乌鲁木齐中交轨道交通有限公司 新疆乌鲁木齐 830000
摘要：在城市地铁施工过程中，竖井的施工是其重要组成部分，其施工质量的好坏决定着地铁隧道施工的进度与质量。本文以乌鲁木齐市轨道交通4号线一期工程土建施工03合同段贺-维区间2号施工竖井为例，结合现场施工条件，介绍了施工设计方案的优化方法及其所带来的效益，重点探讨了竖井施工方法及其对施工竖井质量的保障。
关键词：地铁；竖井；优化
1工程概况
1.1工程位置及规模
乌鲁木齐市轨道交通4号线一期工程贺兰山街站-维泰南路站区间为矿山法区间隧道（以下简称贺-维区间）。贺-维区间区间右线总长1801.15米，左右线线间距14.2m~16.2m，区间采用矿山法施工，共设置两个施工竖井和三个联络通道。其中的2号施工竖井位于维泰大厦南侧的凤凰山街，处于绿化带内，场地高差较大，开挖深度约为52米，为乌鲁木齐市轨道交通4号线一期工程中最深的开挖施工竖井。
1.2水文地质情况
区间地质从上往下主要为：杂填土1-1层、卵石5-10-2层、强风化泥岩11-1-2层、中等风化砾岩11-1-3层。暗挖区间基底位于卵石5-10-2层、强风化泥岩11-1-2层、中等风化砾岩11-1-3层。区间暗挖隧道底板部分位于地下水位线以下，地勘报告揭露的区间暗挖隧道地下水主要为第四系空隙潜水和基岩裂隙水，其中第四系空隙潜水主要受大气降水和高山融雪补给，水量随季节性变化较大。基岩裂隙水主要赋水层为砂岩、泥岩风化带，水量较小。
2竖井施工方案分析比选
2.1竖井施工原设计方案
2号施工竖井断面为矩形，开挖的尺寸为6m×8m，并且在竖井口位置设置钢筋混凝土的圈梁和挡墙，采用倒挂井壁法进行施工。竖井位于绿化带内，场地高差较大，上部为填土、圆砾、卵石，隧道位于卵石中，竖井底部位于地下水位线以下，竖井排水尤为重要。
图1 2号竖井与周边建筑物的位置关系
施工难点及风险：
①竖井与维泰大厦地下停车库相距14.3m，竖井受原有建筑地基附加应力影响，风险较大；
②竖井位于绿化带内，坡度大、土松散，倒挂井壁法施工易发生“脱裤子现象”；
③竖井底位于地下水位线以下，需采取有效的排水措施，增加了施工难度；
④垂直提升系统采用20T抓斗，提升设备基础易产生不均匀沉降，影响设备安全。
2.2优化后施工设计方案
基于上述原因，故将2号竖井移至南侧凤凰山街道路内、区间左线正上方，并将竖井内净空尺寸调整为6*11m，调整后竖井距维泰大厦地下停车库21.55m，从原竖井位置向南移7.25m。调整后，2号竖井占用凤凰山街停车场，需对周边道路进行临时区域性交通导改，预留一条机动车道。
方案调整后，绿化植被改迁较少，减少了经济损失；竖井内净空尺寸调整为6*11m，竖井净空尺寸加大是因为竖井较深，需设置垂直提升电梯，提高了施工作业效率，加快了施工进度；竖井与维泰大厦地下停车库相距21.55m，相距距离增加了7.25m，加大了竖井与邻近建筑物之间的距离，使施工风险减小；竖井位于道路下方，其地质条件较好，改善了地质条件，提高了开挖面的稳定性，使倒挂井壁法施工更具有可行性与安全性；竖井直接位于隧道左线正上方，缩短了横通道及正线的距离，节省了施工成本。
图2 调整后2号竖井与周边建筑物的位置关系
3竖井施工方案主要工序介绍
2号施工竖井采用倒挂井壁法施工，结构形式为一次衬砌。竖井分层开挖，分层进行横通道施工直至竖井封底。
3.1锁口圈梁及桥式起重机基础施工
竖井锁口圈梁为C30现浇钢筋混凝土结构，为倒L型结构，圈梁上口宽2m，下口宽1m，高2.4m。挡土墙高1.2m，宽0.35m。
锁口圈梁施工顺序：挖圈梁土方→垫层→绑锁口圈梁钢筋（含挡土墙钢筋）→支模→浇筑锁口圈梁砼→挡土墙支模→混凝土浇筑。
挖土机以倒退行驶的方式由西向东进行开挖，自卸汽车配置在挖土机的两侧装运土。
锁口圈梁开挖土方完成后，立即浇筑垫层混凝土，垫层应宽出锁口圈梁200mm，以便于钢筋绑扎和支模。待垫层混凝土达到一定强度后，进行钢筋绑扎（包括挡土墙钢筋），待监理单位验收合格后进行模板支设。
模板由侧模、主龙骨、次龙骨、支撑等组成。模板采用15mm厚多层板，次龙骨采用100*100mm方木，水平设置，间距300mm；主龙骨采用φ48*3mm双钢管，竖向设置，间距1m；支撑体系采用满堂红钢管脚手架，立杆横向、纵向间距1m，水平杆竖向间距0.8m。
挡土墙模板采用15mm厚多层板，次龙骨采用100*100mm方木，水平设置，间距300mm；主龙骨采用A48*3双钢管，纵向间距1m；对拉螺栓采用A12对拉杆，纵向间距1.2m。挡土墙上要刷油漆，采用红白色相间涂刷。
基础施工顺序：土方开挖→垫层→钢筋→预埋件埋设→浇筑砼。
3.2桥式起重机安装
桥式起重机结构安装前，先进行桥式起重机基础施工，基础施工完毕并达到设计强度后，方可进行起重机安装。本工程所有钢构件采用工厂制作完成后，待施工现场基础施工完毕并达到安装条件后，运至现场进行安装。屋架采用角钢焊接，行车梁用钢板组焊，采用在工厂加工制作，现场拼接组装、吊装的施工方法。
安装工艺流程：桥式起重机基础施工→材料加工准备→下料放样→零件加工→焊接→构件检验→除锈→油漆编号→预拼装→运输→吊装→连接与固定→校对检查→补漆→完成→试运行。
3.3土方开挖
竖井土方开挖采用对角开挖的方式进行，2号竖井全部采用人工开挖。每循环开挖深度为格栅步距，其中马头门上下格栅需加密连立3榀。土方
严格按照结构外缘线开挖，土方开挖完毕达到设计井深后，对基底要进行钎探。出土采用龙门架提土的方法进行施工，开挖后及时安装格栅，喷射混凝土。竖井施工的同时要施工好楼梯，各种预埋件要提前预埋好。
当竖井开挖至横通道第一层导洞拱顶下2m时，先对横通道拱顶进行大管棚施工，然后开挖至第一层导洞底板下2m时，先行破除第一层导洞马头门进行第一层导洞初支施工，进尺6m后，再进行竖井土方开挖，竖井开挖至横通道底时进行封底，预留存土坑。
3.4格栅钢架安装
每循环开挖深度为格栅步距，其中马头门上下格栅需加密连立3榀。临时支撑与竖井格栅一一对应，随竖井格栅同时架设，随土方开挖安装格栅及临时支撑。初期支护纵向连接筋每榀设置，全断面设置内外双层梅花型布置，钢筋网每榀全断面双层钢筋网。临时支撑两面均设置钢筋网并进行锚喷。
网构钢架安装前应清除底脚下的虚碴及其它杂物，超挖部分用混凝土或砖块垫实。钢架在开挖作业面人工组装，各节钢架间应以螺栓连接拧紧。如两连接板间隙过大时，在节点板位置两节钢架主筋之间均加焊一根与主筋等直径的钢筋，采用单面搭接焊，搭接长度10d。钢架与土层之间应尽量接近，留4cm间隙作为保护层。纵向连接筋、临时支撑、钢筋网与网构钢架应联结牢固，连接筋应打入土体22cm以上，确保搭接长度。临时支撑采用工22a的工字钢，工字钢与钢板之间需焊接牢固。
①安装钢架，各单元栓接牢固，调整位置和高度，保证与竖井中线垂直。
②设置纵向连接钢筋。纵向连接钢筋直径为Φ22mm，环向间距内外双层布置。
③格栅钢架安装允许偏差见表1。
表1 格栅钢架安装允许偏差表
3.5喷射混凝土
（1）竖井初期支护采用喷射混凝土，采用湿喷工艺。
（2）拌制混合料时，称量（按重量计）采用自动计量平台操作。
（3）喷射混凝土不应有大于0.5mm的贯通裂缝及大面积（≤400cm2）的空鼓现象，当出现时应凿除重喷或采用背后注浆补强。
（4）在网构钢架连接板和预埋件处，其背后喷射混凝土必须密实，不可留有孔洞，当出现时必须补喷密实。
（5）混凝土喷射要求
①喷射作业应分段、分片、分层、依次进行，如有较大凹洼时，应先填平。
②分层喷射时，后一层喷射在前一层混凝土终凝后进行；若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。一次喷射厚度可根据喷射部位和设计厚度确定。
3.6底板封闭
在竖井开挖至底标高时进行封底，格栅钢架与封底工字钢或封底格栅连接，然后素混凝土回填。
施工过程中暗挖出渣、进料、洞内工作机械就位、模板台车就位、施工用水、供电、供风、通讯及施工人员均经由设置的施工竖井运输。
竖井采用格栅钢架+锁脚锚管+钢筋网+喷混凝土联合支护，竖井格栅安装时，上下层相邻格栅的连接板应相互错开，土方开挖采用人工逐榀开挖，分层分段进行开挖和支护。施工时，土方开挖与锚喷支护交替进行。逐榀开挖，开挖时采用对角开挖，严禁整个墙体同时悬空。
4结论
在城市地铁隧道施工过程中，竖井施工是该工程的关键组成部分，竖井的施工质量将影响到整个地铁隧道的施工进程及施工质量，对竖井施工技术分析研究有利于完善城市地铁隧道的施工质量[1-4]。竖井施工时，要充分考虑工程现场的具体地质情况，优化竖井的施工方案，提高城市地铁隧道的施工质量。
乌鲁木齐4号线一期工程2号竖井实际施工过程中，项目公司组织设计和施工单位研究勘察文件和设计方案，同时进行实地勘察，综合对比分析，确定了最终的优化方案。优化后的设计施工方案，开挖面稳定，确保了竖井施工的安全；增加了垂直提升电梯，加快了施工进度，为后续工序开展创造了有利条件。
参考文献：
[1] 孟凡文.特殊地质城市地铁隧道竖井施工技术[J].工程技术与应用，2017，（5）.
[2] 王寿强.浅谈地铁竖井施工技术方案的优化[J].山西建筑，2005，（6）.
[3] 杨书江.地铁隧道竖井施工技术[J].隧道建设，2004，（4）.
[4] 黄荣继，祁洪，张宏洲.地铁竖井开挖设计优化及施工[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2006，（4）.
论文作者:马昭
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/9
标签：竖井论文; 格栅论文; 钢架论文; 圈梁论文; 钢筋论文; 土方论文; 混凝土论文; 《基层建设》2018年第14期论文;