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    市區(qū)內(nèi)豎井巖層開挖施工技術(shù)

    2018-10-18 10:58:38陳雅輝
    關(guān)鍵詞:空面豎井巖層

    陳雅輝

    (中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司 天津 300229)

    1 工程概況

    圓通公園站位于圓通山動物園以北,鼓樓路與一條連通鼓樓路與盤江西路的巷道(無名路)交叉口處,本站大里程端設(shè)置圓通公園站~翠湖站區(qū)間礦山法渡線施工豎井。圓通公園豎井豎井設(shè)計起點(diǎn)里程為右DK5+625.683,設(shè)計終點(diǎn)里程為右DK5+633.783?;觾糸L為25 m,凈寬8.1 m,深度約22.85 m,豎井基坑開挖土層深度為3 m,巖層深度為19.85 m,巖石強(qiáng)度在60~80 MPa。

    2 施工方案

    2.1 設(shè)計參數(shù)

    圓通公園豎井基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用明挖+格柵支護(hù)體系方案。內(nèi)支撐采用一道砼支撐+十七道型鋼支撐,鎖口梁為1500 mm×1200 mm,基坑豎向采用十八道支撐,第一道支撐采用400 mm×600 mm砼支撐,支撐平均水平間距為5 m,第二~十八道支撐采用工25b型鋼支撐,鋼牌號為Q345b,平均水平間距5m,鋼支撐與型鋼格柵相連,第二~九道鋼支撐豎向間距為0.5m,第九~十一道鋼支撐豎向間距為1 m,第十一~十八道鋼支撐豎向間距為2m。豎井初支采用砂漿錨桿+型鋼格柵,噴射C20混凝土,錨桿采用φ22砂漿錨桿,共設(shè)十三道,其中非靠山側(cè)第一~四錨桿長度為4 m,第五~十三錨桿長度為2 m;靠山側(cè)第一~四錨桿長度為5 m,第五~十三錨桿長度為3 m。

    2.2 施工工藝流程

    施工工藝流程為:施工準(zhǔn)備→測量、放線定位→小鋼管樁施工→鎖口梁施工→土層開挖支護(hù)→龍門吊安裝→銑槽施工→巖層開挖及支護(hù)→馬頭門加固→封底及車站主體施工。

    2.3 基坑開挖順序

    圓通公園豎井基坑開挖順序?yàn)椋旱谝徊介_挖豎井兩端基坑,打設(shè)錨桿,施作型鋼格柵并及時架設(shè)支撐;第二步:開挖豎井中間部分基坑,打設(shè)錨桿,施作型鋼格柵并及時架設(shè)支撐;第三步:開挖剩余部分基坑,打設(shè)錨桿,施作型鋼格柵并及時架設(shè)支撐。

    2.4 豎井基坑開挖施工

    豎井基坑在土層中采用人工配合挖機(jī)進(jìn)行開挖及施工,由于本工程在昆明市中心并緊鄰圓通山動物園,在巖層中開挖不允許采用炸藥開挖,巖石強(qiáng)度在60~80 MPa,局部在120 MPa,根據(jù)本工程特點(diǎn),首先采用銑槽機(jī)對巖層進(jìn)行破碎創(chuàng)造臨空面,待完成臨空面創(chuàng)造后,則可開始井身開挖。巖層開挖采用劈裂機(jī)、潛孔鉆+二氧化碳爆破、破碎錘等綜合方式對豎井內(nèi)巖石進(jìn)行破碎施工,然后人工配合挖機(jī),由龍門吊運(yùn)輸至渣土池內(nèi)。

    由于豎井下伏巖溶,在銑槽前需要進(jìn)行超前鉆探,探明溶洞位置,對探明的溶洞進(jìn)行注漿填充處理。然后施工施工小鋼管樁及鎖口梁。

    2.4.1 豎井井身銑槽

    豎井完成關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)驗(yàn)收后,首先對上部土層進(jìn)行開挖支護(hù),支護(hù)完成后回填,再用銑槽機(jī)對豎井范圍內(nèi)進(jìn)行銑槽,但不開挖,將銑槽完成后的渣土回填至槽內(nèi),達(dá)到對豎井內(nèi)巖石破碎的效果,完成臨空面創(chuàng)造,在銑槽的過程中,為保證銑槽機(jī)的安全,需在鎖口梁及第一道支撐上方架設(shè)一工作平臺,工作平臺采用工40b+2 cm鋼板焊接而成。

    根據(jù)一次同時開挖槽段的大小、泥漿的各種損失及制備和回收處理泥漿的機(jī)械能力確定所需的泥漿數(shù)量,采用MNT-400泥漿攪拌機(jī)拌制泥漿。粘土泥漿攪拌均勻后,在貯漿池內(nèi)一般靜止24 h以上,加分散劑后最低不少于3 h,以便粘土顆粒充分水化、膨脹,確保泥漿質(zhì)量。

    在雙輪銑設(shè)備施工時,在雙輪銑下放自帶反循環(huán)系統(tǒng),泥漿一直處于循環(huán)的狀態(tài),反循環(huán)上來的泥漿經(jīng)過振動篩將泥漿中的碎石過濾掉,泥漿進(jìn)入到本次槽段內(nèi),待本槽段完成銑槽施工后,碎石從新回填到槽段中,每個槽段一次銑到位。

    2.4.2 豎井開挖

    待整個豎井銑槽完畢后,完成豎井臨空面創(chuàng)造后,則可開始井身開挖。采用劈裂機(jī)、潛孔鉆+二氧化碳爆破、破碎錘等綜合方式對豎井內(nèi)巖石進(jìn)行破碎施工,然后人工配合挖機(jī),由龍門吊運(yùn)輸至渣土池內(nèi),豎井井身自上而下開挖和支護(hù),由測量人員控制標(biāo)高,嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺,每次開挖高度不允許超過格柵高架底以下50 cm。土方開挖先挖豎井兩端,再分段開挖中間井壁,開挖時應(yīng)以豎井中心對稱分側(cè)分塊開挖,在豎井內(nèi)設(shè)置1.5×1.5 m的臨時積水坑,采用2臺35 kW潛水泵抽至地面排水系統(tǒng)中,同時備用2臺35 kW潛水泵。

    2.4.3 二氧化碳爆破

    (1)工程致裂過程中采用51#、83#致裂器,二氧化碳?xì)怏w爆破設(shè)備數(shù)據(jù)采集見表1。

    表1 二氧化碳?xì)怏w爆破設(shè)備數(shù)據(jù)采集表

    (2)致裂參數(shù)選取。

    ①炮孔設(shè)計。減震溝孔徑:φ60 mm;中間段孔徑φ90 mm;布孔形成:梅花形;鉆孔角度:90°。

    ②致裂參數(shù)選取。減震溝臺階高度:H=2 m;超深:h=0.2 m;孔深:L=H+h=2.2 m;孔距:a=(0.4~0.6)L,在此取1.32~1.98 m;排距:b=0.8~1 m;最小抵抗線:w=0.8~1 m;單耗二氧化碳:q=0.7 kg/m3;中間段臺階高度:H=3 m;超深:h=0.2 m;孔深:L=H+h=3.2 m;孔距:a=2.5 m;排距:b=2 m;最小抵抗線:w=2~2.5 m;單耗二氧化碳:q=1.5 kg/m3。

    (3)致裂安全設(shè)計。①致裂振動安全允許指標(biāo)計算、選擇與校核。依據(jù)《致裂安全規(guī)程》(GB6722-2014)的規(guī)定,地面建筑物的致裂振動判據(jù),采用保護(hù)對象所在地基礎(chǔ)質(zhì)點(diǎn)峰值振動速度和主振頻率兩個指標(biāo)。致裂振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)參考二氧化碳爆破安全允許振速表內(nèi)相關(guān)內(nèi)容選取數(shù)值,本工程所采用的露天淺孔致裂f在40~100 Hz之間。質(zhì)點(diǎn)振動速度為三個分量中的最大值,振動頻率為主振頻率。致裂振動監(jiān)測應(yīng)同時測定質(zhì)點(diǎn)振動相互垂直的三個分量。頻率范圍根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測波形確定或按如下數(shù)據(jù)選取,硐室致裂f小于20 Hz;露天深孔致裂f在10~60 Hz之間;露天淺孔致裂f在40~100 Hz之間;地下深孔致裂f在30~100 Hz之間;地下淺孔致裂f在60~300 Hz之間。

    根據(jù)地表建筑物安全允許振速時,應(yīng)綜合考慮建筑物的重要性,其建筑質(zhì)量、新舊程度、自振頻率、基礎(chǔ)條件等因素。致裂作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜,對破碎振動和飛石的控制要求極高,施工時必須采取切實(shí)可行的安全防范措施,確保施工安全。擬選取V=1 cm/s作為周邊建筑物的安全允許振速標(biāo)準(zhǔn)。在場區(qū)施工時,每次致裂的震源與需保護(hù)目標(biāo)之間的距離是已知的,可用《致裂安全規(guī)程》給出的公式,計算出致裂允許的最大起爆量或延時致裂最大單段起爆量。

    ②致裂振動安全監(jiān)測。為確保施工安全,對本工程實(shí)施致裂振動監(jiān)測,振動監(jiān)測采用Extech振動監(jiān)測儀進(jìn)行監(jiān)測。通過監(jiān)測,掌握致裂對基坑邊坡結(jié)構(gòu)及地表建筑物的影響程度,用以修改致裂設(shè)計參數(shù),控制致裂振動對基坑結(jié)構(gòu)與周邊建筑物及管線的危害,確保施工安全。監(jiān)測結(jié)果作為施工記錄存檔備查。

    4 結(jié)語

    本工程豎井基坑在巖層中開挖首先采用銑槽機(jī)對巖層進(jìn)行破碎創(chuàng)造臨空面,待完成臨空面創(chuàng)造后,進(jìn)行巖層開挖,巖層開挖采用二氧化碳爆破對豎井內(nèi)巖石進(jìn)行破碎施工,然后人工配合挖機(jī),由龍門吊運(yùn)輸至渣土池內(nèi)的開挖方式,不僅能夠解決在市區(qū)不允許爆破施工的難題,還能夠優(yōu)質(zhì)、安全、高效按期完成豎井巖層開挖施工,為以后類似豎井基坑開挖作業(yè)提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

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