地鐵軌道施工土建豎井利用條件分析及應用分析

彭 飛

中鐵隧道股份有限公司，河南鄭州 450001

1 豎井利用條件分析

本文研究中選取的地鐵工程為廣州市地鐵三號線，在施工時需要施工建設多處豎井，方便向隧道內傳輸物料和作業人員進出。該工程施工建設的周邊區域地質地貌以及水文條件較好，對于地鐵施工造成的影響較小。分析預鋪作業量可知在總體施工量中較多，基本為道岔、鋼彈簧浮置板道床兩方面的預鋪施工，要求這兩個方面施工所用的軌料長度分別控制為18.5、12.5m，由于材料長度過長在施工期間運輸難度大，若沒有及時運送到預鋪作業現場或者運輸途中發生意外情況，會導致工期延誤、成本、質量風險出現，所以利用豎井運輸軌料時為了確保萬無一失，需要施工單位對豎井與軌料輸送之間的關系進行把握，以此在把握軌料尺寸以及豎井尺寸、特征前提下，設計豎井施工方案并繪制施工圖紙。

首先，構建軌料向下輸送模型。地鐵軌道施工的岔料、工具軌可以通過豎井安全且高效的送到隧道內部，但是需要施工單位工作人員要從豎井與軌料具體的長寬高參數入手，把握好兩者關系，應用=L公式計算軌料下洞情況，促使軌料可以在標準尺寸的豎井內下放，材料的一端可以和豎井底部直接連接，以此在兩者的臨界狀態中實現材料輸送有效性[1]。在該公式中θ表示豎直放置軌料時的傾斜角度，要求該角度在0°以上，90°以下；L表示軌料的實際長度；a和h分別用來表示豎井尺寸，即為沿著輸送線路的投影尺寸最大凈值、豎井由上至下的凈空高度。依照該公式得出計算結果之后，可知h值對于軌料從豎井輸送的影響不大，若得出的數據遠低于軌料長度值時，則表明軌料通過豎井會有影響，公式左邊結果在大于軌料長度時才可以安全的將材料送到地下[2]。

其次，應用公式論證兩者（豎井與軌料）關系。工程建設的工作人員需要對豎井凈空高度進行賦值，共計為4種（5、5.5、6、6.5m），在不同高度的情況下計算不同長度鋼軌h、a值，如果鋼軌長度記為12.5m，在4種凈空高度情況下a值分別為4.621、4.098、3.369、3.102m；鋼軌為15m長時，a值在不同凈空高度下為6.714、5.897、5.461、5.109m。之后對計算結果進行回歸分析，其中，縱橫軸分別為投影尺寸最大值（豎井）、長度（軌料），依據相關數據對相應凈空高度下的鋼軌和豎井關系線性回歸曲線進行繪制。同時還需要分析豎井的投影最大值及其不同鋼軌長度在四種高度情況下的關系，即就是在凈空高度增長基礎上， 設計人員需要對鋼軌長度作以適當調整，如果用于施工的鋼軌長度為18m，豎井設計并使用的標準尺寸為6m×7m。

2 豎井應用研究

地鐵三號線施工期間建設的豎井數量為14個，其中6處豎井符合應用的標準，可以正常的輸送軌料，其余豎井經過公式計算不符合要求，尺寸過小，會剮蹭到軌料，影響材料質量，所以需要重新進行豎井送料方案的設計施工與應用。

2.1 豎井設計人員再次對施工區域的情況進行調查

在輸料尺寸不合格豎井施工位置利用勘測技術勘探地質地貌情況，得出地層的基本構成，明確豎井底部處于哪一層，三號線地鐵施工處建設豎井的地層為強風化層。同時調查地下水情況，該地方的地下水根據地層表現主要有孔隙水（潛水型）、裂隙水（微承壓型），前一種地下水多處于松散地層等位置，后一種則分布在強風化巖層等區域，水量較大的地方基本集中在風化巖層。此外檢查施工位置的地下管線敷設情況，可知在存在問題的豎井區域并沒有發現管線。

2.2 豎井施工

施工單位需要提前準備電動葫蘆（2臺）、龍門架、通風管道、下料管、梯子、照明設施以及給排水管道等材料設備，做好豎井口的布置工作，之后便可以進行開挖縮口圈、噴砼、鋼筋綁扎、安裝鎖口圈模板、挖掘豎井內部土方、井壁安裝土工格柵、噴射混凝土、開挖集水井以及臺階等多個環節的施工，待最后的橫通道下臺階施工完畢后進行施工質量的檢驗，經檢查豎井尺寸大小、凈空高度均滿足要求時便可以開始送料作業。

2.3 應用豎井送料

2.3.1 應用豎井運輸道床鋼軌

該運輸工作使用的為尺寸達標的豎井，共分為以下幾個步驟：其一，送料之前需要應用公式計算送料的理論效果，之后需要在隧道內部應用枕木和滾筒進行基礎作業，其中枕木可以使用以往施工中的廢舊枕木，在節省資源基礎上控制成本，此處的滾筒不可隨意擺放，需要確定一定的間隔距離之后才可以在相應位置來安裝，以此方便通向隧道的軌料可以借助于基礎作業設施及時的送到施工的位置[3]。其二，送料期間，施工人員還需要使用電動葫蘆等工具，將施工所用的鋼軌材料吊起，不同的吊點需要保持一定的間距，其中，開頭處的吊點需要保持6m左右的間距，再選擇一個吊點作為輔助點來吊裝材料，工作人員需要借助于電動葫蘆吊起材料，并橫向的移動到豎井口位置，讓軌料與豎井口相對；之后工作人員要控制吊點，將其緩慢的拉起，待吊起到一定高度時則需要釋放另外一處吊點，整個起吊過程需要保持穩定、緩慢的狀態，不可隨意擺動吊起裝置，以免出現軌料外表摩擦損傷或者變形情況，待軌料完全送到井下之后再進行下一批軌料的起吊與輸送。在軌料下放過程中，需要在選定的輔助吊點位置應用卷揚機來對相應高度的軌料進行牽引，在這一過程中卷揚機設備要求工作人員選擇一處觀看視野良好且位置平坦的區域進行安裝，還要使用錨固材料將設備與地面進行緊固處理，并且在隧道壁上還要安裝導向滑輪，讓這兩個裝置保持垂直的方向，兩者之間有著10m的間距；使用卷揚機時，工作人員要以豎井對角線方向為基準，在同方向上牽引軌料，對于吊起軌料時使用的夾軌鉗子進行緩慢的放松處理， 之后在相應位置需要安排幾名施工人員在互相配合之下給予軌料下放時的安全保護，當吊起的全部軌料抵達隧道后，預鋪施工人員需要使用翻軌器將軌料接下來，并依照滾筒的布設位置，將軌料放入其中；與此同時牽引繩不可直接放松，需要人工對其進行釋放操作，要求全部軌料平穩的放置在滾筒裝置內時，拉緊鋼絲繩，將之前應用的夾軌鉗子取下，之后施工人員需要觀察軌料的進洞情況，如果有著非常理想的進洞效果時，則可以直接使用撬棍轉移軌料，即為使用撬棍將枕木上的軌料進行移動，使之可以滾落到底板之上，以此按照隧道內需要軌料來施工的具體地點，采用炮車運輸軌料，讓其可以盡快到達施工地點開展預鋪施工工作。

2.3.2 應用豎井運輸道岔料

在運輸作業期間，由于施工使用的岔料長度較長，達到18.5m，所以在送料時需要使用重新設計的豎井，即就是6m×7m的豎井，以此才可以確保材料輸送的價值，不會由于尺寸過小出現無法下井、作業停滯的情況；一些豎井若不合軌料下放要求而且施工成本有限時，則需要工程軌道作業方案設計人員以及工程內部的技術人員共同對使用的岔料質量性能、特點、長度等情況結合施工方案、施工立項書的要求進行綜合考量，以此來選用一些替代性的岔料完成預鋪施工任務，保證工程建設使用的全部軌料均可以順利進洞，吊起以及牽引時不會對軌料質量產生不良影響，后續送料與鋪裝工作均可以良好的開展。

綜合分析研究廣州地鐵施工建設時的三號線建設情況，施工人員充分認識到了豎井的重要性，通過系統的論證分析以及豎井應用研究，建設的該條地鐵軌道施工質量較好，基于豎井的軌料輸送作業效率顯著提高，因此，后續應用中需要工作人員先分析應用條件，依照條件設計豎井來輸料。

3 結語

地鐵軌道施工期間，軌料輸送問題為困擾施工單位正常施工的一大難題，在本文研究中結合具體的地鐵軌道施工案例，基于線性回歸分析等手段探究了在該工程軌道施工中豎井應用的條件，為豎井的良好利用提出了一些意見，以此指導施工單位有效的做好了豎井施工作業的方案設計工作，以此在豎井應用之下順利完成了軌道預鋪施工，減輕了施工單位軌料運輸工作量和難度，提升了作業效率和質量，促使施工建設的地鐵工程可以盡快投入使用，更好地服務于社會大眾。