地铁轨道施工土建竖井利用条件分析及应用分析

彭 飞

中铁隧道股份有限公司，河南郑州 450001

1 竖井利用条件分析

本文研究中选取的地铁工程为广州市地铁三号线，在施工时需要施工建设多处竖井，方便向隧道内传输物料和作业人员进出。该工程施工建设的周边区域地质地貌以及水文条件较好，对于地铁施工造成的影响较小。分析预铺作业量可知在总体施工量中较多，基本为道岔、钢弹簧浮置板道床两方面的预铺施工，要求这两个方面施工所用的轨料长度分别控制为18.5、12.5m，由于材料长度过长在施工期间运输难度大，若没有及时运送到预铺作业现场或者运输途中发生意外情况，会导致工期延误、成本、质量风险出现，所以利用竖井运输轨料时为了确保万无一失，需要施工单位对竖井与轨料输送之间的关系进行把握，以此在把握轨料尺寸以及竖井尺寸、特征前提下，设计竖井施工方案并绘制施工图纸。

首先，构建轨料向下输送模型。地铁轨道施工的岔料、工具轨可以通过竖井安全且高效的送到隧道内部，但是需要施工单位工作人员要从竖井与轨料具体的长宽高参数入手，把握好两者关系，应用=L公式计算轨料下洞情况，促使轨料可以在标准尺寸的竖井内下放，材料的一端可以和竖井底部直接连接，以此在两者的临界状态中实现材料输送有效性[1]。在该公式中θ表示竖直放置轨料时的倾斜角度，要求该角度在0°以上，90°以下；L表示轨料的实际长度；a和h分别用来表示竖井尺寸，即为沿着输送线路的投影尺寸最大净值、竖井由上至下的净空高度。依照该公式得出计算结果之后，可知h值对于轨料从竖井输送的影响不大，若得出的数据远低于轨料长度值时，则表明轨料通过竖井会有影响，公式左边结果在大于轨料长度时才可以安全的将材料送到地下[2]。

其次，应用公式论证两者（竖井与轨料）关系。工程建设的工作人员需要对竖井净空高度进行赋值，共计为4种（5、5.5、6、6.5m），在不同高度的情况下计算不同长度钢轨h、a值，如果钢轨长度记为12.5m，在4种净空高度情况下a值分别为4.621、4.098、3.369、3.102m；钢轨为15m长时，a值在不同净空高度下为6.714、5.897、5.461、5.109m。之后对计算结果进行回归分析，其中，纵横轴分别为投影尺寸最大值（竖井）、长度（轨料），依据相关数据对相应净空高度下的钢轨和竖井关系线性回归曲线进行绘制。同时还需要分析竖井的投影最大值及其不同钢轨长度在四种高度情况下的关系，即就是在净空高度增长基础上， 设计人员需要对钢轨长度作以适当调整，如果用于施工的钢轨长度为18m，竖井设计并使用的标准尺寸为6m×7m。

2 竖井应用研究

地铁三号线施工期间建设的竖井数量为14个，其中6处竖井符合应用的标准，可以正常的输送轨料，其余竖井经过公式计算不符合要求，尺寸过小，会剐蹭到轨料，影响材料质量，所以需要重新进行竖井送料方案的设计施工与应用。

2.1 竖井设计人员再次对施工区域的情况进行调查

在输料尺寸不合格竖井施工位置利用勘测技术勘探地质地貌情况，得出地层的基本构成，明确竖井底部处于哪一层，三号线地铁施工处建设竖井的地层为强风化层。同时调查地下水情况，该地方的地下水根据地层表现主要有孔隙水（潜水型）、裂隙水（微承压型），前一种地下水多处于松散地层等位置，后一种则分布在强风化岩层等区域，水量较大的地方基本集中在风化岩层。此外检查施工位置的地下管线敷设情况，可知在存在问题的竖井区域并没有发现管线。

2.2 竖井施工

施工单位需要提前准备电动葫芦（2台）、龙门架、通风管道、下料管、梯子、照明设施以及给排水管道等材料设备，做好竖井口的布置工作，之后便可以进行开挖缩口圈、喷砼、钢筋绑扎、安装锁口圈模板、挖掘竖井内部土方、井壁安装土工格栅、喷射混凝土、开挖集水井以及台阶等多个环节的施工，待最后的横通道下台阶施工完毕后进行施工质量的检验，经检查竖井尺寸大小、净空高度均满足要求时便可以开始送料作业。

2.3 应用竖井送料

2.3.1 应用竖井运输道床钢轨

该运输工作使用的为尺寸达标的竖井，共分为以下几个步骤：其一，送料之前需要应用公式计算送料的理论效果，之后需要在隧道内部应用枕木和滚筒进行基础作业，其中枕木可以使用以往施工中的废旧枕木，在节省资源基础上控制成本，此处的滚筒不可随意摆放，需要确定一定的间隔距离之后才可以在相应位置来安装，以此方便通向隧道的轨料可以借助于基础作业设施及时的送到施工的位置[3]。其二，送料期间，施工人员还需要使用电动葫芦等工具，将施工所用的钢轨材料吊起，不同的吊点需要保持一定的间距，其中，开头处的吊点需要保持6m左右的间距，再选择一个吊点作为辅助点来吊装材料，工作人员需要借助于电动葫芦吊起材料，并横向的移动到竖井口位置，让轨料与竖井口相对；之后工作人员要控制吊点，将其缓慢的拉起，待吊起到一定高度时则需要释放另外一处吊点，整个起吊过程需要保持稳定、缓慢的状态，不可随意摆动吊起装置，以免出现轨料外表摩擦损伤或者变形情况，待轨料完全送到井下之后再进行下一批轨料的起吊与输送。在轨料下放过程中，需要在选定的辅助吊点位置应用卷扬机来对相应高度的轨料进行牵引，在这一过程中卷扬机设备要求工作人员选择一处观看视野良好且位置平坦的区域进行安装，还要使用锚固材料将设备与地面进行紧固处理，并且在隧道壁上还要安装导向滑轮，让这两个装置保持垂直的方向，两者之间有着10m的间距；使用卷扬机时，工作人员要以竖井对角线方向为基准，在同方向上牵引轨料，对于吊起轨料时使用的夹轨钳子进行缓慢的放松处理， 之后在相应位置需要安排几名施工人员在互相配合之下给予轨料下放时的安全保护，当吊起的全部轨料抵达隧道后，预铺施工人员需要使用翻轨器将轨料接下来，并依照滚筒的布设位置，将轨料放入其中；与此同时牵引绳不可直接放松，需要人工对其进行释放操作，要求全部轨料平稳的放置在滚筒装置内时，拉紧钢丝绳，将之前应用的夹轨钳子取下，之后施工人员需要观察轨料的进洞情况，如果有着非常理想的进洞效果时，则可以直接使用撬棍转移轨料，即为使用撬棍将枕木上的轨料进行移动，使之可以滚落到底板之上，以此按照隧道内需要轨料来施工的具体地点，采用炮车运输轨料，让其可以尽快到达施工地点开展预铺施工工作。

2.3.2 应用竖井运输道岔料

在运输作业期间，由于施工使用的岔料长度较长，达到18.5m，所以在送料时需要使用重新设计的竖井，即就是6m×7m的竖井，以此才可以确保材料输送的价值，不会由于尺寸过小出现无法下井、作业停滞的情况；一些竖井若不合轨料下放要求而且施工成本有限时，则需要工程轨道作业方案设计人员以及工程内部的技术人员共同对使用的岔料质量性能、特点、长度等情况结合施工方案、施工立项书的要求进行综合考量，以此来选用一些替代性的岔料完成预铺施工任务，保证工程建设使用的全部轨料均可以顺利进洞，吊起以及牵引时不会对轨料质量产生不良影响，后续送料与铺装工作均可以良好的开展。

综合分析研究广州地铁施工建设时的三号线建设情况，施工人员充分认识到了竖井的重要性，通过系统的论证分析以及竖井应用研究，建设的该条地铁轨道施工质量较好，基于竖井的轨料输送作业效率显著提高，因此，后续应用中需要工作人员先分析应用条件，依照条件设计竖井来输料。

3 结语

地铁轨道施工期间，轨料输送问题为困扰施工单位正常施工的一大难题，在本文研究中结合具体的地铁轨道施工案例，基于线性回归分析等手段探究了在该工程轨道施工中竖井应用的条件，为竖井的良好利用提出了一些意见，以此指导施工单位有效的做好了竖井施工作业的方案设计工作，以此在竖井应用之下顺利完成了轨道预铺施工，减轻了施工单位轨料运输工作量和难度，提升了作业效率和质量，促使施工建设的地铁工程可以尽快投入使用，更好地服务于社会大众。