摘要：大深度顶管竖井开挖施工在遇到地质结构不稳定、易塌方地段时一方面开挖施工作业面大，另一方面竖井井壁容易塌方，安全风险高，同时模板支护、加固工作量大。本文结合江浙水网地区天然气管道顶管穿越施工中的经验进行认真总结，详细阐述了水网地带大深度顶管竖井倒作法的施工工艺。
关键词：大深度；顶管；竖井；倒作法；施工工艺
1 工程概况
1.1 地理位置：
本天然气管道顶管穿越竖井位于浙江金华地区武义江西岸侧。为低山、丘陵地貌，东岸紧邻牛头山北缘，地形破碎。
1.2 地质及水文
1.2.1穿越地质情况：
竖井穿越地层为：从上到下依次穿越含粘性土碎石层、卵（漂）石层、炭质页岩、层灰岩。
1.2.2水文情况：
竖井场地位于武义江西岸，平时地下水丰富，洪水多由降雨形成，汛期一般为4～10月，少数年份的洪水可提前至3月份开始或延迟到11月份结束，大洪水多发生在5、6、7月。就工程出险而言，7月份洪水因持续时间长，工程受洪水浸袭时间长，发生险情相对较多。
1.3 竖井概况
竖井为圆形结构，内径13.5m，井壁厚度0.9米，总深度42.7米，主要地层为含粘性土碎石层、卵（漂）石层、炭质页岩、层灰岩。。整体采用倒作法施工，井壁采用一次喷锚二次衬砌的形式制作；上部设锁口盘吊挂井壁重量，保持竖井整体稳定。
2 倒作法施工
倒作法施工在竖井中的应用主要是指竖井在制作时由上而下依次分序进行施工。第一序开挖完成后，即开始安装钢筋、模板、混凝土浇筑，之后再进行下一序的开挖，依次循环直至井底设计标高。倒作法施工能有效利用浇筑井壁自身混凝土强度支撑井壁后方土石方，最大限度减少土石方开挖工作量，同时也减少了顺作法施工中由于开挖深度大带来的边坡塌方风险。倒作法施工由于井壁自上而下进行制作，可以边制作边安装竖井钢梯，为施工人员上下竖井提供便利，减少因顺作法施工时必须开挖至底自下向上进行井壁制作，不能直接安装钢梯带来的安全风险。
3 关键问题
3.1 竖井接茬处理
竖井井壁在分序制作过程中，需要对两序混凝土之间接茬合理处理，上序混凝土在浇筑前对混凝土底面进行凿毛处理以增加与下序混凝土的连接效果，提高接茬处混凝土密实度和防水效果。下序混凝土在浇筑前应对立模底面作刃角处理，以确保后序接茬处混凝土浇筑时空气能全部排出。下序土石方开挖时开挖深度除浇筑混凝土深度外还需要将与后序钢筋接头的长度开挖出来，并用较松散的土方回填。
3.2 竖井分序接缝防水
倒作施工时因两序之间存在施工接缝，是防水处理的薄弱环节，应从混凝土浇筑配合比、浇筑密实度、模板支护、混凝土养护等各方面合理控制，以提高防水效果，增加竖井整体稳定性。
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4 施工方案
4.1 施工流程
施工准备→锁口盘制作→第一序开挖→第一序锚喷支护→第一序钢筋制安→第一序模板安装→第一序混凝土浇筑→第一序模板拆除混凝土养护→第一序钢梯安装→重复上一序施工流程至竖井底→底板浇筑→防洪井圈及梁、井盖板制作→工程收尾
4.2锁口盘施工
本工程锁口盘设计段高1.5m，井筒内直径φ13.5m挖掘段高为1.5m，锁口盘外径φ15.5m至φ27.4m，挖掘段 高从1.5m～0.6m渐变。锁口盘开挖时根据设计坐标点及井筒直径尺寸用白灰标注出开挖轮廓线，使用挖掘机由中心向外开挖，各渐变段挖掘至开挖面100mm，用于人工清理、平整，锁口盘基槽开挖后地基的承载力要达到设计要求。
4.3井壁施工
4.4.1 土石方开挖
本工程地层主要组成为炭质页岩，遇水软化，自稳性差，易造成开挖、支护困难，施工风险大，且容易影响竖井施工质量，防水效果等。
开挖前根据设计坐标点及井筒直径尺寸在锁口盘上设置6个测量控制点作为吊锤下放位置，控制井筒下掘的边线，下部开挖依据吊锤垂线来确定开挖边线位置。开挖时，使用挖掘机由中心向外开挖，开挖出的土石方由挖掘机装入底部自卸式吊斗，采用30t吊车吊运至指定弃渣场。
4.4.2 锚喷支护
锚喷混凝土喷射一遍后再挂设第二层钢筋网，喷射混凝土至设计厚度并达到锚喷面平整。喷混凝土在井口设置搅拌站拌合干料，采用溜槽导入喷浆机内，下部采用加厚PVC管送料至喷头喷出，每一次循环为3m。
4.4.3 钢筋制安
井壁设计为双层钢筋，钢筋安装的施工顺序为：先连接外层竖筋，采用单面搭接焊连接，再绑扎外层环向筋。然后先后安装连接内层竖筋及环向筋，每循环竖筋要预留出与下一序足够的搭接长度，竖筋接头错开50%以上。环向筋下料时按直径曲率在地表加工成型，预留出搭接长度，环向筋连接为焊接形式，钢筋搭接长度双面焊5d，单面焊10d。钢筋采用吊车进行运送。
钢筋安装过程中，在井壁每节接缝处设钢板止水带，止水带由3mm厚钢板制作，宽30cm，插入上、下节混凝土井壁各15cm。
4.4.4 模板支护
模板在安装前，先根据测量标高标定模板底部标高，进行底模平整，并将底模采用沙浆做成45度刃角形状以确保后序混凝土接茬处浇筑混凝土时空气能充分排出，提高混凝土密实度，增强接缝处防水效果。
4.4 底板浇筑
二次衬砌井壁制作到达设计位置后，进行封底作业。首先进行引、集水处理，然后进行干封底，采用混凝土输送车直接输送到溜灰管进行浇筑。
5 结语
大深度顶管竖井通过采用倒作法施工技术，减少了竖井基础开挖风险，有效保证了竖井施工的安全性。通过边开挖边 进行井壁制作的方式，减少了模板支护工作量，降低了施工成本；通过对井壁分序接缝处理，取得了理想的施工效果，确保了后序施工作业的顺利进行，在顶管、盾构竖井施工中具有推广使用价值。
6 参考文献
[1]葛金科 沈水龙 许烨霜，现代顶管施工技术及工程实例，中国建筑工业出版社，2009-10-01
[2]韩选江，大型地下顶管施工技术原理及应用，中国建筑工业出版社，2008-04-03
[3]陈馈 洪开荣 焦胜军，盾构施工技术（第二版），人民交通出版社，2016-03-01
论文作者:曹志阳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/3
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