郑军
中国中铁二局第四工程有限公司
摘要：通过北京地铁房山线郭公庄站后折返线区间工程竖井施工，对锚喷支护改进技术的应用作以分析，为日后类似工程积累经验。
关键词：地铁；竖井；锚喷支护
一、引言
自1965年我国第一条地铁线路在北京修建以来，地铁施工技术在不断改善，机械化程度也在不断提高。针对部分特殊地层及环境的地区，机械化实施受到限制，此时可用传统工艺改进技术进行施工。
锚喷支护是喷射砼、锚杆以及钢筋网（或钢纤维）用于围岩支护的总称，早在60年代就开始使用，但在工程性质差的中低～低压缩性土中，单纯的采用锚喷支护并不能满足支护需求，因此在此基础上作以改进才能安全有效的发挥临时支护作用。
本文结合“北京地铁房山线郭公庄站后折返线区间”工程，对锚喷支护在地铁大断面竖井施工中的应用作以分析。
二、工程概况
1、工程简介
北京地铁房山线郭公庄站后折返线区间位于郭公庄东北处，区间隧道呈东西走向，总长826.6m，采用浅埋暗挖法施工，结构为复合式衬砌。其中单洞单线隧道总长999.667m；单洞双线隧道总长337.090m。隧道拱顶覆土厚度约为15.5m～9.0m。
施工竖井位于正线上方，西侧与两条单线隧道连接，东侧与一条双线隧道连接；为矩形大断面，外包尺寸为6.2m×17.444m，井深20.483m。
图1.1 竖井断面
2、地质水文
钻孔揭露范围内岩土层自上而下有：
人工填土层；新近沉积层；第四纪沉积层；卵石、圆砾层；均属于中低～低压缩性土。工程场区近3～5年最高地下水位标高24.40～23.40m，水位年动态变化变化幅度一般为2～3m。
三、工法实施
此区间竖井断面尺寸较大，且竖井范围涉及地层为低～中低压缩性土，土体性质差，由于施工成本，工期进度的要求，不考虑桩体围护形式，工程地下水位常年位于结构以下10m左右，可采用锚喷支护工艺，但由于断面长度达到17.4m，单纯使用锚喷支护不可能满足力学要求，为达到安全施工目的，在此支护基础上增加工字钢临时支撑系统，同时在竖井边界设置钢格栅，并封闭成环。
1、施工过程
首先安排区间竖井锁口圈梁施工和龙门架加工制作及安装；龙门架安装完毕进行竖井开挖及支护；随竖井分区分层施工逐步完成工字钢横撑、工字钢角撑、马头门拱顶超前支护，竖井落底，施做西侧洞门工字钢竖梁，东侧洞门环框梁及竖梁，换撑后再破壁施工区间正线隧道。
2、施工要点
1>竖井圈梁钢筋安装时，必须预埋φ22@1000的纵向连接筋，使竖井初支格栅倒挂于冠梁上，防止下沉。
2>钢筋绑扎完后在圈梁上预埋门架预埋件，等混凝土强度达到要求后安装龙门架，作为渣土提升设备。
3>竖井开挖在井口冠梁施工完成，验收合格后进行。竖井开挖采用人工分层开挖，按竖井长边方向由中到边，逐格进行；开挖后应及时支护，每格应及时封闭成环；先施工井格开挖支护达到一定长度并达到设计强度75%以后才能进行后续井格的开挖。竖井一次开挖高度应与格栅钢架的间距一致。
竖井开挖方式：分区分层，逐步开挖，具体见图：
图3.1 开挖步序
4>竖井开挖支护采用间距为50cm的格栅钢架+35cm厚C25的网喷砼（钢筋网为Ф6.5@150×150）+工字钢对撑和角撑+同时竖井四周采用Ф25注浆锚管加固。
①钢格栅施工工艺
钢格栅在初期支护中的施工顺序为：土方开挖→喷射40mm厚混凝土→铺设第一层钢筋网→安定位筋→安设格栅钢架→铺设第二层钢筋网→复喷混凝土达到设计厚度。
钢格栅500mm一榀，钢架间设Φ22纵向连接筋分别沿立筋每隔0.5m设一根，交替设置，并与主筋焊接。
②导管注浆技术
由于地层富含砂、卵石层，开挖期间极易产生坍塌，故在开挖施工前应先进行小导管超前注浆加固土层，防止出现塌方事故。
在作业面开挖前，沿竖井轮廓线通过已安装好的钢格栅腹部打入带孔锚管，然后通过锚管向围岩压注浆，对砂层进行加固封堵，防止施工时涌水、涌砂、坍塌。
锚管注浆液浆在卵石层采用单液水泥浆，砂层采用改性水玻璃。注浆锚管采用φ25mm，L=2m，壁厚2.75mm的普通钢管，每榀格栅打设一次，纵向搭接长度1.0m，环向间距均为800mm。
图3.3 注浆锚管示意图
③喷射混凝土施工工艺
采取分段、分块，先墙后拱，自下布上的顺序，进行喷射作业。喷射时，喷嘴做缓慢的螺旋形运动，使喷射料束运动轨迹呈环形螺旋式移动，旋转直径约20～30cm，自喷射面的下部开始，水平旋转喷射，喷料要一圈压半圈，喷至段尾时上移返回，同时要求一排压排，如此往复喷射。喷射时如有个别受喷面凹洼不平应先喷该处，大致找平。
四、锚喷支护的特点及适用性
1.锚喷支护的特点
大断面竖井锚喷支护与排桩挡墙等被动受力的支护体系相比，具有造价较低、工程较占地较少、支护及时、施工迅猛、安全可靠、稳定性好等优点，其综合经济技术效果显著。
锚喷支护施工所用的机械设备简单、用材相对较少，因此造价较低。工程实践证明，采用锚喷支护比采用排桩挡墙支护，可节约投资30%左右；锚喷支护是随挖随支，竖井土方开挖完毕，边壁也紧接着支护完毕，施工作业快，同样工程可比排桩挡墙缩短工期1～3个月；锚喷支护施工时占用空间很小，甚至沿建筑红线也可垂直开挖；锚喷支护是一种主动制约机制的支挡体系，它尽可能保持、提高和最大限度利用土体固有的力学强度，变土体荷载为支护体系的一部分，充分发挥了锚杆、喷射混凝土和钢筋网的作用，因而稳定性好、安全可靠。
2.锚喷支护的适用性
锚喷支护的适应性较广，它不仅能有效地用于一般岩土竖井工程支护，而且能有效地用于支护流砂、淤泥、厚杂填土、饱和软土等不良地质条件下的竖井及深基坑。这种支护的最大深度，在一般土层中可达18m以上，在淤泥土层中可达到10m。此外，锚喷支护还常用来对采用其他支护方法的基坑工程在将要或已经失稳时的抢险加固或滑塌处理。锚喷支护要求地下水低于基坑底部1m左右，因此，对地下水位较高的地层，首先应降低地下水位，然后再进行土方开挖。
本工程竖井尺寸较大，在对原有锚喷支护技术应用的同时，配合其他支护（钢筋网、钢格栅、钢支撑）形式，可以从整体上较大程度的控制围岩的破坏。此外，本工程地层分层较多，地质相对复杂，锚喷支护施工应对的灵活性从而体现了出来。
五、总结
大断面竖井较一般断面竖井开挖面尺寸有所增大，在地质较差时，采用一般的锚喷构筑是不可能满足基坑支护体系稳定的，倘若去采用较大基坑的围护形式又会增加工程经济和劳动上的投入，因此合理的配合使用其他工艺，对其进行改进，将两者科学的结合起来才会同时满足安全与经济的双重需求。
北京地铁房山线郭公庄站后折返线区间竖井实例充分说明了锚喷支护技术改进后的实用性，对于较弱的地层，在进行锚杆打设的同时，加入钢筋网片，形成锚网喷联合构筑的工法，与此同时加入钢格栅围护以及工字钢的单双拼支撑，竖井的整体支护水平得到了非常大提升，经过多年的现场运用，这种以锚喷为主的改进试构筑工法已经在北京地区得到广泛使用，也相信在类似地质情况的中国其他地区也会得到推广，并在广阔的施工实践中日趋完善。
论文作者:郑军
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/16
标签：竖井论文; 格栅论文; 断面论文; 工程论文; 钢筋论文; 工字钢论文; 区间论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;