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浅埋暗挖隧道区间竖井施工技术实录

2020-11-14 156 上传者：管理员

摘要：在复杂地质条件下的浅埋暗挖隧道施工，首先要解决好竖井施工的问题。结合乌市地铁1号线，研究了竖井在复杂地质条件下的施工工艺和方法，可供城市浅埋暗挖隧道在复杂地质条件下竖井的施工提供借鉴。

关键词：
复杂地质
工程施工
竖井施工
轨道交通
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改革开放四十年来，我国城市化进程加速，许多城市都开展了轨道交通建设，以解决城市交通的压力[1]。根据发改基础[2016]730号文，目前中国城市轨道交通有超过100个项目在发展，新建城市轨道交通超过2000km，涉及投资约1.6万亿元[2]。

浅埋暗挖法施工作为城市地铁隧道工程施工中经常运用的一种施工方法，地铁在这方面已有多个成功先例，施工技术也日趋成熟。但鉴于每项隧道工程都有自身的特点，仅借鉴以往施工经验组织施工难以满足当前施工发展要求。

本工法详细阐述了区间竖井的施工，经过项目认真组织、反复验算、努力研究实践总结出一套实用的施工工艺，便于对日后的类似工程起到借鉴帮助作用。

1、工程概况

乌鲁木齐轨道交通1号线工程04标段南门站—北门站区间由南门站沿解放北路向北敷设至北门站，左右线起讫里程为：DK4+180.456～DK4+965.13，净长784.683m。区间隧道埋深16～19.2m，为单洞单线隧道，采用矿山法施工。区间在YDK4+579.571处设置一处施工竖井及横通道兼联络通道，位于解放北路与民主路交叉口。多数浅埋暗挖隧道施工均基于土层条件相对单一地层进行[3]，区间拱顶位于富水角砾与强风化泥岩、砂岩交界面，隧道整体位于中风化泥岩砂岩大倾角交互地层，围岩上软下硬，地质条件差，针对极其复杂的地层条件下的浅埋暗挖隧道施工，出于安全、成本和进度的考虑，单一的开挖方式往往不能满足施工要求[4]。区间隧道几乎全部位于一级风险源下方，特别的有324.5m与既有在营地下商场重叠，结构间距约6m，施工风险大为全疆之最，如何快速安全地进行掘进施工具有研究的并必要性。

施工竖井平面净尺寸为7m×5m，深度约26.4m，如图1所示，采用倒挂井壁法施工。横通道为拱顶直墙截面，总长30.8m，初支净高9.9m，净宽约4(4.8)m，竖井井底位于中风化泥岩层中，横通道位于强风化泥岩、中风化泥岩互层中，通道设置3‰纵坡。竖井初衬采用钢格栅挂网喷射混凝土，并沿四周打设注浆锚管。横通道采用台阶法施工，复合式衬砌，横通道作为区间双向开挖的工作面。

2、施工工艺流程及操作要点

2.1施工工艺流程

施工工艺流程如图2所示。

2.2操作要点

(1）场地平整。

(1)对竖井测量放线后，清理原有地面构筑物，平整场地，探明竖井内各类管线布置，并对预计改迁的电力管线、燃气管线位置进行标注。

(2)在场地四周围开挖排水沟，在地势较低处设置集水井，做好排水准备工作。

(2）竖井锁口圈梁施工。

(1)采用人工开挖锁口圈基坑土方，开挖时为了保证基坑侧壁土体的稳定和成型质量，按照设计图纸锁口尺寸预留20cm左右人工修整。

(2)开挖面可采用喷射混凝土进行支护。如开挖面发现软弱土层或出现不稳定土体，锁口梁台阶侧壁采用砌筑砖墙，砌筑和回填同时进行。

(3)对进场的钢筋要进行见证取样，并进行力学性能实验，钢筋采用现场加工和绑扎时要符合设计及规范要求。

(4)可商品混凝土一次性整体浇注，分层浇筑厚度不超过0.6m，插入式振捣器振捣密实。做好混凝土养护，混凝土表面采用洒水养护，脱模时间不小于3d。

(3）竖井提升系统安装。

(1)井架基础中设置井架连接预埋件，并与竖井锁口圈梁一起整体浇筑。

(2)井架安装。根据区间隧道土方开挖要求，井架由立柱、剪刀撑、横梁构成。立柱采用Q325钢管，壁厚10mm，立柱间设剪刀撑；横梁采用工字型钢I32，以承受电动葫芦的荷载。

(3)龙门吊安装。根据吊重要求确定龙门吊的功率。

(4）竖井土方开挖。

(1)土方开挖前先必须进行地下管线勘探，特别是电力燃气通信及热力管线要重点关注，还要探明管线材质、深度及范围。发现地下管线，要及时联系相关单位改迁或采取保护措施。

图1竖井位置地质剖面图

图2施工工艺流程

(2)按照“对角开挖”的原则进行开挖。开挖中要加强每日监测，以指导开挖；开挖土方采用电动葫芦提升1m3吊斗外运。

(3)架设钢格栅的部位对角开挖后，及时修整工作面。然后进行初支钢格栅的安装和小导管打设，并进行喷射混凝土施工。施工中严禁欠挖、超挖。渣土由吊斗及时倒运在渣土仓。

(5）钢格栅架设。

(1)钢格栅原材料必须进行复试检测，检验合格后方能使用，钢格栅可以现场制作。

(2)严格按照设计标准加工钢格栅，加工精度满足规范要求，批量制作和组装。组装前，在地面进行一次试拼。

(3)钢格栅架设必须随土方开挖分层进行，每开挖一层土方就要架设一道钢格栅。安装钢格栅前，底脚下的虚土及杂物应清理干净，并用混凝土垫实超挖部分。用混凝土垫块塞紧坑壁与钢格栅间的空隙。

(6）钢筋网制作。钢格栅里外可采用钢筋网护壁，钢筋网用150mm×150mm、⌀6.5mm的钢筋制作。钢筋网采用绑扎链接，搭接长度应大于200mm。

(7）小导管注浆。

(1)安装完钢格栅后，在坑壁打设小导管。小导管用⌀42mm×3.5mm的无缝钢管，3m长，距导管外端1m不开孔，剩余部分布设⌀8mm溢浆孔，每隔200mm梅花形设置。

(2)小导管水平环向为0.75m，竖向和格栅同步，倾角为15°。

(3)浆液配置要符合设计要求。原材料必须符合设计及规范要求，浆液使用前需要经现场试调配，并检验合格后才能使用。

(4)由于周边土质多为杂填土和粉质粘土，且上层滞水较多，需要快速固化，采用水泥浆和水玻璃1∶1（体积比）组分的双液浆进行注浆，注浆压力0.5～1.5MPa。

(8）喷射混凝土。

(1)混凝土初喷应及时进行，即在钢格栅安装并清理后马上进行，初喷混凝土厚应达到50～70mm。

(2)钢格栅及钢筋网安装后，再正式喷射混凝土，混凝土强度为C25，连续喷射至厚度300mm。混凝土强度配合比必须由试验室设计确定，采用自落式搅拌机现场搅拌。

(3)喷射设备安装调试好后，首先清通管路，采用先注水再通风的方法，然后对受喷面采用高压水喷湿，混凝土要随拌随用。喷射混凝土的顺序应自下而上，分段分层，从左到右进行。受喷面与喷嘴口保持0.5m以内的距离。垂直于受喷面喷射，达到设计要求喷射厚度后，用平底锹修平喷射基面。

(9）钢支撑安装。钢架支撑分为横向支撑和角撑，横向支撑采用Q235型I25a工字钢（封底工字钢采用I22a工字钢），角撑Q235型I22a工字钢，焊接固定在初期支护预埋钢板上。

横撑位置预埋钢板采用Q235型钢板，预埋钢板规格为310mm×180mm×10mm和330mm×200mm×10mm，角撑部分预埋钢板规格为380mm×230mm×10mm和400mm×250mm×10mm，两块预埋钢板三面围焊，预埋钢板背后焊接2根HRB400型⌀14mmU型锚固钢筋，焊缝厚度为8mm。钢支撑按设计要求与预埋钢板焊接牢固，焊缝厚度为8mm。

(10）竖井封底。封底采用I25a+喷射C25混凝土，厚度为300mm。竖井开挖至设计标高后，先喷射一层25mm厚C25混凝土，然后通过侧墙初支预埋钢板焊接工字钢，喷射混凝土采取由周边向中间分层喷射。

3、结语

对于城市复杂地质条件下，浅埋暗挖隧道竖井施工，采用这种施工方法有效解决了施工场地狭小、占用城市道路施工，造成城市交通不畅、施工效率低下等问题；此种施工方法有利于加快工期，避免造成地下未知管线的安全隐患。根据城市中心施工用地紧、地下设施密集、工期紧、地质条件复杂、周边变形控制要求高的特点，结合信息化施工，总结了浅埋暗挖隧道竖井的施工方法，为今后城市中同条件下地下隧道的施工提供了借鉴。

参考文献：

[1]杨永平,边颜东,周晓勤,叶霞飞.我国城市轨道交通存在的主要问题及发展对策[J].城市轨道交通研究,2013,16(10):1-6.

[2]国家发展和改革委员会,交通运输部.交通基础设施重大工程建设三年行动计划[R].2016.

[3]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥:安徽教育出版社,2009.

[4]赵春华.浅埋暗挖隧道上软下硬地层工法转换关键技术研究[J].铁道科学与工程学报,2015,12(6):1444-1451.

童砾杨.复杂地质条件下浅埋暗挖隧道区间竖井施工技术实录[J].西部探矿工程,2020,32(12):173-175.