谢恳华
中铁二十五局集团有限公司 广西壮族自治区柳州市柳南区和平路138号 545007
摘 要：城市轨道交通的快速发展已成为城市公共交通的主干线，更是城市重要的生命线工程。城市轨道交通低能耗、轻污染成为绿色交通，也是解决城市拥堵的金钥匙，对城市的可持续发展具有重要意义。其中竖井是轨道交通施工建设中重要的一部分，本文举例论述了城市地铁竖井施工及优化，可为同类项目施工建设提供参考。
关键词：城市地铁 竖井施工 施工优化
1 工程概况
某市轨道交通1号线第C工作段，G车站设计起讫里程为YCK19+249.340～YCK19+415.3，车站总长为165.96m。采用明挖顺筑法和暗挖法结合的方式施工，本项目车站设置两个风井，1#、2#风井断面尺寸分别为7.0×9.0m、9.0×10.2m。风井兼做施工竖井，竖井井深为35.20m。
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图1：竖井位置图、剖面图
工程场区水文、地质条件较为复杂，地层间的赋水性差异相对比较大，尤其是岩溶地区地下水受到构造节理的裂隙以及岩溶洞的管道控制，具有分布不均、不规律性。拟建车站场地地下水主要水源为地表水集中、集中的水面积范围比较广，来源丰富。上层水的分布以及水量均具有比较明显的阶段性和季节性的特性，水量相对有限。
2 施工工艺技术及关键工序控制
2.1施工内容及工艺流程
本项目的竖井施工总体方案为倒挂井壁法施工， 竖井锁口圈在施工前需先进行降水，再进行竖井圈梁施工，圈梁施作完成以后再进行井架基础施工以及竖井提升井架及相关设备的安装。人工分部分层逐层下挖土方，逐层对井身进行初期支护。遇较硬岩层后，采用爆破施工。在开挖至马头门拱顶以下2m时，竖井临时封底，并沿横通道初支线外，在拱顶施作大管棚和超前小导管注浆，待其结束后，继续竖井开挖初期支护。随竖井开挖分步破除各层横通道马头门进洞，施作横通道初支结构，竖井施工完毕后施作永久封底，横通道初期支护施工至端头后施作堵头墙。
2.2竖井施工总体布置
根据施工工艺、文明施工要求，场地内需设置必要的应急物资、应急人员宿舍、医务室、渣土临时堆放区、砂石料仓、喷射混凝土搅拌站、空压机房、标准养护室、变压器及配电房、施工便道、机械设备停放区、库房、洗车槽、三级沉淀池、值班室及门卫室等设施。按照施工生产区域与生活区域必须隔离的原则进行布置，各用地面积如下：钢筋及构建加工厂占地400m2，临时材料存放区占地300m2,施工作业人员生活区占地800m2,管理人员生活区、办公区，占地400m2。
临时道路采用20cm厚C20混凝土硬化，门口设置门卫室和门禁系统，大门采用非通透。
临时用电拟安装630KVA箱式变压器2台，同时配备200Kw发电机一台以备应急；在临建施工采用小型发电机发电。
竖井和区间排水通过三级沉淀池(沉淀池尺寸为6000×2000×2000mm) ,排入中山北路雨水管网，设置在碴土临时堆放区西侧，沉淀池上部设置20cm钢筋混凝土盖板。
规划钢筋及构件加工厂占地面积400m2,其中制作加工棚建筑面积280m2。
材料堆放应尽量靠近使用地点，施工过程中预制构件的堆放存储就近距离进行装卸就位。
施工周转材料，和钢筋根据进场、加工和使用的先后顺序，按型号、直径、用途分门别类垫方木摆放，用防雨布苫盖。各种材料堆放要做到一头齐，一条线，砂石成堆，砖成方。
2.2施工工艺技术
2.2.1上下竖井方案
设竖井施工人员上下上下通道，楼梯与竖井提升区域用铁丝网分隔开。楼梯踏步板采用防滑钢板制作，初衬施工时预埋角钢，楼梯的坡度为40°。钢梯宽1000mm，每节踏步宽为300mm，高250mm，每梯段投影长度3300mm，钢梯相邻平台垂直间距2770mm，钢梯角度约为40°。钢梯与运输区采用钢管（直径48mm）防护，钢管间距900mm，满挂加强安全网加密目网隔离，保证通行人员安全。
2.2.2出土方案
竖井及横通道（风道）开挖采用人工开挖，竖井采用2个16T的电动卷扬机作为提升设备，配以2个装5.8-6m3的提升吊斗，将渣土暂时存放在竖井施工口一侧的临时存土场，再将渣土运至弃渣场，渣土外运满足绿色施工要求及其他相关环保安全要求。
2.2.3提升井架
提升井架分两跨布置，最大跨度为5.5m，高8.64m，井架宽11m，采用2个16t电动卷扬机调运土体。吊斗为尺寸为1.8*1.8*1.8，约5.8m3渣土。本提升架主梁采用双梁正轨箱型结构，腹板厚度不小于6mm；立柱采用型钢焊接成桁架结构，间距为9m。井架委托专业厂家生产。梁的主要搭接部位采用钢板加强焊接，梁、柱间构件连接均采用焊接。按跨度最大的提升井架及最不利荷载组合进行验算。
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图2：提升井架立面图 、平面图
2.2.4竖井锁口圈施工
锁口圈内土方开挖后侧壁迎土面立面采用人工进行修整。施工锁口圈梁时，每级台阶开挖后喷5cm厚的砼防护，然后进行钢筋绑扎，锁口圈内预留钢筋格栅竖向连接筋。圈梁钢筋绑扎完后，安装提升架立柱、风管、电缆、水管及弃土场立柱等预埋管件。
锁口圈钢筋绑扎完成、预埋件安装完成，经检查合格后按井口尺寸采用立模，模板之间采用对拉筋，背面加设钢管背扛、钢管脚手架支撑加固。钢筋、模板及预埋件施工完成经报检合格后进行混凝土浇筑。混凝土施工由混凝土输送泵进行泵送、入模，采用分层对称的浇筑方式，采用插入式振动棒进行捣固密实。在混凝土浇注完毕后及时进行抹面，加强混凝土的养护。混凝土达到设计强度的70%后拆除模板，安装提升井架，进行竖井开挖。
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图3：锁口圈配筋图
2.2.5竖井开挖施工
竖井开挖采用分层、分部对称开挖，严禁整个墙体同时悬空。开挖后的渣土装进提升的吊斗内，再由提升机提升料斗吊运送至地面的临时堆碴、存渣场，再挖装外运弃置。
每个步序进行开挖的深度为一个格栅间距为准，严格控制超挖。中间部分超深0.6-1m，以设置临时集水坑，安装潜水泵将井内的积水及时抽出。在土质地层地段部分采用人工配合小型挖掘机和风镐进行挖掘。石质地
竖井出碴装运至吊斗内，井架提升系统提升至临时存渣场。再由自卸汽车运至弃土场。
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图4：竖井开挖顺序
竖井施工入岩后采用钻爆开挖，经现场勘察计算分析，Ⅳ级围岩风井开挖单循环钻爆参数统计详见下表所示
钻爆参数表
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炮孔均采用连续装药，填塞采用岩屑、砂混和粘土堵塞，堵塞长度不小于最小抵抗线。
起爆顺序为先起爆掏槽眼，起爆辅助眼，最后周边眼。起爆网络如下图：
图5：起爆网络图
2.2.6竖井井身支护
（1）支护参数
支护根据岩层结构类型进行支护，主要支护措施为喷砼+锚杆打设+挂钢筋网+钢架支撑组合。
竖井支护参数表
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（2）竖井井身支护
本项目竖井采用格栅钢架、砂浆锚杆、型钢支撑、钢筋网以及喷混凝土进行联合支护。
具体为Φ22砂浆锚杆，长2.5m~3.5m，沿着井深方向按间距0.5~1.0m及环向间距1.0m，菱形布置；
挂网喷射C25砼，强风化喷射厚度为400mm、中风化岩层喷射厚度为300mm；
钢架为四肢格栅钢架，井身全段全环布置，井深方向间距为：强风化岩层0.5m，中风化岩层1.0m。
竖井长边跨中间设置横向钢支撑，支撑架设于每一榀钢架之上。每榀钢架之间采用Φ22螺纹钢筋与纵向连接筋焊接牢固，纵向连接筋按环向间距0.5m设置，呈内外错开的布置形式。
施工时没开挖一榀，先喷40mm的砼，随即架设钢架（含钢架与纵向连接钢筋、锚杆、钢筋网），支撑钢架和初喷混凝土间保持贴紧，初喷砼面如有不平或较大间隙时需要设置混凝土垫板，将钢架支护起到支撑的作用，随即复喷混凝土至设计厚度。
整榀格栅安装，随挖随喷。下一榀土石方开挖时必须将上一榀格栅钢筋及钢筋网片附着的浮渣泥块等杂物清理干净，不留有死角，确保喷射混凝土无空洞、不密实。
2.2.7横通道开挖及支护
横通道为复合式衬砌结构，采用上下台阶法施工，横通道采用超前砂浆锚杆+钢格栅+钢筋网+喷混凝土联合支护。
（1）横通道开挖
开挖进尺为0.5m，初期支护时按设计位置设置临时仰拱或临时钢支撑。环形核心土预留不小于拱部断面面积的1/3，长度控制在3m左右，核心土的两侧与初支的距离保持1.0m。上台阶的长度控为5米，在施工过程中，进行严格监控量测，再根据监控量测的成果进行动态调整设计的参数。开挖施工时由上至下逐层开挖，不得开挖“神仙土”，下台阶掌子面土体预留坡度为1:0.8左右。
（2）横通道支护
Φ22普通砂浆锚杆，长3m，环向间距为1m，洞长方向为0.8m，按菱形进行布置，锚杆设置在拱部和边墙的部位。锚杆与格栅钢架对应设置，其尾端与钢架焊接牢固。防护用的钢筋网采用φ8钢筋按200×200网格，全环单层设置，钢筋网与锚杆尾端焊接牢固。
拱墙设置格栅钢架，间距为0.8m，拱部120度范围设置直径为Φ22的超前砂浆锚杆，砂浆锚杆长度为3.5m，环向间距0.35m，纵向间距2.4m。
2.2.8马头门施工
竖井与横通道内相邻或相对的马头门不能同时破除施工，需要错开距离不小于10m。竖井进横通道有1个马头门，横通道进区间共有4个马头门。具体措施如下：
（1）分段凿出横通道或区间隧道范围内初支混凝土，同步分段架设型钢钢架。凿出时按照横通道或区间隧道施工步序进行凿出。
（2）在竖井壁或横通道壁破除混凝土欠应采用双排小导管，对地层预注浆加固。注浆稳定2天后再进行竖井壁或横通道壁的混凝土破除。
（3）进入横通道或区间的马头门并排加密5榀型钢钢架加强，前5榀型钢钢架加密连纵向接钢筋。
（4）横通道或区间隧道上台阶进尺3m后方能凿出下台阶范围的竖井壁。横通道或区间第一榀钢架与竖井格栅钢架外露钢筋焊接牢固。
3施工关键工序质量控制
关键施工工序的质量控制措施
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4竖井施工综合比选及优化
竖井施工时应综合比选及优化，主要项目包括：
（1）拆迁及干扰难易程度。如给水管线、电力信号等需要外部协调周期较长的情况。
（2）周围环境。城市中地铁施工常遇居民房、重要构建筑物等，施工中应考虑施工方法及工艺对周边环境的影响。施工噪音对附近居民正常生活会产生影响，爆破震动会对附近居民可能造成破坏，特别需要注意满足爆破作业条件，以提升施工效率。
（3）施工场地布置。场地平整，临建设施布置结合施工的配合及便利，同时也要满足施工规模和安全文明的需要。
（4）遵循永临结合施工。由于竖井施工是贯穿整个主体的全过程，利用竖井与配套设施结构永临结合的特性进行优化，本项目竖井施工完成后兼作永久风井结构，也是合理科学施工的有效体现。
5结语
城市地铁竖井是需要较早且关键的部分，竖井及横通道的施工可以为线路主隧提供先决条件，竖井施工和高效使用是贯穿整个主体施工的全过程，竖井及横通道是咽喉通道。安全、优质地完成竖井施工才能确保主线结构施工的高效完成。同时竖井的选址、施工、使用也是需要综合比选，结合实际因地制宜进行优化实施，本文所述案例的实施可为同类项目提供参考。
参考文献：《建筑施工临时支撑结构技术规范》JGJ300-2013
《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012