南京地铁竖井机械化配套施工技术

刘永利

（中铁十八局集团第四工程有限公司，天津 300350）

1 工程概况

南京地铁4号线TA05标岗子村站-蒋王庙站矿山法暗挖区间段内2#竖井位于花园路与板仓街交叉口东南侧，承担矿山法暗挖区间（DK20+130～DK20+853）的土建施工。竖井施工范围内无市政地下管线，锁口圈尺寸8m×5m，井深21m，自锁口圈向下9.8m马头门处设置超前大管棚。竖井初期支护采用早强砂浆锚杆+单/双层钢筋网+钢格栅+喷射混凝土支护体系：Φ22早强砂浆锚杆长3m，环向间距1m/2m，竖向间距1m/2m；竖井格栅主筋采用HRB400，格栅间距500mm，每2榀设纵向连接筋，在竖井开口处可根据监测情况适当加密。马头门开洞处连续设置3榀钢格栅。竖井底设临时集水坑，集水坑尺寸为0.5m×0.5m×1m，集水坑内设置潜水泵1台，扬程大于25m。井口处设锁口圈，浇筑锁口圈混凝土时，沿其四周同时浇筑一道宽350mm、高300mm的挡土（水）墙。竖井支护参数见表1。

表1 竖井支护参数表

2 竖井井身施工工艺和方法

2.1 竖井施工工艺流程图

竖井施工工艺流程见图1所示。

图1 竖井施工工艺流程图

2.2 锁口圈梁施工

测量定出锁口圈的开挖轮廓线，井口段采用挖掘机配合人工进行开挖，人工对井壁进行修整；竖井锁口圈挖至设计标高后，施作垫层后绑扎锁口圈钢筋，锁口圈绑扎钢筋时向下预埋连结筋，锁口圈采用C30商品混凝土，一次性连续灌注［1］。

2.3 竖井井身施工方法

2.3.1 竖井土石方开挖

锁口圈梁混凝土强度达到设计80%，龙门起重机安装完毕，则可开始井身开挖。竖井井身采用倒挂井壁的施工方法，人工配合挖机开挖土方。竖井井身自上而下开挖和支护，由测量人员控制标高，严格控制开挖进尺，每次开挖高度为一榀格栅钢架。土方开挖先挖竖井中部，再分段开挖四周井壁。开挖时应以竖井中心对称分侧分块开挖，一侧喷混凝土支护后另一侧方能开挖，主要采用人工配合风镐，硬岩段采用爆破开挖。

2.3.2 竖井支护施工

竖井支护采用打射砂浆锚杆、架立格栅钢架、挂设钢筋网片和喷射35cm厚C25混凝土的联合支护体系。每个循环包括开挖、清底、架设格栅、喷射混凝土等环节。每次开挖一榀格栅的深度，架设格栅钢架，焊接竖向连接筋等，施工严格按照设计要求及规范进行［2］。

竖井施工进尺必须严格控制，及时封闭，做到开挖一榀封闭一榀。竖井开挖每进尺一榀后，首先清理土体表面进行初喷，然后施工早强砂浆锚杆，挂设钢筋网片后安装格栅钢架，然后再挂设一层钢筋网片后喷射混凝土，待混凝土达到强度要求后进行下一循环土方开挖支护。

2.3.3 砂浆锚杆施工

竖井锚杆采用Φ22，长度L=3.0m的早强砂浆锚杆。砂浆锚杆体系的垫板、螺母采用A3钢板；砂浆锚杆钢筋保护层厚度不小于8mm；水泥砂浆标号不应低于M20；水泥砂浆粘结剂采用P.O 42.5以上普通硅酸盐水泥，砂径不大于2.5mm，并掺加0.5%～1%早强减水剂和氧化镁膨胀剂。砂浆配合比取水泥比砂为1∶1，水灰比为0.38～0.45。

2.3.4 格栅钢架施工

格栅钢架采取冷弯分段制作，运至现场安装。钢格栅加工尺寸准确，弧形圆顺。钢筋焊接满足规范要求，钢架两侧对称进行焊接成型，钢架主筋中心与轴线重合。竖井格栅每榀由6节组成，区间竖井格栅由主筋、斜筋、箍筋、U型筋、连接板等部分组成，对各部分的下料总体合理安排，对进料的长度和使用长度进行合理的调配，争取做到材料损耗率最小。

竖井是自上而下施工，格栅钢架须精确定位，注意标高、中线的准确，防止出现“前倾后仰、左高右低、左前右后”等各个方位的位置偏差，竖向尽量做到格栅投影在同一位置，做到满足结构净空要求，在同一平面上的一环格栅，避免扭曲、翘曲过大，沿隧道周边轮廓误差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。在四边上取多个控制点，通过与上一榀格栅对应点的间距控制，达到控制格栅的目的，施工过程中取连接板位置和格栅拐角位置进行测量校核。

2.3.5 喷射混凝土施工工艺

混凝土喷射应分片依次自下而上进行，先喷钢筋格栅与壁面间混凝土，然后再喷两钢筋格栅之间混凝土；每次喷射厚度为：竖井井壁70～100mm分层喷射时，应在前一层混凝土终凝后进行，如终凝1h后再喷射，应清洗喷层表面；喷层混凝土回弹量，竖井井壁不宜大于15%；喷嘴均匀地按螺旋轨迹，自下而上，若受喷面不平，先喷凹坑找平。

喷射作业过程中必须经常保持与地面人员的联络，当即将完成喷射作业时必须提前通知地面人员，以减少喷射料的浪费，保证喷射质量。停机前，喷射料斗中的混凝土须全部喷完，并严格按以下顺序关机：关主电机、振动器、关速凝剂计量泵、关主风阀；利用计量泵加水清洗速凝剂管路；再将喷嘴离开受喷面，依次打开主风阀、计量泵电机、主电机，向料斗中加水清洗气料混合仓、混凝土管道，最后关主电机、关主风阀、计量泵、停速凝剂风，最后清理喷射机表面的混凝土［3］。

2.4 竖井内横撑施工

为保证竖井支护安全，在竖井设工字钢横撑，竖向间距1m。在格栅加工时在设计位置预埋400×300×10mm的钢板，其上打设4个Φ5.5孔，以便支撑的架设。横撑在格栅架设并喷锚完毕后待混凝土达到强度要求再进行架设。

2.5 竖井马头门施工

为确保竖井马头门处施工安全，在施工中拟首先采用加强支护结构，并采取大管棚超前预加固，采用微台阶施工，开口施工化大为小，环行开挖快速封闭的措施来确保万无一失。马头门第一榀格栅钢架与竖井切除范围格栅焊接连接，施工竖井开口处采取三榀并列设置进行加强，见图2。

图2 竖井马头门施工图

2.6 横通道拱部管棚施工

在竖井开挖至距横通道拱部下1.5m左右时（即竖井开挖至横通道第一层临时仰拱位置时），竖井按照横通道临时仰拱的做法，进行竖井临时封底。待竖井封底喷射混凝土达到强度后，进行横通道拱部管棚的施工。

（1）钻孔流程。

人员设备进场→平台搭设→通水、电→设备组装调试→管位复测→钻机定位（方位、仰俯角）→钻具组装、进孔→冲洗液循环→钻进→导向仪监测钻进偏斜状况→通过钻头角度调整钻进方向（纠偏）→测斜（验证自然偏斜角度）→钻进→终孔。

（2）注浆流程。

浆液搅拌→储浆池→注浆泵→注浆管→注浆接头→棚管→钻头出水口→管外环状间隙→出气孔冒浆→注浆终止。

2.7 竖井封底

（1）竖井永久性封底。在开挖到位后，由四边向中间分层喷射混凝土的方法进行封底。

（2）竖井临时性封底。竖井开挖支护到每层横通道临时仰拱下1.0m标高处，进行竖井的临时封底，封底做法同竖井的永久封底。待封底混凝土达到强度后，进行横通道马头门的破除进洞。上层导洞进洞约5m时，破除竖井的临时封底，继续开挖竖井。如此循环，将每层横通道的马头门进行破除并进洞，且每层横通道均要错开一定的安全距离，最后进行竖井的永久封底。施工时注意控制竖井施工与横通道施工时的交叉作业风险。

3 结束语

本文根据南京地铁4号线TA05标岗子村站-蒋王庙站矿山法暗挖区间段内2#竖井施工特点，阐述竖井施工关键工艺及注意事项，将盾构法与矿山法相结合，配合机械化施工，实现多头掘进，长隧短打，保证施工进度。为后期现场安全、顺利完成盾构机的接收作业做好铺垫，并通过优化的一系列新技术措施保障了工程建设任务的顺利实施。对于以后城市地铁建设中遇到硬岩段地质的施工具有很好的借鉴指导作用。