制在20～50毫米之间。为保证有效的使用宽度，在设计工井内径时可比同容量的普通工井宽度放大200毫米。在当前的费用测算中，沉井尺寸已考虑了位置偏差。
5结论
综上所述，在不考虑破路面、绿化带补偿等建设场地征用及清理费时，沉井方案总费用高出普通工井15%左右，二者费用相差不大。若普通工井方案的支护措施费用和场地补偿费用较高，则可能导致总体费用大幅增多并超过沉井。因此，设计单位在选择方案时需要根据现场实际情况进行技术方案对比分析，在满足安全、质量及工期的前提下选择更经济的技术方案。
参考文献
[1] 穆保岗.大型沉井设计、施工及监测[M]. 中国建筑工业出版社.2015
[2] 望世雄，余翔.关于污水管线顶管施工中工作井的优化设计[J].中国水运（下半月）. 2018（12）
[3] 徐向阳，韩志云.大型沉井结构设计要点与下沉施工控制措施[J].江淮水利科技.2017（02）