南京地鐵豎井機(jī)械化配套施工技術(shù)

劉永利

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350）

1 工程概況

南京地鐵4號線TA05標(biāo)崗子村站-蔣王廟站礦山法暗挖區(qū)間段內(nèi)2#豎井位于花園路與板倉街交叉口東南側(cè)，承擔(dān)礦山法暗挖區(qū)間（DK20+130～DK20+853）的土建施工。豎井施工范圍內(nèi)無市政地下管線，鎖口圈尺寸8m×5m，井深21m，自鎖口圈向下9.8m馬頭門處設(shè)置超前大管棚。豎井初期支護(hù)采用早強(qiáng)砂漿錨桿+單/雙層鋼筋網(wǎng)+鋼格柵+噴射混凝土支護(hù)體系：Φ22早強(qiáng)砂漿錨桿長3m，環(huán)向間距1m/2m，豎向間距1m/2m；豎井格柵主筋采用HRB400，格柵間距500mm，每2榀設(shè)縱向連接筋，在豎井開口處可根據(jù)監(jiān)測情況適當(dāng)加密。馬頭門開洞處連續(xù)設(shè)置3榀鋼格柵。豎井底設(shè)臨時(shí)集水坑，集水坑尺寸為0.5m×0.5m×1m，集水坑內(nèi)設(shè)置潛水泵1臺，揚(yáng)程大于25m。井口處設(shè)鎖口圈，澆筑鎖口圈混凝土?xí)r，沿其四周同時(shí)澆筑一道寬350mm、高300mm的擋土（水）墻。豎井支護(hù)參數(shù)見表1。

表1 豎井支護(hù)參數(shù)表

2 豎井井身施工工藝和方法

2.1 豎井施工工藝流程圖

豎井施工工藝流程見圖1所示。

圖1 豎井施工工藝流程圖

2.2 鎖口圈梁施工

測量定出鎖口圈的開挖輪廓線，井口段采用挖掘機(jī)配合人工進(jìn)行開挖，人工對井壁進(jìn)行修整；豎井鎖口圈挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，施作墊層后綁扎鎖口圈鋼筋，鎖口圈綁扎鋼筋時(shí)向下預(yù)埋連結(jié)筋，鎖口圈采用C30商品混凝土，一次性連續(xù)灌注［1］。

2.3 豎井井身施工方法

2.3.1 豎井土石方開挖

鎖口圈梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)80%，龍門起重機(jī)安裝完畢，則可開始井身開挖。豎井井身采用倒掛井壁的施工方法，人工配合挖機(jī)開挖土方。豎井井身自上而下開挖和支護(hù)，由測量人員控制標(biāo)高，嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺，每次開挖高度為一榀格柵鋼架。土方開挖先挖豎井中部，再分段開挖四周井壁。開挖時(shí)應(yīng)以豎井中心對稱分側(cè)分塊開挖，一側(cè)噴混凝土支護(hù)后另一側(cè)方能開挖，主要采用人工配合風(fēng)鎬，硬巖段采用爆破開挖。

2.3.2 豎井支護(hù)施工

豎井支護(hù)采用打射砂漿錨桿、架立格柵鋼架、掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片和噴射35cm厚C25混凝土的聯(lián)合支護(hù)體系。每個(gè)循環(huán)包括開挖、清底、架設(shè)格柵、噴射混凝土等環(huán)節(jié)。每次開挖一榀格柵的深度，架設(shè)格柵鋼架，焊接豎向連接筋等，施工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求及規(guī)范進(jìn)行［2］。

豎井施工進(jìn)尺必須嚴(yán)格控制，及時(shí)封閉，做到開挖一榀封閉一榀。豎井開挖每進(jìn)尺一榀后，首先清理土體表面進(jìn)行初噴，然后施工早強(qiáng)砂漿錨桿，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片后安裝格柵鋼架，然后再掛設(shè)一層鋼筋網(wǎng)片后噴射混凝土，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求后進(jìn)行下一循環(huán)土方開挖支護(hù)。

2.3.3 砂漿錨桿施工

豎井錨桿采用Φ22，長度L=3.0m的早強(qiáng)砂漿錨桿。砂漿錨桿體系的墊板、螺母采用A3鋼板；砂漿錨桿鋼筋保護(hù)層厚度不小于8mm；水泥砂漿標(biāo)號不應(yīng)低于M20；水泥砂漿粘結(jié)劑采用P.O 42.5以上普通硅酸鹽水泥，砂徑不大于2.5mm，并摻加0.5%～1%早強(qiáng)減水劑和氧化鎂膨脹劑。砂漿配合比取水泥比砂為1∶1，水灰比為0.38～0.45。

2.3.4 格柵鋼架施工

格柵鋼架采取冷彎分段制作，運(yùn)至現(xiàn)場安裝。鋼格柵加工尺寸準(zhǔn)確，弧形圓順。鋼筋焊接滿足規(guī)范要求，鋼架兩側(cè)對稱進(jìn)行焊接成型，鋼架主筋中心與軸線重合。豎井格柵每榀由6節(jié)組成，區(qū)間豎井格柵由主筋、斜筋、箍筋、U型筋、連接板等部分組成，對各部分的下料總體合理安排，對進(jìn)料的長度和使用長度進(jìn)行合理的調(diào)配，爭取做到材料損耗率最小。

豎井是自上而下施工，格柵鋼架須精確定位，注意標(biāo)高、中線的準(zhǔn)確，防止出現(xiàn)“前傾后仰、左高右低、左前右后”等各個(gè)方位的位置偏差，豎向盡量做到格柵投影在同一位置，做到滿足結(jié)構(gòu)凈空要求，在同一平面上的一環(huán)格柵，避免扭曲、翹曲過大，沿隧道周邊輪廓誤差為±3cm，平面翹曲應(yīng)小于2cm。在四邊上取多個(gè)控制點(diǎn)，通過與上一榀格柵對應(yīng)點(diǎn)的間距控制，達(dá)到控制格柵的目的，施工過程中取連接板位置和格柵拐角位置進(jìn)行測量校核。

2.3.5 噴射混凝土施工工藝

混凝土噴射應(yīng)分片依次自下而上進(jìn)行，先噴鋼筋格柵與壁面間混凝土，然后再噴兩鋼筋格柵之間混凝土；每次噴射厚度為：豎井井壁70～100mm分層噴射時(shí)，應(yīng)在前一層混凝土終凝后進(jìn)行，如終凝1h后再噴射，應(yīng)清洗噴層表面；噴層混凝土回彈量，豎井井壁不宜大于15%；噴嘴均勻地按螺旋軌跡，自下而上，若受噴面不平，先噴凹坑找平。

噴射作業(yè)過程中必須經(jīng)常保持與地面人員的聯(lián)絡(luò)，當(dāng)即將完成噴射作業(yè)時(shí)必須提前通知地面人員，以減少噴射料的浪費(fèi)，保證噴射質(zhì)量。停機(jī)前，噴射料斗中的混凝土須全部噴完，并嚴(yán)格按以下順序關(guān)機(jī)：關(guān)主電機(jī)、振動(dòng)器、關(guān)速凝劑計(jì)量泵、關(guān)主風(fēng)閥；利用計(jì)量泵加水清洗速凝劑管路；再將噴嘴離開受噴面，依次打開主風(fēng)閥、計(jì)量泵電機(jī)、主電機(jī)，向料斗中加水清洗氣料混合倉、混凝土管道，最后關(guān)主電機(jī)、關(guān)主風(fēng)閥、計(jì)量泵、停速凝劑風(fēng)，最后清理噴射機(jī)表面的混凝土［3］。

2.4 豎井內(nèi)橫撐施工

為保證豎井支護(hù)安全，在豎井設(shè)工字鋼橫撐，豎向間距1m。在格柵加工時(shí)在設(shè)計(jì)位置預(yù)埋400×300×10mm的鋼板，其上打設(shè)4個(gè)Φ5.5孔，以便支撐的架設(shè)。橫撐在格柵架設(shè)并噴錨完畢后待混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求再進(jìn)行架設(shè)。

2.5 豎井馬頭門施工

為確保豎井馬頭門處施工安全，在施工中擬首先采用加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)，并采取大管棚超前預(yù)加固，采用微臺階施工，開口施工化大為小，環(huán)行開挖快速封閉的措施來確保萬無一失。馬頭門第一榀格柵鋼架與豎井切除范圍格柵焊接連接，施工豎井開口處采取三榀并列設(shè)置進(jìn)行加強(qiáng)，見圖2。

圖2 豎井馬頭門施工圖

2.6 橫通道拱部管棚施工

在豎井開挖至距橫通道拱部下1.5m左右時(shí)（即豎井開挖至橫通道第一層臨時(shí)仰拱位置時(shí)），豎井按照橫通道臨時(shí)仰拱的做法，進(jìn)行豎井臨時(shí)封底。待豎井封底噴射混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，進(jìn)行橫通道拱部管棚的施工。

（1）鉆孔流程。

人員設(shè)備進(jìn)場→平臺搭設(shè)→通水、電→設(shè)備組裝調(diào)試→管位復(fù)測→鉆機(jī)定位（方位、仰俯角）→鉆具組裝、進(jìn)孔→沖洗液循環(huán)→鉆進(jìn)→導(dǎo)向儀監(jiān)測鉆進(jìn)偏斜狀況→通過鉆頭角度調(diào)整鉆進(jìn)方向（糾偏）→測斜（驗(yàn)證自然偏斜角度）→鉆進(jìn)→終孔。

（2）注漿流程。

漿液攪拌→儲(chǔ)漿池→注漿泵→注漿管→注漿接頭→棚管→鉆頭出水口→管外環(huán)狀間隙→出氣孔冒漿→注漿終止。

2.7 豎井封底

（1）豎井永久性封底。在開挖到位后，由四邊向中間分層噴射混凝土的方法進(jìn)行封底。

（2）豎井臨時(shí)性封底。豎井開挖支護(hù)到每層橫通道臨時(shí)仰拱下1.0m標(biāo)高處，進(jìn)行豎井的臨時(shí)封底，封底做法同豎井的永久封底。待封底混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，進(jìn)行橫通道馬頭門的破除進(jìn)洞。上層導(dǎo)洞進(jìn)洞約5m時(shí)，破除豎井的臨時(shí)封底，繼續(xù)開挖豎井。如此循環(huán)，將每層橫通道的馬頭門進(jìn)行破除并進(jìn)洞，且每層橫通道均要錯(cuò)開一定的安全距離，最后進(jìn)行豎井的永久封底。施工時(shí)注意控制豎井施工與橫通道施工時(shí)的交叉作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)束語

本文根據(jù)南京地鐵4號線TA05標(biāo)崗子村站-蔣王廟站礦山法暗挖區(qū)間段內(nèi)2#豎井施工特點(diǎn)，闡述豎井施工關(guān)鍵工藝及注意事項(xiàng)，將盾構(gòu)法與礦山法相結(jié)合，配合機(jī)械化施工，實(shí)現(xiàn)多頭掘進(jìn)，長隧短打，保證施工進(jìn)度。為后期現(xiàn)場安全、順利完成盾構(gòu)機(jī)的接收作業(yè)做好鋪墊，并通過優(yōu)化的一系列新技術(shù)措施保障了工程建設(shè)任務(wù)的順利實(shí)施。對于以后城市地鐵建設(shè)中遇到硬巖段地質(zhì)的施工具有很好的借鑒指導(dǎo)作用。