城市地鐵超深豎井非爆破開挖及質(zhì)量控制關鍵技術(shù)

熊志富，朱亦墨，楊海鵬，陳壽根

(1.中鐵二局第四工程有限公司，四川 成都 610031；2.西南交通大學土木工程學院，四川 成都 610031)

1 研究背景

廣州市軌道交通十一號線呈環(huán)形線路，線路經(jīng)由天河區(qū)、白云區(qū)、越秀區(qū)、荔灣區(qū)和海珠區(qū)，線路全長44.2 km，全部采用地下敷設方式，全線共設32座車站。流花路站為地下兩層(高19.6 m、寬30 m)雙柱島式車站，車站全長696.55 m，標準段寬為26.15 m，總建筑面積41 674 m2。車站位于人民北路與流花路交匯處的十字路口下方，沿南北方向布置，周邊分別為廣州軍區(qū)總醫(yī)院，流花展貿(mào)中心，流花湖公園及南海漁村(五鉆酒家，改革開放后第一批餐飲企業(yè))，東方賓館(五星級)等，所處位置十分復雜、敏感。經(jīng)優(yōu)化流花路站施工設置了4個豎井(1，4，5和6)，豎井深度約43 m，類似工程非常罕見。

根據(jù)我國《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2014)的建議，爆破安全距離的計算公式為R=(K/V)1/αQm，其中，R為爆破安全距離，m；Q為炸藥量，kg；齊發(fā)爆破取總炸藥量；微差爆破或秒差爆破取最大段藥量；V為地震安全速度，cm/s?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的建筑物的振動速度應在3～6 cm/s的范圍內(nèi)，最不利情況取3 cm/s；m為藥量指數(shù)，取1/3；K，α—與爆破點地形、地質(zhì)等條件有關的系數(shù)和衰減指數(shù)，一般取K=160，α=1.9。根據(jù)該公式，當裝藥量取較小值18 kg時安全距離為21.25 m。而在爆破中心21.25 m范圍內(nèi)存在著廣州軍區(qū)總醫(yī)院，流花展貿(mào)中心，流花湖公園及多家五星級酒店，故不宜采用爆破開挖，建議采用非爆破方法。本文通過廣州市軌道交通十一號線流花路站超深豎井施工實踐，探討了一套城市地鐵超深豎井非爆破施工技術(shù)。

2 豎井非爆破施工

2.1 豎井下挖

豎井開挖先沿圍護樁邊施工排水環(huán)溝，在梯籠底部將長寬高分別為0.5 m×0.5 m×0.5 m的集水坑破除用于抽水，然后沿集水坑邊逐步破除形成1 m×1 m×0.5 m的施工區(qū)域后，將原集水坑位置往下繼續(xù)下挖/破除0.5 m形成新集水坑；然后將其他地方逐步沿1 m×1 m×0.5 m的施工區(qū)域下挖/破除，其中，<1>素填土、<3-2>中粗砂層、<5N-2>硬塑狀粉性粘土層、<7-1>強風化粗砂巖等地層采用PC50/PC60挖掘機開挖。<8-1>中風化(含礫)粗砂巖和<9-1>微風化含礫粗砂巖采用PC120/PC200型破碎錘破除，再使用PC50挖掘機將碎渣裝土斗后，用門吊+土斗進行出渣。

2.2 豎井修邊

破碎錘對豎井大面積進行破碎開挖后，<7-1>強微風化(含礫)粗砂巖、<8-1>中微風化(含礫)粗砂巖、<9-1>微風化含礫粗砂巖等靠圍護樁位置需用風鎬或液壓劈裂機來進行人工修邊。

2.3 出渣

<1>素填土、<3-2>中粗砂層、<5N-2>硬塑狀粉性粘土層等地層采用PC50/PC60挖掘機直接裝土。<7-1>強微風化(含礫)粗砂巖、<8-1>中微風化(含礫)粗砂巖、<9-1>微風化含礫粗砂巖等采用16T橋式起重機、主副鉤+土斗底部掛鉤設計，無需人工掛鉤，提高作業(yè)效率。

2.4 支護

豎井圍護樁間進行噴漿支護，采用φ8@200×200鋼筋網(wǎng)片+C12@1000橫向拉筋與樁間鋼筋焊接，網(wǎng)噴C25混凝土，厚度為60 mm。

2.5 施作環(huán)框梁

施工前將環(huán)框梁的邊線控制點放出，將侵線的圍護樁標注出來、用風鎬將圍護樁侵線部分破除掉，對圍護樁進行鑿毛；檢查圍護樁預埋筋數(shù)量(每根樁4根φ25鋼筋，橫通道兩側(cè)3根樁各6根φ25鋼筋)預埋筋數(shù)量不足時便進行植筋。環(huán)框梁的施工流程依次：墊層澆筑、鋼筋綁扎、鋼筋驗收、模板安裝、模板驗收和混凝土澆筑。流花路站各豎井層開挖實際情況，開挖時間、深度、及效率分析見表1。

表1 流花路站豎井非爆破開挖效率分析表

通過上表統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析：巖層<1>、<3-2>、<5N-2>等使用相同開挖機械，開挖效率逐步降低；巖層<7-1>、<8-1>、<9-1>等使用大型開挖機械，開挖效率也不及巖層<1>、<3-2>、<5N-2>的開挖效率的一半，巖層的巖性占開挖效率90%的決定性，巖層越軟弱，非爆破開挖效率越高，巖層越硬，非爆破開挖效率越低。

3 施工風險和質(zhì)量控制

超深豎井開挖的主要風險為樁間滲透水，若不及時處理，易造成井底積水過多，影響土體開挖及土方外運，嚴重情況下會引起圍護樁外側(cè)土體坍塌，形成空洞，進而引起地面沉降、建筑物開裂、管線破損等后果。主要處理措施為滲漏點打孔+打止水針頭+抹堵漏王+注漿(環(huán)氧樹脂)。

施工中的質(zhì)量控制非常關鍵。開挖過程要觀察是否有滲漏水出現(xiàn)，控制開挖標高，控制豎井內(nèi)的臨時排水溝和集水坑的深度，破除時控制豎井底部整體向往集水坑方向放坡，防止豎井積水。人工修邊時，需將豎井圍護樁上的鼓包鑿除掉，避免侵線豎井壁支護。挖掘機作業(yè)在裝土時，先將集水坑方向的渣土裝進渣土斗內(nèi)，利于排水，切忌將渣土斗裝滿，防止渣土斗在吊裝過程中有碎渣掉落，造成人員傷害。

噴漿時，應注意：(1)豎井壁噴漿時，噴射混凝土作業(yè)應采用分段、分片、分層依次進行，噴射順序應自下而上，分段長度不宜大于6 m；(2)噴射時先將低洼處大致噴平，再自下而上順序分層、往復噴射。噴射速度要適當，以利于混凝土的壓實。風壓過大，噴射速度增大，回彈增加；風壓過小，噴射速度過小，壓實力小，影響噴混凝土強度。因此在開機后要注意觀察風壓，起始風壓達到0.5 MPa后，才能開始操作，并據(jù)噴嘴出料情況調(diào)整風壓。一般工作風壓：邊墻0.3～0.5 MPa，拱部0.4～0.65 MPa；(3)噴射時使噴嘴與受噴面間保持適當距離，噴射角度盡可能接近90°，以使獲得最大壓實和最小回彈。噴嘴與受噴面間距宜為1.5～2.0 m；噴嘴應連續(xù)、緩慢作橫向環(huán)行移動，一圈壓半圈，噴射手所畫的環(huán)形圈，橫向40～60 cm，高15～20 cm。

施作環(huán)框梁時應：(1)墊層找平，需在墊層澆筑前用水準儀復核墊層標高定位筋，避免澆筑的梁底凹凸不平；(2)環(huán)框梁鋼筋綁扎時，控制好主筋，箍筋的間距，拉筋需要梅花型布置；(3)鋼筋連接采用套筒連接，套筒需要用扭力扳手擰到兩端鋼筋外露1～2絲扣為合格，若有鋼筋銹蝕需用除銹劑處理好；(4)注意圍護樁內(nèi)預留預埋件錨入梁內(nèi)長度為鋼筋的30 d，若是不足需搭接焊10 d鋼筋加長錨入長度；(5)鋼筋焊接時需注意焊縫飽滿、無虛焊、無焊渣等。模板安裝時：(6)需復核測量組放線的點位，檢查模板定位線，檢查模板內(nèi)的澆筑混凝土的標高墨線是否清晰， 若不清晰， 及時補充；(7)環(huán)框梁混凝土澆筑前檢查是否有環(huán)框梁上表面的混凝土控制標高，澆筑時混凝土應一次澆筑完畢，不得隨意留置施工縫。澆注混凝土須先澆注樁頂處，后澆注樁間混凝土?；炷翝仓^2 m時，應采取防離析措施。振搗采用Φ50 mm插入式振搗器，每澆筑30 cm厚混凝土振搗一次。插入式振搗器移動間距不大于振搗器作用半徑的1.5倍，且插入下層混凝土內(nèi)深度控制在5～10 cm。振動棒要快插慢拔，不斷上下移動，以便搗實均勻、密實，減少混凝土表面氣泡。振動棒插入下層混凝土中5～10 cm，移動間距不超過40 cm，與側(cè)模保持5～10 cm距離，對每一個振動部位，振搗時間延續(xù)20～30 s，振動到該部位混凝土密實為止，即混凝土不再冒出氣泡，表面出現(xiàn)平坦泛漿，嚴禁過振、漏振或不振；(8)環(huán)框梁養(yǎng)護時混凝土澆筑完畢后應對混凝土覆蓋薄膜進行保水保濕養(yǎng)護；養(yǎng)護用水需達生活用水標準，混凝土養(yǎng)護期間，混凝土內(nèi)部最高溫度不宜超過65 ℃，混凝土內(nèi)部溫差與表面溫度之差、表面溫度與環(huán)境溫度之差不宜大于15 ℃，養(yǎng)護用水溫度與混凝土表面溫度之差不得大于15 ℃；(9)模板拆除保證其表面及棱角不因拆除模板而受損時方可進行。模板、支撐及扣件拆除完成后及時清理、分類碼放整齊，對拉桿孔或拉桿進行處理。

4 結(jié) 論

(1)城市地鐵施工采用非爆破施工時可行但效率較低；(2)巖層越軟弱，非爆破開挖效率越高，巖層越硬，非爆破開挖效率越低；(3)采用滲漏點打孔+打止水針頭+抹堵漏王+注漿(環(huán)氧樹脂)措施可以有效避免豎井開挖中的樁間滲透水；(4)施工中的質(zhì)量控制措施對有效提高工程質(zhì)量非常關鍵。