“階梯法”開挖在深豎井施工中的應(yīng)用

程 超 紅

(太谷縣房地產(chǎn)管理所，山西 太谷 030800)

重慶軌道交通六號(hào)線二期復(fù)合式TBM試驗(yàn)段是復(fù)合式TBM首次應(yīng)用于重慶軌道交通工程，施工技術(shù)的總結(jié)對(duì)于后期采用同類技術(shù)起著指導(dǎo)作用，意義重大。其中北碚站—天生區(qū)間風(fēng)井是本標(biāo)段的一個(gè)節(jié)點(diǎn)工程，斷面大，深度大(51 m)。合理安排施工組織編制施工方案，對(duì)保證工期和TBM的順利通過都起著重大作用。

1 概述

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，安全、高效的復(fù)合式TBM將會(huì)廣泛應(yīng)用于軌道交通地下區(qū)間的施工中，由于大部分城市土地已開發(fā)，故復(fù)合式TBM始發(fā)、吊出、出渣及區(qū)間風(fēng)井施工將大量采用節(jié)約用地的豎井模式，由于井深斷面大，合理選擇施工工藝成了決定工程質(zhì)量和施工進(jìn)度的重要因素。本項(xiàng)目采用“階梯法”豎井開挖作業(yè)。

2 工程概況

重慶軌道交通六號(hào)線二期復(fù)合式TBM試驗(yàn)段北碚站—天生站區(qū)間風(fēng)井包括左、右線兩個(gè)豎井，設(shè)計(jì)凈空尺寸12 m×7 m，開挖斷面(9×14)m，襯砌高度51.476 m(51.539 m)，包含一個(gè)地下風(fēng)道，連通左右風(fēng)井，風(fēng)道長6 m，斷面形式為馬蹄形。

3 施工方案的選定

施工重難點(diǎn)：由于井深，旁邊有池塘，地下水豐富，地質(zhì)情況多為泥巖、沙質(zhì)泥巖、砂巖，且工點(diǎn)位于一竹林中，環(huán)境保護(hù)尤為重要。

由于兩個(gè)豎井之間只有6 m，且兩個(gè)豎井底部有大斷面風(fēng)道，因此，我們?cè)诔Ｒ?guī)開挖和“階梯法”兩種方案中進(jìn)行選擇。

“階梯法”優(yōu)點(diǎn)：“階梯法”施工工藝適用于斷面大，深度大，底部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地質(zhì)條件較差的豎井，這與項(xiàng)目實(shí)際情況基本吻合。缺點(diǎn)：“階梯法”施工，工序復(fù)雜，相鄰工序銜接緊密，稍不注意，就會(huì)影響到施工進(jìn)度。

常規(guī)法豎井開挖優(yōu)點(diǎn)：多為全斷面開挖，工序簡單，施工進(jìn)度較快，適用于深度較小、圍巖比較穩(wěn)定、地下水，裂隙水不發(fā)育地層。缺點(diǎn)：常規(guī)法施工大斷面，深豎井，施工風(fēng)險(xiǎn)比較大，爆破時(shí)，對(duì)整體初期支護(hù)結(jié)構(gòu)影響較大，開挖后裸露圍巖部分自穩(wěn)性差、安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

綜上所述，考慮工程安全質(zhì)量和施工進(jìn)度及成本等因素，故決定采用“階梯法”開挖施工工藝。

3.1 施工工藝

1)鎖口以上部分采用全斷面開挖，開挖采用炮機(jī)和弱爆破相結(jié)合的方式。

2)鎖口以下部分開始進(jìn)行臺(tái)階法施工，臺(tái)階劃分為4 m,5 m,5 m,每一層臺(tái)階高差為1 m，見圖1。

3)施工順序：開挖→初噴混凝土→施作錨桿→掛網(wǎng)→立鋼架→噴射混凝土→施作下一個(gè)循環(huán)。

4)主要施工方法：先分別開挖①②③臺(tái)階至上述形狀后，進(jìn)行三個(gè)斷面同時(shí)開挖，開挖后的形狀仍為上面所示的臺(tái)階狀，這樣的目的是為了減小圍巖臨空面，增加開挖后巖體的穩(wěn)定性，提高安全系數(shù)。

3.2 主要施工參數(shù)

1)錨桿：φ25中空注漿錨桿，梅花形布置，環(huán)、豎向間距1×1(0.5) m，L=4.5 m(兩豎井相鄰一面錨桿長度3 m)。

2)噴射混凝土：C25噴射混凝土，厚300 mm。

3)鋼筋網(wǎng)：布設(shè)φ8鋼筋網(wǎng)，間距為(200×200)mm，雙層鋼筋網(wǎng)。噴射混凝土保護(hù)層厚度不小于20 mm。

4)格柵鋼架：全斷面設(shè)1(0.5) m/榀鋼架，鋼架的外保護(hù)層不小于40 mm。

4 爆破參數(shù)

在整個(gè)爆破作業(yè)過程中，爆破參數(shù)的選擇，直接關(guān)系著施工安全、爆破效果和施工成本以及是否滿足設(shè)計(jì)要求等。在本項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)要求震速1.0 cm/s以下，故我們采用安全系數(shù)比較高的乳化炸藥。

1)炮孔直徑d：d的大小影響著鉆孔速度、炮眼數(shù)量、單位炸藥消耗量等。手機(jī)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)成孔一般可選擇d=38 mm～42 mm，根據(jù)我單位施工機(jī)具設(shè)備情況，選擇d=42 mm。

2)炮孔深度L：L的大小直接影響循環(huán)進(jìn)尺和循環(huán)時(shí)間。在豎井施工中一般1.2 m～1.5 m較為合理，出于安全和工期考慮，取L=1.2 m。

3)單位炸藥消耗量q:q的選擇要根據(jù)圍巖的實(shí)際情況，開挖斷面、炮眼深度和炮眼直徑等。在本工程中根據(jù)實(shí)際情況和類似工程施工經(jīng)驗(yàn)?。豪劭?導(dǎo)爆管連接，連續(xù)裝藥)q=0.3 kg/m3～0.5 kg/m3,光爆孔(導(dǎo)爆管連接，不耦合裝藥)q=0.2 m3～0.3 m3。

4)孔間距a和排間距b:爆破作用指數(shù)的大小取決于炮孔直徑、炮眼深度和單位炸藥消耗量和斷面大小。布孔時(shí)，拉槽孔的最小抵抗線必須指向每一層臺(tái)階的中心方向，這樣既有利于提高巖石破碎度，又同時(shí)利于出渣，提高效率，縮短出渣時(shí)間。根據(jù)本工程設(shè)計(jì)要求，取孔間距a=1.0 m，b=0.8 m，梅花形布置。

5)單孔裝藥量m:m=qabL，根據(jù)本工程實(shí)際情況和周邊建筑物情況，在開始成井圈時(shí)取m=0.3 kg/m3～0.35 kg/m3,在形成工作面后取m=0.4 kg/m3～0.6 kg/m3。

6)起爆方法：根據(jù)國家《爆破安全規(guī)程》，在本工程中采用15段非電毫秒雷管，微差延時(shí)起爆。爆破通風(fēng)排煙后，認(rèn)真清理核查瞎炮，并做好處理。

5 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

在施工過程中，嚴(yán)格按照國家相關(guān)的質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行層層把關(guān)。同時(shí)注意以下幾個(gè)方面：

1)勤量測，制定測量監(jiān)控方案，按照方案上給定的頻率進(jìn)行收斂、位移等測量。并做好數(shù)據(jù)分析，對(duì)于數(shù)據(jù)異常部位，采取相應(yīng)的加固措施。

2)配備質(zhì)檢工程師，對(duì)整個(gè)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行全程驗(yàn)收，如有不合格地方，立刻整改，經(jīng)再次檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行下個(gè)工序的作業(yè)任務(wù)。

3)由于豎井深達(dá)51 m，因此在測量放線時(shí)，必須精確。開挖輪廓奔著“寧超勿欠”的原則，確保結(jié)構(gòu)凈空滿足設(shè)計(jì)要求。

6 “階梯法”效果評(píng)價(jià)

根據(jù)監(jiān)控量測機(jī)構(gòu)(委有資質(zhì)的專業(yè)機(jī)構(gòu))的日?qǐng)?bào)、周報(bào)及月報(bào)結(jié)果顯示，豎井初支收斂、位移等監(jiān)測結(jié)果，均在規(guī)范和設(shè)計(jì)允許以內(nèi)，滿足施工安全質(zhì)量要求。同時(shí)比設(shè)計(jì)工期提前了1個(gè)月完成初支任務(wù)。在施工安全、質(zhì)量、成本、工期等各方面都有著明顯的效果。

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