軌道交通暗挖區間豎井旋挖鉆施工工藝研究

吳海寶

（貴陽市城市軌道交通有限公司，貴州貴陽 550000）

軌道交通暗挖區間豎井旋挖鉆施工工藝研究

吳海寶

（貴陽市城市軌道交通有限公司，貴州貴陽 550000）

在城市軌道交通建設活動中，施工場地周邊人員密集，受周邊條件限制無法開展施工時，利用豎井來施工暗挖區間隧道或者暗挖車站成為了一種較為常見的施工方法。本文以貴陽軌道交通1號線大寨站～大關站區間豎井施工為例，由于現場周邊建設環境復雜，施工場地狹小，對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，并簡要敘述了豎井施工的控制要點，突出了旋挖鉆機施工豎井的工藝優點，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展以軌道交通為骨干的城市公共交通系統，軌道交通一般沿城市主干線敷設，穿越居民區、商業區、市政道路，在中心城區站點也多設在人流比較密集的區域，軌道交通建設期間勢必會給原本比較脆弱的市內交通帶來較大的影響。隨著城市化進程的逐步推進，城市向周邊地區的加速擴張，城區周邊地價快速抬升，使得軌道交通的建設場地非常有限，施工難度、施工成本也大幅提升。如何利用有限的施工場地和較少的是施工成本，在確保安全、質量、文明施工的前提下完成軌道交通建設，成為了困擾廣大軌道交通建設者的難題，于是大家紛紛將目光聚集在利用豎井、斜井進行軌道交通施工中。本文以貴陽軌道交通1號線大寨站～大關站區間豎井施工為例，介紹了在民房區采用旋挖鉆開挖豎井的施工方法。

1　工程概況

貴陽軌道交通1號線大寨站～大關站區間隧道豎井位于ZDK10 +600里程處，位于貴陽市觀山湖區210國道旁中國建筑材料工業地質勘查中心貴州總隊家屬區院墻外，其中4號樓距離區間豎井井口僅為18.39m，距離隧道結構邊線僅為8.8m，施工場地狹小，周邊環境復雜。如圖1。

根據地質勘查資料豎井處地質情況為:上部為褐黑色、土黃色耕植土層（Q（pl），結構松散，富含有機質及植物根系，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松子坎組一段及二段（T2sz（1～2））薄至中厚層泥質白云巖，巖層產狀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，豎井井壁支護采用格柵鋼架，豎井厚40cm，采用C25濕噴混凝土。

2　周邊環境與施工方案

2.1豎井周邊環境

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國道為26.7m。施工區域處于城鄉結合部，房屋大多修建年代較久，為單位集資房或農民自建房，結構比較簡單、基礎薄弱。周邊房產開發商采用爆破開挖基坑時對周邊房屋造成了不同程度的損害，周邊群眾反響強烈，有阻工現象發生，對工期造成了較大的影響，為確保軌道交通的順利建設，同時也為了營造一個和諧的周邊建設環境，對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

根據軌道交通周邊環境的特點，場區地質條件，通過查閱相關資料，借鑒本行業其他城市以及其他行業在豎井施工中的工藝，對高頻破碎錘開挖、反井鉆機開挖、豎井鉆機開挖、巖石劈裂機開挖四種豎井開挖工藝進行了對比分析。

（1）貴州地區土石方非爆破開挖法一般以挖掘機自帶破碎錘鑿巖為主，該方法功效低、機械勞動強度大、機械磨損大，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，地層擾動大，不利于周邊建筑的穩定。

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

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

（4）巖石劈裂機:結構簡單、易操作，但在狹小施工場地內臨空面小，效率較低。

表1

綜合以上四種開挖方式的優缺點的對比分析，從現場實際周邊環境出發，并從分考慮經濟、機械設備投入、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豎井圍護樁旋挖鉆施工，提出了旋挖鉆機進行豎井開挖的方案。

3　施工組織

3.1施工機械人員配置（如表1）

3.2鉆孔布置

擬建豎井位置位于一段相對高差為3-6m的斜坡上，平整場地后開始布置鉆孔。為充分發揮旋挖鉆機成孔效率和挖掘機開挖功效，結合豎井開挖尺寸以及下腹巖層情況，選取直徑1.2m的旋挖鉆頭進行開挖，考慮旋挖鉆機的擴孔，方便挖掘機進行開挖，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，為保證旋挖鉆機的安全，便于鉆孔實施，將開挖后的渣土直接傾倒至上一個已經開挖完成的鉆孔內，剩余部分的渣土外運走。

3.3.1鉆孔施工

（1）施工工藝及流程。施工準備→測量放線→搭設作業平臺→鉆機就位→鉆孔→成孔檢測。

（2）測量人員根據鉆孔布置圖對鉆孔樁位置進行測量放線，標出其中心位置，并在縱橫向設置護樁，確保樁位正確，允許偏差為:± 20mm。

（3）鉆機就位檢查:檢查鉆機的水平度，檢查磨盤中心、鉆桿中心、樁位中心的三點一線。

（4）施工記錄:鉆進過程中詳細記錄每個鉆孔的地質情況，包括土巖分界線位置、巖層特性、水文地質條件等，可提前探明下伏地質情況，指導后續施工，同時也可提前預判后續豎井施工中可能存在的地質風險，提前提出預防措施，確保施工安全。

（5）孔深檢查:用測繩檢查每個鉆孔孔深，以滿足豎井井底高程，確保豎井超欠挖控制符合設計及規范相關要求。

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

3.3.2豎井開挖支護

豎井為倒掛式井壁結構，采用噴錨構筑法施工，先施工豎井鎖口圈梁及豎井擋土墻，然后安裝豎井提升設備，再人工配合挖掘機機械分臺階逐層下挖土石方，同時進行相應的初期支護，待豎井開挖到豎井基底設計高程后立即封底。如圖3。

（1）旋挖鉆開挖過程中已經豎井位置開挖出30個孔，孔之間的巖體經旋挖鉆機擴孔和施工擾動，已較薄，豎井內土石方已基本松散，挖掘機即可完成開挖。在開挖過程中隨時采用懸吊垂線的方式，控制豎井周邊的超欠挖，確保開挖質量滿足設計及規范要求。

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

豎井加設鋼格柵拱架及噴射混凝土作業過程中，通過基準點掛設垂線，隨時檢查垂直度與平整度，確保滿足設計及規范要求，同時不妨礙后期豎井門式起重機的垂直起吊，確保施工安全。

4　結語

貴陽軌道交通1號線大寨站至大關站區間豎井在施工周邊環境復雜、場地狹小的情況下，采用旋挖機鉆孔+挖掘機開挖的新型開挖方法。該方法在實用過程中的特點:該方法為非爆破開挖，開挖過程旋挖機鉆孔+挖掘機開挖豎井的方法在貴陽軌道交通周邊環境復雜地區豎井的施工應用，相比其他施工方法取得了良好的社會效益和經濟效益，有效的預防了施工風險，在其他項目類似環境的豎井施工中具有一定的推廣意義。

中噪音低，對周邊地層的擾動小，保護了周邊建筑物的安全，經現場實測周邊居民樓在施工中累計變形量均小于10mm，滿足設計及規范相關要求，取得了較好的社會效益；通過現場高效的施工組織，創造了30m豎井20天完成開挖支護的施工速度，大大提高了施工效率；采用該方法并結合地質勘查報告可提前驗證、判斷下伏地質情況，可提前預判后續豎井施工中可能存在的地質風險，提出預防措施，確保后續施工安全。

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