軌道交通暗挖區(qū)間豎井旋挖鉆施工工藝研究

吳海寶

（貴陽(yáng)市城市軌道交通有限公司，貴州貴陽(yáng) 550000）

軌道交通暗挖區(qū)間豎井旋挖鉆施工工藝研究

吳海寶

（貴陽(yáng)市城市軌道交通有限公司，貴州貴陽(yáng) 550000）

在城市軌道交通建設(shè)活動(dòng)中，施工場(chǎng)地周邊人員密集，受周邊條件限制無法開展施工時(shí)，利用豎井來施工暗挖區(qū)間隧道或者暗挖車站成為了一種較為常見的施工方法。本文以貴陽(yáng)軌道交通1號(hào)線大寨站～大關(guān)站區(qū)間豎井施工為例，由于現(xiàn)場(chǎng)周邊建設(shè)環(huán)境復(fù)雜，施工場(chǎng)地狹小，對(duì)比分析了其他同類工程的施工工藝，提出了旋挖鉆施工豎井的新型施工方法，并簡(jiǎn)要敘述了豎井施工的控制要點(diǎn)，突出了旋挖鉆機(jī)施工豎井的工藝優(yōu)點(diǎn)，供類似工程以參考。

軌道交通 豎井 旋挖鉆施工

為解決城市交通問題、吸引客流量，目前各大城市紛紛發(fā)展以軌道交通為骨干的城市公共交通系統(tǒng)，軌道交通一般沿城市主干線敷設(shè)，穿越居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、市政道路，在中心城區(qū)站點(diǎn)也多設(shè)在人流比較密集的區(qū)域，軌道交通建設(shè)期間勢(shì)必會(huì)給原本比較脆弱的市內(nèi)交通帶來較大的影響。隨著城市化進(jìn)程的逐步推進(jìn)，城市向周邊地區(qū)的加速擴(kuò)張，城區(qū)周邊地價(jià)快速抬升，使得軌道交通的建設(shè)場(chǎng)地非常有限，施工難度、施工成本也大幅提升。如何利用有限的施工場(chǎng)地和較少的是施工成本，在確保安全、質(zhì)量、文明施工的前提下完成軌道交通建設(shè)，成為了困擾廣大軌道交通建設(shè)者的難題，于是大家紛紛將目光聚集在利用豎井、斜井進(jìn)行軌道交通施工中。本文以貴陽(yáng)軌道交通1號(hào)線大寨站～大關(guān)站區(qū)間豎井施工為例，介紹了在民房區(qū)采用旋挖鉆開挖豎井的施工方法。

1　工程概況

貴陽(yáng)軌道交通1號(hào)線大寨站～大關(guān)站區(qū)間隧道豎井位于ZDK10 +600里程處，位于貴陽(yáng)市觀山湖區(qū)210國(guó)道旁中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心貴州總隊(duì)家屬區(qū)院墻外，其中4號(hào)樓距離區(qū)間豎井井口僅為18.39m，距離隧道結(jié)構(gòu)邊線僅為8.8m，施工場(chǎng)地狹小，周邊環(huán)境復(fù)雜。如圖1。

根據(jù)地質(zhì)勘查資料豎井處地質(zhì)情況為:上部為褐黑色、土黃色耕植土層（Q（pl），結(jié)構(gòu)松散，富含有機(jī)質(zhì)及植物根系，厚度為0.87m；中間為淺黃、黃色殘坡積土層（Q（el））夾碎石，主要分布在洼地、溶槽及緩坡地帶，厚度為11m；下部巖層為三疊系中統(tǒng)松子坎組一段及二段（T2sz（1～2））薄至中厚層泥質(zhì)白云巖，巖層產(chǎn)狀N20～25°E，SW∠30～50°。

豎井井口開挖尺寸為6.8m×8.8m，凈空尺寸為6m×8m矩形斷面，井深約32.4m，豎井井壁支護(hù)采用格柵鋼架，豎井厚40cm，采用C25濕噴混凝土。

2　周邊環(huán)境與施工方案

2.1豎井周邊環(huán)境

該豎井小里程方向距離居民樓為18.9m，距離一層低矮房屋距離為7.7m，大里程方向距離3層低矮房屋為17.443m，距離210國(guó)道為26.7m。施工區(qū)域處于城鄉(xiāng)結(jié)合部，房屋大多修建年代較久，為單位集資房或農(nóng)民自建房，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、基礎(chǔ)薄弱。周邊房產(chǎn)開發(fā)商采用爆破開挖基坑時(shí)對(duì)周邊房屋造成了不同程度的損害，周邊群眾反響強(qiáng)烈，有阻工現(xiàn)象發(fā)生，對(duì)工期造成了較大的影響，為確保軌道交通的順利建設(shè)，同時(shí)也為了營(yíng)造一個(gè)和諧的周邊建設(shè)環(huán)境，對(duì)豎井及橫通道的開挖采取了非爆破的開挖方案。

2.2施工方案的選擇

根據(jù)軌道交通周邊環(huán)境的特點(diǎn)，場(chǎng)區(qū)地質(zhì)條件，通過查閱相關(guān)資料，借鑒本行業(yè)其他城市以及其他行業(yè)在豎井施工中的工藝，對(duì)高頻破碎錘開挖、反井鉆機(jī)開挖、豎井鉆機(jī)開挖、巖石劈裂機(jī)開挖四種豎井開挖工藝進(jìn)行了對(duì)比分析。

（1）貴州地區(qū)土石方非爆破開挖法一般以挖掘機(jī)自帶破碎錘鑿巖為主，該方法功效低、機(jī)械勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械磨損大，不利于尤其是噪音大不利于文明施工，影響周邊群眾正常生活，地層擾動(dòng)大，不利于周邊建筑的穩(wěn)定。

（2）反井鉆機(jī):主要用于山嶺地區(qū)煤礦通風(fēng)工程，經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)以后主要應(yīng)用于水電工程豎井、斜井，鐵路施工通風(fēng)井以及礦山溜渣井、逃生井等行業(yè)，最主要的是下部有已經(jīng)施工完成的作業(yè)空間安裝鉆頭和渣土外運(yùn)，本豎井下部隧道暫未開挖，故該方案不適用。

（3）豎井鉆機(jī)開挖:適用于大涌水量、厚流沙、易塌幫、不穩(wěn)定地層的表土和巖石中鉆進(jìn)，可鉆鑿最大直徑9米，但占地大、配套設(shè)施多，不利于狹小場(chǎng)地開展。

（4）巖石劈裂機(jī):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作，但在狹小施工場(chǎng)地內(nèi)臨空面小，效率較低。

表1

綜合以上四種開挖方式的優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比分析，從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際周邊環(huán)境出發(fā)，并從分考慮經(jīng)濟(jì)、機(jī)械設(shè)備投入、施工功效以及安全文明施工因素，借鑒他城市軌道交通漏渣孔旋挖鉆施工、TBM豎井圍護(hù)樁旋挖鉆施工，提出了旋挖鉆機(jī)進(jìn)行豎井開挖的方案。

3　施工組織

3.1施工機(jī)械人員配置（如表1）

3.2鉆孔布置

擬建豎井位置位于一段相對(duì)高差為3-6m的斜坡上，平整場(chǎng)地后開始布置鉆孔。為充分發(fā)揮旋挖鉆機(jī)成孔效率和挖掘機(jī)開挖功效，結(jié)合豎井開挖尺寸以及下腹巖層情況，選取直徑1.2m的旋挖鉆頭進(jìn)行開挖，考慮旋挖鉆機(jī)的擴(kuò)孔，方便挖掘機(jī)進(jìn)行開挖，鉆孔中心縱、橫向間距分別為0.25m、0.15m。如圖2。

3.3施工組織

鉆孔開挖采用隔孔開挖，為保證旋挖鉆機(jī)的安全，便于鉆孔實(shí)施，將開挖后的渣土直接傾倒至上一個(gè)已經(jīng)開挖完成的鉆孔內(nèi)，剩余部分的渣土外運(yùn)走。

3.3.1鉆孔施工

（1）施工工藝及流程。施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)→鉆機(jī)就位→鉆孔→成孔檢測(cè)。

（2）測(cè)量人員根據(jù)鉆孔布置圖對(duì)鉆孔樁位置進(jìn)行測(cè)量放線，標(biāo)出其中心位置，并在縱橫向設(shè)置護(hù)樁，確保樁位正確，允許偏差為:± 20mm。

（3）鉆機(jī)就位檢查:檢查鉆機(jī)的水平度，檢查磨盤中心、鉆桿中心、樁位中心的三點(diǎn)一線。

（4）施工記錄:鉆進(jìn)過程中詳細(xì)記錄每個(gè)鉆孔的地質(zhì)情況，包括土巖分界線位置、巖層特性、水文地質(zhì)條件等，可提前探明下伏地質(zhì)情況，指導(dǎo)后續(xù)施工，同時(shí)也可提前預(yù)判后續(xù)豎井施工中可能存在的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，提前提出預(yù)防措施，確保施工安全。

（5）孔深檢查:用測(cè)繩檢查每個(gè)鉆孔孔深，以滿足豎井井底高程，確保豎井超欠挖控制符合設(shè)計(jì)及規(guī)范相關(guān)要求。

（6）探測(cè)器檢查:用測(cè)斜儀檢查成孔垂直度，確保其允許偏差＜1%，保證成孔質(zhì)量。尤其是周邊孔的傾斜控制，直接關(guān)系到后續(xù)豎井井壁的超欠挖控制質(zhì)量，需重點(diǎn)控制。

3.3.2豎井開挖支護(hù)

豎井為倒掛式井壁結(jié)構(gòu)，采用噴錨構(gòu)筑法施工，先施工豎井鎖口圈梁及豎井擋土墻，然后安裝豎井提升設(shè)備，再人工配合挖掘機(jī)機(jī)械分臺(tái)階逐層下挖土石方，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的初期支護(hù)，待豎井開挖到豎井基底設(shè)計(jì)高程后立即封底。如圖3。

（1）旋挖鉆開挖過程中已經(jīng)豎井位置開挖出30個(gè)孔，孔之間的巖體經(jīng)旋挖鉆機(jī)擴(kuò)孔和施工擾動(dòng)，已較薄，豎井內(nèi)土石方已基本松散，挖掘機(jī)即可完成開挖。在開挖過程中隨時(shí)采用懸吊垂線的方式，控制豎井周邊的超欠挖，確保開挖質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

（2）豎井采用格柵鋼架+注漿錨管+鋼筋網(wǎng)+噴混凝土聯(lián)合支護(hù)型式，整榀格柵安裝，隨挖隨噴。下一榀土石方開挖時(shí)必須將上一榀格柵鋼筋及鋼筋網(wǎng)片附著的土體清理干凈，不能留死角，并與下一榀連接鋼筋、鋼筋網(wǎng)片焊接牢固。如圖4。

豎井加設(shè)鋼格柵拱架及噴射混凝土作業(yè)過程中，通過基準(zhǔn)點(diǎn)掛設(shè)垂線，隨時(shí)檢查垂直度與平整度，確保滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，同時(shí)不妨礙后期豎井門式起重機(jī)的垂直起吊，確保施工安全。

4　結(jié)語(yǔ)

貴陽(yáng)軌道交通1號(hào)線大寨站至大關(guān)站區(qū)間豎井在施工周邊環(huán)境復(fù)雜、場(chǎng)地狹小的情況下，采用旋挖機(jī)鉆孔+挖掘機(jī)開挖的新型開挖方法。該方法在實(shí)用過程中的特點(diǎn):該方法為非爆破開挖，開挖過程旋挖機(jī)鉆孔+挖掘機(jī)開挖豎井的方法在貴陽(yáng)軌道交通周邊環(huán)境復(fù)雜地區(qū)豎井的施工應(yīng)用，相比其他施工方法取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，有效的預(yù)防了施工風(fēng)險(xiǎn)，在其他項(xiàng)目類似環(huán)境的豎井施工中具有一定的推廣意義。

中噪音低，對(duì)周邊地層的擾動(dòng)小，保護(hù)了周邊建筑物的安全，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)周邊居民樓在施工中累計(jì)變形量均小于10mm，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范相關(guān)要求，取得了較好的社會(huì)效益；通過現(xiàn)場(chǎng)高效的施工組織，創(chuàng)造了30m豎井20天完成開挖支護(hù)的施工速度，大大提高了施工效率；采用該方法并結(jié)合地質(zhì)勘查報(bào)告可提前驗(yàn)證、判斷下伏地質(zhì)情況，可提前預(yù)判后續(xù)豎井施工中可能存在的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，提出預(yù)防措施，確保后續(xù)施工安全。

吳海寶（1980—），男，漢族，安徽潁上縣人，畢業(yè)于：貴州大學(xué)土木工程專業(yè)。