硬巖地層超深豎井“漏渣法”施工技術(shù)在城市軌道交通工程中的應(yīng)用

廖建東

(中鐵隆工程集團(tuán)有限公司，四川成都 610045)

豎井常見于水利水電工程、軌道交通工程中，其作用各有不同：在水利水電工程中主要有引水系統(tǒng)的豎井、調(diào)壓井、閘門井、出線井、通風(fēng)井及交通井等；而在軌道交通工程中主要有通風(fēng)井和疏散樓梯井；開挖方式也根據(jù)所處地質(zhì)條件和周邊環(huán)境不同分為爆破開挖、機(jī)械開挖或人工開挖。豎井施工時(shí)其出渣方式有兩個(gè)方向：向上和向下。向上主要是利用吊車或龍門吊垂直提升；向下主要是利用渣土自身重力，下落至底部橫通道，然后再通過運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)出。針對(duì)硬巖地層超深豎井，采用“漏渣法”施工技術(shù)，可保證施工安全，提高作業(yè)效率，節(jié)約工程成本。

1 “漏渣法”施工技術(shù)

1.1 工藝原理

“漏渣法”施工技術(shù)，其基本原理就是通過一定的措施為渣土下漏創(chuàng)造通道，讓渣土在重力的作用下自然下落至井底，然后再利用其他運(yùn)輸工具運(yùn)出。“漏渣法”施工示意圖見圖1。

1 井身；2 漏渣孔；3 出渣圖1 “漏渣法”施工示意

采用漏渣法施工豎井需具備以下幾個(gè)條件：

(1)需在豎井井身范圍內(nèi)利用合適的機(jī)械設(shè)備鉆設(shè)一貫穿豎井本身的小孔作為漏渣的通道。

(2)有運(yùn)輸通道聯(lián)通豎井底部，便于渣土外運(yùn)。

(3)豎井底部需具備一定的儲(chǔ)渣空間，同時(shí)還要具備設(shè)備裝渣的作業(yè)空間。

1.2 工藝流程

“漏渣法”施工工藝流程見圖2。

圖2 “漏渣法”施工工藝流程

2 “漏渣法”施工操作要點(diǎn)

2.1 鉆漏渣孔

按照以下程序進(jìn)行漏渣孔鉆設(shè)：

(1)進(jìn)行場地硬化，保證旋挖鉆機(jī)擺設(shè)位置基礎(chǔ)牢固，提高鉆孔精度。

(2)采用5 mm厚鋼板制作鋼護(hù)筒(上部存在塌孔風(fēng)險(xiǎn)時(shí)適用)，直徑大于漏渣孔孔徑20 cm，鋼護(hù)筒底部坐落于基巖上，上部高于地面30 cm，垂直度偏差小于1 %，保證鉆頭在漏渣孔內(nèi)能自由升降。

(3)漏渣孔位置選擇在豎井截面中心，方便挖掘機(jī)操作。漏渣孔根據(jù)豎井?dāng)嗝娲笮∵x擇，根據(jù)井身尺寸，保證后期支護(hù)作業(yè)時(shí)安全，一般不宜超過井身短邊孔徑φ1/3(常選擇孔徑φ1.2～1.5 m)，測量定位后，采用精度高于1 %的旋挖鉆機(jī)鉆設(shè)漏渣孔，鉆設(shè)至橫通道拱頂以下約1.0 m位置，防止垂直度偏差造成漏渣孔與橫通道無法貫通。

2.2 井身鎖口施工

現(xiàn)場測量放樣，開挖鎖口圈梁溝槽，然后依次綁扎鋼筋，預(yù)埋初支豎向鋼筋及臨時(shí)上下樓梯預(yù)埋件，安裝模板，澆筑混凝土。井身鎖口施工見圖3。

圖3 井身鎖口施工(鋼筋綁扎)

2.3 橫通道開挖與支護(hù)

為避免旋挖鉆機(jī)卡鉆，漏渣孔鉆設(shè)完成后再從橫通道將橫通道與漏渣孔底部貫通。由于漏渣孔孔口與孔底平面位置存在一定偏差(與旋挖鉆機(jī)精度及孔深有關(guān))，在橫通道開挖靠近漏渣孔孔底時(shí)采用風(fēng)鉆鉆設(shè)φ50 mm探孔確定漏渣孔孔底位置，通常情況下漏渣孔與橫通道連通前，漏渣孔下部會(huì)積存地下水，也通過探孔排出。

橫通道采用鉆爆法開挖，開挖完成后及時(shí)支護(hù)，橫通道與漏渣孔連通最后一循環(huán)開挖時(shí)，控制炸藥用量，將漏渣孔孔口采用鋼板進(jìn)行覆蓋，并在鋼板上壓重物，避免放炮時(shí)鋼板移動(dòng)，同時(shí)，在放炮時(shí)，除橫通道警戒外，還需在漏渣孔附近地面進(jìn)行警戒，避免放炮產(chǎn)生的沖擊波及飛石傷人。

2.4 井身爆破開挖

爆破孔間距不可超過孔徑1/2，否則易發(fā)生堵孔，宜控制在孔徑的1/3。

開挖班組根據(jù)測量放樣畫出的開挖輪廓線，采用手持風(fēng)鉆鉆設(shè)φ42 mm炮眼，鉆設(shè)深度1.2 m，炮眼間距400 mm×400 mm，避免產(chǎn)生過大渣土堵塞漏渣孔，炮眼鉆設(shè)完成后用高壓風(fēng)清孔，保證炮眼內(nèi)無雜物，然后裝藥起爆。采用全斷面開挖法開挖豎井，直至豎井的底部與橫通道連通。井身爆破開挖見圖4。

圖4 井身爆破開挖(炮孔布設(shè))

2.5 漏渣作業(yè)

豎井每循環(huán)開挖完成后，使用龍門吊(或吊車)將挖掘機(jī)(型號(hào)根據(jù)豎井大小選用)吊入豎井，將開挖渣土翻入漏渣孔。渣土由漏渣孔掉落至橫通道內(nèi)，最后采用運(yùn)渣車將渣土從橫通道運(yùn)至棄渣場。漏渣作業(yè)見圖5。

圖5 漏渣作業(yè)

2.6 支護(hù)作業(yè)

每循環(huán)漏渣完成后，及時(shí)使用φ20 mm螺紋鋼焊接制作的100 mm×100 mm鋼筋網(wǎng)片對(duì)漏渣孔進(jìn)行覆蓋，避免支護(hù)人員掉進(jìn)漏渣孔。

豎井每循環(huán)開挖完成后及時(shí)根據(jù)施工方案進(jìn)行支護(hù)。支護(hù)作業(yè)見圖6。

圖6 支護(hù)作業(yè)

3 堵孔疏通與防坍塌措施

3.1 堵孔疏通措施

漏渣時(shí)由于下部存渣空間受限或出渣不及時(shí)可能出現(xiàn)漏渣孔堵塞的情況，針對(duì)漏渣孔堵塞一般應(yīng)清空下部渣土，視堵塞情況可采用以下兩種措施：

(1)堵塞情況不嚴(yán)重，可采用從上部澆水，浸濕孔內(nèi)渣土及孔壁，減少渣土與孔壁間的摩擦力。

(2)堵塞較嚴(yán)重或澆水不能疏通時(shí)，可采用潛孔鉆在上部漏渣孔中部鉆設(shè)爆破孔，孔不能鉆穿堵塞體，保證留有0.5～1 m厚度。然后放入炸藥爆破，通過爆破震動(dòng)起到疏通的效果。

3.2 貫通前防坍塌措施

豎井貫通前，隨著距離橫通道拱頂距離越來越小，出現(xiàn)坍塌的風(fēng)險(xiǎn)越來越高，為控制風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)隨時(shí)保證橫通道存渣土高度至橫通道拱頂，降低貫通前坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。此外，橫通道的初期支護(hù)應(yīng)延伸至漏渣孔邊緣。

4 工程應(yīng)用

4.1 應(yīng)用情況

“漏渣法”施工技術(shù)于2016年起應(yīng)用于重慶市軌道交通環(huán)線民安大道站，該站位于重慶市渝北區(qū)，拱頂埋深40～45 m，地質(zhì)為砂質(zhì)泥巖，地下水主要為基巖裂隙水，該站涉及豎井9個(gè)，其開挖斷面面積25.6～117 m2，深度35～75 m。以4號(hào)風(fēng)亭組為例，深度75 m，斷面面積117 m2，循環(huán)進(jìn)尺1.2 m，漏渣作業(yè)時(shí)間4 h，加上開挖及支護(hù)作業(yè)時(shí)間，基本保證1天1循環(huán)。

4.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比

與傳統(tǒng)豎井開挖方式相比，采用“漏渣法”施工技術(shù)，具有以下優(yōu)勢：

(1)出渣時(shí)無需單獨(dú)配備起吊設(shè)備，工效高，是垂直提升作業(yè)的2～3倍。

(2)垂直提升作業(yè)少，不存在豎向交叉作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)較低。

(3)出渣僅需機(jī)械操作，人工成本低。以開挖面積100 m2豎井為例，單循環(huán)(進(jìn)尺1.2 m)可節(jié)省人工15個(gè)工日，節(jié)省直接費(fèi)用約3 000元。

(4)漏渣孔可兼做臨時(shí)通風(fēng)孔(煙囪效應(yīng))，改善洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境，減少壓入式通風(fēng)壓力。

5 結(jié)束語

豎井作為城市軌道交通工程中的常見結(jié)構(gòu)，一直以來都是項(xiàng)目管理所關(guān)注的重點(diǎn)，其施工快慢直接決定了后續(xù)主體工程是否能如期開竣工。同時(shí)，豎井因其自身深基坑的特點(diǎn)，決定了其施工的難度和危險(xiǎn)性。本文針對(duì)重慶市軌道交通環(huán)線民安大道站施工中進(jìn)行的豎井開挖工藝創(chuàng)新，不斷進(jìn)行總結(jié)歸納，提煉出“漏渣法”施工技術(shù)，可作為類似工程的參考。