浅谈地铁竖井施工技术

浅谈地铁竖井施工技术

孙德新

中国电建集团铁路建设有限公司北京100044

摘要：地铁深基坑工程因地质不同具有开挖难度大、工期长、费用高及对周围环境的影响大等问题，它已经成为城市建设中一个亟待攻克的难题，其中的施工工艺的选择、组织、环境的保护越来越受到施工单位和研究单位的重视。本文结合长春地铁2号线区间隧道施工，重点阐述了竖井开挖的施工方法、工艺及质量控制。对类似工程具有一定的借鉴意义。

关键词：竖井；施工；工艺；开挖；监测

1．概述

长春地铁2号线南关站～烟厂站区间隧道出南关站后左右线分别从长春大桥两侧通过，下穿130米宽伊通河后，线路收拢下穿吉林街到达烟厂站，区间全长1257.2m。其中943.431m采用盾构法施工，313.758m采用暗挖法施工，在盾构和暗挖区间相接处，设置一处临时施工竖井，施工竖井位于长春市二道区吉林大路与吉林街交汇处，中心里程为K24+830.449m。因竖井深约30m，施工技术难度大、安全威胁大；且地质条件复杂，影响工程进度的不确定因素多，因此进行对开挖加以控制是十分必要的。

施工竖井采用明挖顺做法施工。竖井内净空尺寸为28.5m×13.3m，深9.63m。竖井为矩形断面，基坑支护结构采用多支点排桩支护体系加基坑外降水方案。围护结构采用钻孔灌注桩，内支撑系统采用钢支撑支护结构。竖井所处地层自上而下分别为杂填土、粉质粘土、粉细砂、中粗砂、全风化泥岩、强风化泥岩、中风化泥岩，由于竖井所处地势较低，且毗邻伊通河，所以水量丰富，增加了施工风险。

2．工程特点、重点、难点分析及对策

2.1工程特点

长春地铁2号线竖井施工技术难度大，地质条件较复杂，工序转换多，支撑的架设必须及时、牢固，支撑的顶替、拆卸必须合理、可靠；施工中必须严格按照技术要求控制好每一工序的质量，保证支撑体系受力的平衡，以确保结构的安全、稳定、可靠。

2.2主要难点及主要对策

（1）选用经验丰富的施工队伍；

（2）开挖后一定要及时进行初支，严格控制超挖；

（3）支撑的架设必须及时，要有防落梁措施；

（4）加强监控量测，掌握围岩变形情况；

（5）由于中粗砂层透水性强，开放式降水影响范围大，可能引起周围建筑的不均匀沉降。

3．施工方案

施工竖井采用明挖顺做法施工。竖井基坑内部设置钢支撑体系，共采用6道钢支撑+1道倒撑，上面四道和第六道采用∅609mm（t=16m），第五两道和倒撑采用∅800mm（t=14mm）进行支护。第一道钢支撑设置于冠梁处，其余各道钢支撑通过水平钢围檩支撑在钻孔灌注桩上。竖井东西两侧开挖掘进施做两个施工横通道，均与区间结构呈45度斜交，桩间采用挂网喷射混凝土封闭找平。基坑土方开挖施工按照“由西向东、纵向分段，竖向分层，从上至下，平衡开挖”的原则。纵向依据主体结构施工顺序按照自西向东开挖、竖向按照六道钢支撑的设计位置从上至下分层进行，纵向形成台阶开挖，横向先开挖中间土体，后开挖两侧土体。

4．施工工法及工艺

4.1竖井井身施工

根据本工程实际情况，运用“时空效应”理论，待基坑围护、土体加固、基坑降水等前期条件成熟情况下，再进行后续施工，同时做好机械设备的选型与配备，以期达到最高质量、最快速度和对环境影响最小的目标。

4.2竖井开挖及运输

土方开挖施工按照“由西向东、纵向分段，竖向分层，从上至下，平衡开挖”的原则，纵向依据主体结构施工顺序按照自西向东开挖、竖向按照六道钢支撑的设计位置从上至下分层进行，纵向形成台阶开挖，横向先开挖中间土体，后开挖两侧土体。开挖至钢支撑设计深度以下0.5m时停止开挖，进行钢支撑架设；然后进行第二步开挖，此次开挖至第二道钢支撑位置，进行钢支撑架设；然后依此类推架设第三至第六道钢支撑，最后进行基坑底部土体开挖。

4.3竖井初期支护

桩间基坑壁采用挂网喷射早强混凝土处理。从上至下清除桩间土厚度80mm。清土完成后立即铺挂钢筋网片（φ6间距150×150），并插入φ25@1000mm，长2.5m钢筋与桩间土固定，钢筋网边缘与桩体预埋钢筋焊接牢固。喷射混凝土的标号为C20，厚度8cm，局部滞水丰富处，可采用插管引流，再喷射混凝土处理。

5．钢筋工程

5.1钢筋的加工制作

在钢筋制作前后，向监理工程师提交加工方案、加工材料表，加工时保证钢筋无局部曲折、死弯。钢筋表面无锈蚀、无油渍、无损伤，钢筋弯制应在常温冷弯。

5.2钢筋的焊接

钢筋焊接由熟练的专业技工进行施做，以保证钢筋焊接的质量。所使用的焊机、焊条必须符合加工的质量要求。

5.3钢筋绑扎

按照规范要求，钢筋分层、分批进行绑扎。

5.4钢筋布设定位

钢筋布设定位时，应对每个结构面预留出设计所需保护层厚度，以满足结构的设计受力状况。采取加固措施确保预埋件的安装位置稳固。

6．竖井监测

6.1竖井的监测项目及方法

竖井施工中的测量高精度仪器，竖井监测做到等精度。监测过程中，使用相同的仪器，在相同的位置上，由同一观测者按同一方案施测。

6.2监测内容

根据设计要求及工程实际情况，明挖基坑的施工监测项目有：地质支护观察、竖挡墙顶位移监测、地面沉降监测、净空收敛监测、内撑轴力监测。

6.3监测频率及监测结果分析

每次监测任务完成后，应立即进行监测数据的整理、计算与分析，提出当次监测所发现的情况，并分析其产生原因，预测未来发展趋势。每个月末都必须对当月各监测点监测情况进行全面分析，并作出月末总结，及时上报有关单位。

7．质量保证措施

（1）检查控制施工部分的垂直度。

（2）在竖井在开挖过程测量时，应随时核实中线及垂直度，测量必须紧跟工作面。

（3）严格把好测量关，坚持测量复核签认制，测量精确度符合要求。

（4）严把工程材料质量关，从选择料源到订货，采购进场过程中都要严格检测制度，一切工程用料必须有工程试验室取样检测，试验检测合格后方可采购进场。严格控制施工配合比，保证施工质量。

（5）竖井结构必须随挖随喷射砼，喷射区高度宜与循环掘进高度相同，喷射作业自下而上进行。

（6）土方开挖前必须严格按工程监测的要求进行，并做好各种不同类型的监测点布置，做好资料的收集工作。坑内的管线结合施工做好拆改或悬吊方案。

（7）钢筋网按设计间距预先在井外加工成片，井内焊接形成整体，保证钢筋网与初喷面密贴。

（8）开挖土方要与其他结构施工相配合，统筹安排，做到开挖、装运、提升等环节紧密配合，加快施工进度。

8.结束语

长春地铁2号线竖井基坑目前累计开挖完成27.8m，由于地质条件复杂造成施工进度慢，但施工进度慢的同时便于对施工安全的管控，保质保量的完成竖井施工为后期横通道、联络通道及盾构施工做好基础。由于地铁深基坑开挖的施工进度、安全、质量直接影响着后面的施工进度，因此施工工艺的选择、组织，越来越受到当代施工单位和研究单位的重视。而仅靠理论分析和经验估计是难以保证工程安全施工的，如何对深基坑开挖作出一个更加可靠方案，有待设计及施工人员不断地探索。

参考文献：

[1]长春地铁2号线南关站～烟厂站区间工程施工竖井基坑开挖及支护安全专项施工方案。

[2]程良奎，段振西，刘启琛等，《锚杆喷射混凝土支护技术规范》，GB50086-2001，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局与中华人民共和国建设部联合发布，新华书店北京发行所发行，2001年9月第一版。

[3]秦长利，于来法，马全明等，《城市轨道交通工程测量规范》，GB50308-2008，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局与中华人民共和国建设部联合发布，中国建筑工业出版社出版发行，2008年6月第一版。