轨道交通暗挖区间竖井旋挖钻施工工艺研究

吴海宝

（贵阳市城市轨道交通有限公司，贵州贵阳 550000）

轨道交通暗挖区间竖井旋挖钻施工工艺研究

吴海宝

（贵阳市城市轨道交通有限公司，贵州贵阳 550000）

在城市轨道交通建设活动中，施工场地周边人员密集，受周边条件限制无法开展施工时，利用竖井来施工暗挖区间隧道或者暗挖车站成为了一种较为常见的施工方法。本文以贵阳轨道交通1号线大寨站～大关站区间竖井施工为例，由于现场周边建设环境复杂，施工场地狭小，对比分析了其他同类工程的施工工艺，提出了旋挖钻施工竖井的新型施工方法，并简要叙述了竖井施工的控制要点，突出了旋挖钻机施工竖井的工艺优点，供类似工程以参考。

轨道交通 竖井 旋挖钻施工

为解决城市交通问题、吸引客流量，目前各大城市纷纷发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统，轨道交通一般沿城市主干线敷设，穿越居民区、商业区、市政道路，在中心城区站点也多设在人流比较密集的区域，轨道交通建设期间势必会给原本比较脆弱的市内交通带来较大的影响。随着城市化进程的逐步推进，城市向周边地区的加速扩张，城区周边地价快速抬升，使得轨道交通的建设场地非常有限，施工难度、施工成本也大幅提升。如何利用有限的施工场地和较少的是施工成本，在确保安全、质量、文明施工的前提下完成轨道交通建设，成为了困扰广大轨道交通建设者的难题，于是大家纷纷将目光聚集在利用竖井、斜井进行轨道交通施工中。本文以贵阳轨道交通1号线大寨站～大关站区间竖井施工为例，介绍了在民房区采用旋挖钻开挖竖井的施工方法。

1　工程概况

贵阳轨道交通1号线大寨站～大关站区间隧道竖井位于ZDK10 +600里程处，位于贵阳市观山湖区210国道旁中国建筑材料工业地质勘查中心贵州总队家属区院墙外，其中4号楼距离区间竖井井口仅为18.39m，距离隧道结构边线仅为8.8m，施工场地狭小，周边环境复杂。如图1。

根据地质勘查资料竖井处地质情况为:上部为褐黑色、土黄色耕植土层（Q（pl），结构松散，富含有机质及植物根系，厚度为0.87m；中间为浅黄、黄色残坡积土层（Q（el））夹碎石，主要分布在洼地、溶槽及缓坡地带，厚度为11m；下部岩层为三叠系中统松子坎组一段及二段（T2sz（1～2））薄至中厚层泥质白云岩，岩层产状N20～25°E，SW∠30～50°。

竖井井口开挖尺寸为6.8m×8.8m，净空尺寸为6m×8m矩形断面，井深约32.4m，竖井井壁支护采用格栅钢架，竖井厚40cm，采用C25湿喷混凝土。

2　周边环境与施工方案

2.1竖井周边环境

该竖井小里程方向距离居民楼为18.9m，距离一层低矮房屋距离为7.7m，大里程方向距离3层低矮房屋为17.443m，距离210国道为26.7m。施工区域处于城乡结合部，房屋大多修建年代较久，为单位集资房或农民自建房，结构比较简单、基础薄弱。周边房产开发商采用爆破开挖基坑时对周边房屋造成了不同程度的损害，周边群众反响强烈，有阻工现象发生，对工期造成了较大的影响，为确保轨道交通的顺利建设，同时也为了营造一个和谐的周边建设环境，对竖井及横通道的开挖采取了非爆破的开挖方案。

2.2施工方案的选择

根据轨道交通周边环境的特点，场区地质条件，通过查阅相关资料，借鉴本行业其他城市以及其他行业在竖井施工中的工艺，对高频破碎锤开挖、反井钻机开挖、竖井钻机开挖、岩石劈裂机开挖四种竖井开挖工艺进行了对比分析。

（1）贵州地区土石方非爆破开挖法一般以挖掘机自带破碎锤凿岩为主，该方法功效低、机械劳动强度大、机械磨损大，不利于尤其是噪音大不利于文明施工，影响周边群众正常生活，地层扰动大，不利于周边建筑的稳定。

（2）反井钻机:主要用于山岭地区煤矿通风工程，经过技术改进以后主要应用于水电工程竖井、斜井，铁路施工通风井以及矿山溜渣井、逃生井等行业，最主要的是下部有已经施工完成的作业空间安装钻头和渣土外运，本竖井下部隧道暂未开挖，故该方案不适用。

（3）竖井钻机开挖:适用于大涌水量、厚流沙、易塌帮、不稳定地层的表土和岩石中钻进，可钻凿最大直径9米，但占地大、配套设施多，不利于狭小场地开展。

（4）岩石劈裂机:结构简单、易操作，但在狭小施工场地内临空面小，效率较低。

表1

综合以上四种开挖方式的优缺点的对比分析，从现场实际周边环境出发，并从分考虑经济、机械设备投入、施工功效以及安全文明施工因素，借鉴他城市轨道交通漏渣孔旋挖钻施工、TBM竖井围护桩旋挖钻施工，提出了旋挖钻机进行竖井开挖的方案。

3　施工组织

3.1施工机械人员配置（如表1）

3.2钻孔布置

拟建竖井位置位于一段相对高差为3-6m的斜坡上，平整场地后开始布置钻孔。为充分发挥旋挖钻机成孔效率和挖掘机开挖功效，结合竖井开挖尺寸以及下腹岩层情况，选取直径1.2m的旋挖钻头进行开挖，考虑旋挖钻机的扩孔，方便挖掘机进行开挖，钻孔中心纵、横向间距分别为0.25m、0.15m。如图2。

3.3施工组织

钻孔开挖采用隔孔开挖，为保证旋挖钻机的安全，便于钻孔实施，将开挖后的渣土直接倾倒至上一个已经开挖完成的钻孔内，剩余部分的渣土外运走。

3.3.1钻孔施工

（1）施工工艺及流程。施工准备→测量放线→搭设作业平台→钻机就位→钻孔→成孔检测。

（2）测量人员根据钻孔布置图对钻孔桩位置进行测量放线，标出其中心位置，并在纵横向设置护桩，确保桩位正确，允许偏差为:± 20mm。

（3）钻机就位检查:检查钻机的水平度，检查磨盘中心、钻杆中心、桩位中心的三点一线。

（4）施工记录:钻进过程中详细记录每个钻孔的地质情况，包括土岩分界线位置、岩层特性、水文地质条件等，可提前探明下伏地质情况，指导后续施工，同时也可提前预判后续竖井施工中可能存在的地质风险，提前提出预防措施，确保施工安全。

（5）孔深检查:用测绳检查每个钻孔孔深，以满足竖井井底高程，确保竖井超欠挖控制符合设计及规范相关要求。

（6）探测器检查:用测斜仪检查成孔垂直度，确保其允许偏差＜1%，保证成孔质量。尤其是周边孔的倾斜控制，直接关系到后续竖井井壁的超欠挖控制质量，需重点控制。

3.3.2竖井开挖支护

竖井为倒挂式井壁结构，采用喷锚构筑法施工，先施工竖井锁口圈梁及竖井挡土墙，然后安装竖井提升设备，再人工配合挖掘机机械分台阶逐层下挖土石方，同时进行相应的初期支护，待竖井开挖到竖井基底设计高程后立即封底。如图3。

（1）旋挖钻开挖过程中已经竖井位置开挖出30个孔，孔之间的岩体经旋挖钻机扩孔和施工扰动，已较薄，竖井内土石方已基本松散，挖掘机即可完成开挖。在开挖过程中随时采用悬吊垂线的方式，控制竖井周边的超欠挖，确保开挖质量满足设计及规范要求。

（2）竖井采用格栅钢架+注浆锚管+钢筋网+喷混凝土联合支护型式，整榀格栅安装，随挖随喷。下一榀土石方开挖时必须将上一榀格栅钢筋及钢筋网片附着的土体清理干净，不能留死角，并与下一榀连接钢筋、钢筋网片焊接牢固。如图4。

竖井加设钢格栅拱架及喷射混凝土作业过程中，通过基准点挂设垂线，随时检查垂直度与平整度，确保满足设计及规范要求，同时不妨碍后期竖井门式起重机的垂直起吊，确保施工安全。

4　结语

贵阳轨道交通1号线大寨站至大关站区间竖井在施工周边环境复杂、场地狭小的情况下，采用旋挖机钻孔+挖掘机开挖的新型开挖方法。该方法在实用过程中的特点:该方法为非爆破开挖，开挖过程旋挖机钻孔+挖掘机开挖竖井的方法在贵阳轨道交通周边环境复杂地区竖井的施工应用，相比其他施工方法取得了良好的社会效益和经济效益，有效的预防了施工风险，在其他项目类似环境的竖井施工中具有一定的推广意义。

中噪音低，对周边地层的扰动小，保护了周边建筑物的安全，经现场实测周边居民楼在施工中累计变形量均小于10mm，满足设计及规范相关要求，取得了较好的社会效益；通过现场高效的施工组织，创造了30m竖井20天完成开挖支护的施工速度，大大提高了施工效率；采用该方法并结合地质勘查报告可提前验证、判断下伏地质情况，可提前预判后续竖井施工中可能存在的地质风险，提出预防措施，确保后续施工安全。

吴海宝（1980—），男，汉族，安徽颍上县人，毕业于：贵州大学土木工程专业。