地下隧道施工竖井技术探讨

岳林祥

（忻府区云中河水利管理处，山西 忻府区 034001）

1 引言

随着城市建设的高速发展，城市地下轨道交通、地下大直径输水管线、城市地下热力管线等隧道工程的建设越来越多，地下施工很多工法（如浅埋暗挖、盾构、顶管等等）被更多的应用。施工竖井作为其地下工程施工的物资竖向交通通道，在地下工程施工中发挥着不可替代的作用。下文以北京市南水北调配套工程南干渠工程浅埋暗挖四标7号竖井为例，探讨倒挂井壁法竖井施工的工艺。

2 工程概况

南干渠工程是北京市南水北调配套工程的重要组成部分，工程承担着为郭公庄水厂、黄村水厂、亦庄水厂、第十水厂和通州水厂等提供南水北调水源的任务。工程区所在北京地区属华北底层分区，场区内均被第四系全新统冲洪积层覆盖，其沉积物主要为永定河冲洪积物。底层岩性以厚层砂土、卵砾石层为主，向东过渡为黏性土、粉土与砂土、卵砾石相互沉积层。施工竖井平面尺寸18.6m×6m，井深11.352m。主要穿越地层为：杂填土、壤土、粉细砂、卵砾石，开挖稳定性差，易出现坍塌现象。该竖井区域地下水位近年持续下降，埋深大，不存在施工降水问题。施工竖井分为两部分，即锁口圈和井身。地表以下2.0m为竖井井圈锁口范围，采用C25模筑钢筋混凝土；井身主要处在卵砾石层，采用钢插管超前注浆加固地层+钢筋网片+钢筋格栅+竖向联结筋+钢筋网片+喷混凝土联合支护+井壁回填灌浆。

竖井施工流程为：施工准备→测量放样→竖井锁口施工→竖井井身施工→竖井水平支撑安装（随挖随支）→竖井封底（竖井完成施工）。

3 竖井锁口圈施工

锁口圈是竖井的重要组成部分，其断面形状为倒L形，锁口高2m，其中上部高度为1m，厚度为1m；下部高度为1m，厚度为0.7m，凸出部分挂在井口的土体上。锁口圈主要承受着施工过程中的井体部分向下拉力，竖井完成后垂直提升系统的自重、工作时的侧向压力，维护着竖井上口的稳定作用。

依据图纸，并根据测量组所放控制线，定出锁口圈轮廓线。探明开挖范围内的地下管线并进行改移。临时土方开挖根据现场的情况，采用人工配合小挖机进行施工。

为保证安全施工，临时土方开挖采用放坡法，挂网锚喷支护，随开挖随支护。开挖边坡为1∶1。边坡伴随土方开挖进行支护，每向下开挖1m及时对该层井壁进行喷锚支护。边坡支护采用100mm厚的C25网喷混凝土，钢筋网直径6mm、间距150mm×150mm，网片搭接2个网格，采用预制1m长、直径22mm的钢筋间距0.8m，梅花形布设锚入基坑壁约 1m深，作为钢筋网片固定体系。锚筋外露端设置弯钩，与钢筋网片焊接牢固。

在开挖接近锁口圈标高约30cm后，采用人工开挖，保证锁口圈标高与设计图纸一致。开挖完成后，在锁口圈底部施做2cm的砂浆垫层，以便后序的钢筋绑扎及模板安装。

锁口圈采用C25混凝土，浇筑过程中料口距离浇筑面高度不宜过高，应控制在0.5m以内，每次浇筑厚度应严格控制，同一施工段的混凝土必须确保连续浇筑，并应保证上一层混凝土在下层混凝土初凝前浇筑，以避免出现分层。

锁口施工流程为：测量放样→土方开挖及清理→外层模板支设→钢筋绑扎（预留插筋）→内层模板支设→外层模板支设→锁口混凝土浅筑→锁口圈外土方回填。

4 竖井井身施工

竖井井身是施工竖井的主要部分，其作用是形成井筒，承受井外土体向内的侧压及井外的渗水压力。竖井锁口圈及井口提升设备完成后采用人工配合机械开挖，自上而下施工，每层开挖高度50cm。由于全面开挖施工持续时间较长而增加塌方风险，所以每层均对称分段开挖，开挖一段，架立一段，喷混凝土一段。

4.1 施工顺序

开挖竖井长边两侧中间土体，中角部1m内土体预留，架立格栅，喷射混凝土；开挖竖井一边对角土体，架立格栅，喷射混凝土；开竖井另一边对角土体，架立格栅，喷射混凝土；开挖短边两侧中段土体，中段格栅将对角格栅连成整体，喷射混凝土。

4.2 开挖支护方式

竖井开挖过程中，对井壁围岩进行注浆预加固，采用直径25mm的小导管，管长1.7m，竖向间距为1m，横向间距为0.3m，向下打设角度为30°。小导管注浆浆液配比根据开挖土体进行现场工艺试验进行选择确定，砂砾层选用硫酸—水玻璃双液浆，砾石层选用水泥—水玻璃双液浆，采用双液注浆机进行压注，注浆压力控制在0.3～0.5MP，注浆量根据计算确定，一般为 50～70L。

竖井井壁土方开挖完成后，即时架立格栅，安装网片，格栅架立完成后立即喷射混凝土。格栅架设应水平，循环进尺精确，联结螺栓全部紧固，钢筋网片采用直径6mm、间距150mm×150mm的网格，双层布设；纵向联结筋直径22mm，环向间距0.6m，内外交错布设，在马头门两侧加密纵向连接筋，每侧4根，加密长度为6.14m。竖井格栅第一榀紧贴锁口段混凝土下缘，其余间距均为0.5m。喷射混凝土采用C25，厚度为30cm，喷射作业自下而上分层进行，喷射机置于井内，拌和料采用管道随用随送。

4.3 型钢支撑及钢管支撑安装

竖井施工过程中，应随着开挖深度的增加按设计要求对已完成部分井体用型钢进行角部支撑，用钢管进行中部支撑（长边中部）。

4.3.1 型钢支撑

型钢支撑采用18号槽钢对拼，每间隔1m用150mm×210mm×10mm的方钢缀板两侧焊接，焊接后截面为250mm×180mm的矩形。

型钢支撑布置在竖井的4个角部位置，与4角的内边为1.5m。采用450mm×420mm×16mm的钢板与钢格栅连接，竖向间距为2m。

4.3.2 钢管支撑

采用双排直径600mm、壁厚10mm的钢管作为竖井中部支撑。钢管撑横向居中间距2.9m，竖向间距2m。

4.3.3 竖井封底

安装完竖井竖向最后一榀格栅后，人工找平至基底标高。采用格栅钢架支撑，铺设双层直径6mm钢筋网片，最后喷射C25混凝土封底。

4.3.4 竖井施工技术措施

井身开挖过程中，严格控制钢支撑进尺，及时网喷混凝土支护，达到快速封闭的目的。为密实初支与壁后土体的空隙，应及时进行初支背后回填灌浆。

竖井井身施工流程为：施工准备→打设超前小导管注浆加固→开挖→挂网片→支设格栅→预埋回填灌浆管→焊接纵向连接筋→喷射混凝土→每隔纵向2m在角部安装钢支撑，竖井长边中部支设钢管支撑→开挖到设计深度后进行封底→井壁后回填灌浆（竖井完成施工）。

5 结语

竖井作为地下隧道工程施工的必要工程，贯穿于整个隧道工程施工的始终，有的甚至作为永久工程来保留，竖井施工质量不仅关系到隧道施工期的安全，甚至影响隧道工程运行的安全。因此，保证竖井施工质量至关重要。