二级建造实务之深圳地铁竖井的施工

1工程概况

　　深圳地铁大科区间2#竖井位于同心路西侧的深圳市政府苗圃内,横通道与隧道相交,里程为右SK3+739。竖井内净空平面尺寸5m×6m,深度25.724m。井身穿过素填土、饱和含水砂层、软塑～流塑状砂质粘性土、全风化花岗岩等地层,水位埋深1.93～5.73m。竖井采用明挖法施工,复合式衬砌结构。

　　2施工方法及实施要点

　　2.1旋喷止水帷幕的设计和施工

　　高压旋喷桩止水帷幕能隔断地下水的渗流,防止基坑开挖出现涌砂。桩的直径与土质、施工方法等有关,需根据试验和工程实际确定,本工程考虑施工不确定因素,决定采用双重止水桩,桩体直径为60cm。

　　水泥浆液的用量按下式计算:

　　Q=0125πD2Hα(1+β)式中　Q—硬化剂的用量(m3);D—设计的加固直径(m);H—设计桩长(m);α混合系数,α=1.1～1.3,与加固直径和土质有关;β作业损失系数。

　　设计旋喷桩直径D=60cm,作业损失系数β按10%计算,可得单位长度旋喷桩水泥浆用量为340～400L/m。

　　井口段富水地层设双排<600旋喷桩形成帷幕止水,桩长17m,共124根,采用双重管法施工。旋喷材|考试大|料为普通水泥浆,水灰比0.75～1.00,添加水泥重量2%的CaCl2作速凝剂,浆液宜在旋喷前一小时以内搅拌。钻机安放要求水平,钻杆垂直,其倾斜度≯1.5%,注浆管分段提升的搭接长度≮100mm,旋喷冒浆量应控制在10%～25%,相邻两桩施工间隔时间≮48h,间距应≮2m。

　　2.2竖井施工

　　2.2.1井口锁口段施工

　　竖井井口段深3m,埋置在素填土地层中。井口基坑开挖平面尺寸8.6m×9.6m。井口设置C15混凝土挡水埝,高出地表30cm。竖井锁口段为C25钢筋混凝土。井口段凿除1m旋喷桩头后采用WY60反铲开挖,一次挖至地表下3m,周边留30cm,基坑隐蔽报检后绑轧结构钢筋,设置各种管线、提升架及梯子间预埋件,立模后整体灌注C25混凝土。

　　2.2.2井身段开挖和初期支护

　　井身标准段平面开挖尺寸6.4m×7.4m,人工配合风镐向下开挖,每循环下挖进尺为一榀钢筋格栅间距(0.5～0.75m),中间设置集水坑,集水坑先行施工,然后向井壁扩挖,修边成形。开挖成型后先初喷5cm厚C20混凝土,然后挂网,布设L=3.0m<22系统锚杆,环向间距1m,梅花型布置。架立环形格栅钢架,复喷C20混凝土至设计厚度30cm,完成初期支护。当下挖至马头门上方时,安设两榀上下重叠的钢格栅加强马头门支护。施工过程中因设旋喷桩止水段,虽然井身穿过饱和含水砂层,但能安全施工,帷幕止水效果良好。

　　竖井开挖超过旋喷桩止水帷幕深度后(地表下17.5m处),由于地下水丰富,砂质粘性土地层出现涌砂涌泥现象。为保证安全,施工时根据地质情况变更原设计<22砂浆锚杆为<42超前注浆小导管,沿井壁灌注水泥2水玻璃双液浆,进行超前预加固。双液浆体积比1∶1,水泥浆水灰比0.8,水玻璃浓度35Be,小导管长3.5m,环向间距0.5m,俯角30°,每次开挖循环进尺50cm。成功地穿过了流塑状砂质粘性土地层。

　　2.3马头门施工

　　竖井进入横通道处俗称“马头门”,是施工开挖的薄弱点。由于马头门范围井身段为软塑状砂质粘性土,施工时根据地质情况变更原设计拱顶单排<42超前注浆小导管为双排小导管,并增设边墙<42超前注浆小导管一排|考试大|,小导管长3.5m,外插角14°,压注水泥-水玻璃双液浆。由于竖井已开挖至设计深度,并完成了井底二次衬砌混凝土封底,因此马头门破口需搭设临时工作平台,然后在竖井壁上按设计开挖轮廓线放样,施作拱部<42超前小导管,小导管按设计间距环向布置。待水泥-水玻璃双液浆压注结束4h后,破除马头门上半断面井壁初期支护,进尺50cm,立即进行上台阶初期支护,架立格栅钢架,打设<42锁脚小导管并严格注浆,网喷至设计厚度。拱脚设I20型钢支撑,纵向焊<22连接筋加强整体性。如此循环,进尺为单榀格栅钢架间距,马头门处要并立两榀格栅钢架加强支护。待上台阶进尺5m后,喷混凝土封闭上台阶掌子面,破除下台阶井壁初期支护,接长上台钢格栅,及时封闭马头门初期支护,在完成马头门并立两榀格栅钢架后,即正式形成横通道施工工作面。

　　2.4竖井二次衬砌

　　在开挖及初期支护完成后,首先完成井底二次衬砌,待马头门初期支护封闭后,由下往上逐节施作井身二衬结构,剩余竖井二衬施工共分3次从下向上进行,与最先灌注的锁口段合龙。灌注方法均采用中心固定式模板支架加固,用串筒输送泵灌注,采用C25商品混凝土施工,插入式振动棒振捣密实。马头门段横通道二衬与该段井身二衬整体灌注,以提高结构受力整体性,余下井身标准段分2次灌注。

　　2.5竖井提升

　　竖井配备2台100kN电动葫芦提升2.25立方米吊斗,作为出土和下料垂直运输设备,区间隧道二衬施工时在两台100kN电动葫芦走行梁间另增设一台30kN电动葫芦供二衬钢筋下井用。提升架主要结构由六根立柱、两根纵梁、三根行走梁、五根横梁组成。立柱与基础预埋钢板焊接,立柱、纵梁、行走梁、横梁之间用M20螺栓连接。

　　3结语

　　竖井穿越复杂地层施工时要遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则,决不可盲目冒进。另外对局部坍塌造成的空穴,应在加强初支的情况下预留注浆管进行初支背后注浆填充使之密实,以防塌方继续扩大。施工中要做好超前地质预报工作,如用洛阳铲探孔、地质雷达探测等;需加强施工管理,建立统一指挥,保证施工安全。