一种地铁暗挖施工用竖井井壁的施工方法与流程

本发明涉及竖井施工技术领域，具体来说，涉及一种地铁暗挖施工用竖井井壁的施工方法。

背景技术：

隧道、暗挖结构的竖井开挖初支通常采用钢筋格栅+钢筋网片+注浆锚杆+喷砼的形式。钢筋格栅、钢筋网片多采用现场加工或外委加工后运进场备用；注浆锚杆由无缝钢管制成；喷砼即喷射混凝土一般为现场拌制。人工开挖配合抓斗提升井底渣土，在开挖成形的井壁上安装格栅和网片，并打设注浆锚杆暂时固定钢格栅，最后由喷射混凝土填充格栅与开挖原状土之间的空间，并覆盖钢格栅、钢筋网片且具有符合要求厚度的混凝土保护层，最终形成钢筋混凝土初支结构。

旧有技术中需要大型运输车辆和工程机械多次进出场，且需要施工现场有足够的钢材存储、加工场地，需要满足施工需要的钢筋工、混凝土喷射工，且工期相对较长。混凝土喷射时，烟尘、粉尘大，混合料回弹量相对较大，工艺不环保，材料浪费，人员健康危害大。

随着社会发展，对城市环境要求的提高，建设工地成为影响环境的重灾区，且随着文明施工、绿色施工的要求越来越高，管理越来越严，迫切需要改变传统工艺。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种地铁暗挖施工用竖井井壁的施工方法，能够解决上述技术问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种地铁暗挖施工用竖井井壁的施工方法，包括以下步骤：

S1确定预制构件尺寸：根据竖井格栅间距、竖井格栅厚度以及施工需要确定预制构件尺寸；

S2工厂预制：根据确定好的预制构件尺寸，配筋计算，下料，绑扎钢筋笼；然后外封模板；外封模板后，浇筑预制构件并对预制构件进行养护；养护完成后对预留预埋的钢管外口进行打磨；最后预制构件经过与上榀预制件试拼合格后编号存放；

S3现场拼装：利用吊带吊运预制构件下井；技术工人进行辅助的精确安装，安装到位后，在预制构件下临时支垫，固定预制件，待同一榀四个预制构件全部安装且临时支垫固定后，进行整体复测，安装精度符合要求后对称打设注浆锚管，以上步序完成后即可进行下一榀的开挖循环工作；

S4井壁初支功能的实现：随着竖井的开挖，以及上下榀预制件的反复安装，各预制件和各榀之间相互嵌锁固定成一个整体的筒体结构，直至竖井底标高封底后形成一个完整的竖井结构。

进一步的，在步骤S2和S3之间还包括以下步骤：

预制件运输：采用载重量满足要求的平板车选择合适的路线运至施工现场，由起重器械吊运安装；

竖井开挖：竖井采用人工开挖，抓斗垂直提升竖井土方。

进一步的，在步骤S2中，配筋计算，下料，绑扎钢筋笼的过程中，以内径略大于注浆锚管外径的钢管经过校正垂直度和下倾角度后统一固定于钢筋笼内，和主筋焊接固定。

进一步的，在步骤S2中，在外封模板时，经过安装校准后方可浇筑混凝土。

进一步的，在步骤S3中，技术人员进行辅助的精确安装具体包括：

先拼装同一环中对称的减腋预制构件，减腋预制构件安装固定后测量两减腋端的净距是否满足安装普通构件；

普通构件的下部土方中多挖除一环间距的土方，普通构件从减腋预制构件下部贴壁后承插入卯区，形成一个完整环。

进一步的，在步骤S3中，对称打设注浆锚管具体包括：

先对孔道进行低压灌浆，填充孔道和孔道后与土层间的间隙，灌浆达到强度后进行锚管注浆最终固结固定。

进一步的，锚管注浆的同时需同步监测，一旦预制件应力应变或位移达到标值立即停止注浆作业。

进一步的，在步骤S4中，需要破马头门施工时，对破拆的预制件加固，固定剩余部分，加设钢环或密排格栅。

进一步的，所述步骤S4还包括：

在竖井四角各打设两根高压旋喷桩，加固封堵四角地层，封闭地层水可能进入竖井的路径，四角的高压旋喷桩加固和井壁锚管注浆加固相结合，形成完整的堵水、密水、加固层。

本发明的有益效果：竖井开挖初支结构的预制拼装施工减少了施工现场的场地要求，集中加工预制响应“四节一环保”的要求，成品运至现场后，少量技术工人配合起重机械安装预制构件，减少了人力投入，提高机械化施工的比率。现场施工利于标准化、规范化和绿色文明施工。同时施工本身避免了喷射混凝土这种不环保、职业健康危害大的施工工艺。施工工期上也大大缩短，开挖→拼装→开挖→拼装……可循环进行，预制构件现场拼装后不需要养护期，只有注浆需要短时间占用循环间隙。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的地铁暗挖施工用竖井井壁的施工方法的流程图；

图2是根据本发明实施例所述的竖井井壁预制构件交错环的拼装大样图；

图3是根据本发明实施例所述的普通构件的正视图；

图4是根据本发明实施例所述的普通构件的侧试图；

图5是根据本发明实施例所述的普通构件的俯视图；

图6是根据本发明实施例所述的减腋预制构件的正视图；

图7是根据本发明实施例所述的减腋预制构件的侧视图；

图8是根据本发明实施例所述的减腋预制构件的俯视图；

图9是根据本发明实施例所述的构件主节段断面结构示意图；

图10是根据本发明实施例所述的构件拼装后的整体结构示意图；

图11是根据本发明实施例所述的竖井四角的高压旋喷桩加固示意图。

图中：

1、普通预制构件；2、减腋预制构件；5、构件主体；6、Z形折线接茬面的外棱角；7、Z形折线接茬面的内收角；8、普通构件突榫头；9、减腋预制构件减腋卯头；10、孔道；11、孔道灌浆；12、注浆锚管；13、井壁外地层；14、注浆加固地层；15、高压旋喷桩引孔；16、高压旋喷桩加固扩散范围。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-11所示，根据本发明实施例所述的一种地铁暗挖施工用竖井井壁的施工方法，包括以下步骤：

一、确定预制构件尺寸

一般竖井格栅间距常见的为400~750mm之间，预制构件可根据施工需要调整尺寸，这里以500mm为标准件叙述。竖井初支厚度不小于格栅厚度，一般为350mm，这里预制件也以350mm为预制件厚度，注浆锚管12为下倾水平倾角25°为例叙述。

二、工厂预制

(1)根据确定好的构件尺寸，配筋计算，下料，绑扎钢筋笼，其中特别注意预留孔道11的设置，以内径略大于注浆锚管12外径的钢管经过校正垂直度和下倾角度后统一固定于钢筋笼内，和主筋焊接固定。

(2)外封模板，需注意模板安装精度，经过安装校准后方可浇筑混凝土，需保证模板内钢筋笼整体垂直度，外封模板垂直度，钢筋的保护层，构件上下接茬面外棱角、内收角的浇筑密实度。

(3)预制构件养护。

(4)养护完成后需对预留预埋的钢管外口进行打磨，确保管口与混凝土表面齐平，且管口光滑、完整、无毛刺、孔内无杂物。

(5)预制构件经过与上榀预制件试拼合格后编号存放，施工时严格按照编号块体施工，严禁混用。

(6)因为一般城市地铁地下暗挖施工竖井井深在三十多米深，以试验井深32000mm，内净空7200mm×7700mm，初支350mm厚，预制块有效长度500mm为例，共需要256块预制件，最大的一块预制件有1.41立方钢筋混凝土，按照2.4t/m3混凝土的估算重量计算，此预制件重3.384 t。因为预制件的数量及单件尺寸重量都不大，有一次性预制存放，短时间内运输至现场的可行性。

三、预制件运输

采用载重量满足要求的平板车选择合适的路线运至施工现场，由起重器械吊运安装。

四、竖井开挖

竖井采用人工开挖，抓斗垂直提升竖井土方。必要时可采用激光水平仪直观控制竖井开挖面，严禁欠挖和过量超挖。严重的欠挖、超挖都会影响预制构件的拼装。

五、现场拼装

(1)现场吊装时，起重利用吊带吊运预制构件下井。

(2)技术工人进行辅助的精确安装，安装到位后，在预制构件下临时支垫，固定预制件，待同一榀四个预制构件全部安装且临时支垫固定后，进行整体复测，精度无误后进行下一步，有误差则调整至允许范围内。其中，技术工人进行辅助的精确安装过程为：

①先拼装同一环中对称的减腋预制构件2，减腋预制构件2安装固定后需测量两减腋端的净距是否满足安装普通预制构件1；

②普通预制构件1的下部土方中需要多挖除一环间距的土方，普通预制构件1是从减腋预制构件2下部贴壁后承插入卯区，形成一个完整环；

(3)安装精度符合要求后对称打设注浆锚管12，先对孔道11进行低压灌浆，填充孔道11和孔道11后与土层间的间隙，灌浆达到强度后进行锚管注浆最终固结固定。注浆的同时需同步监测，一旦预制件应力应变或位移达到标值立即停止注浆作业。

(4)以上步序完成后即可进行下一榀的开挖循环工作。

六、井壁初支功能的实现

随着竖井的开挖，以及上下榀预制件的反复安装，各预制件和各榀之间相互嵌锁固定成一个整体的筒体结构，直至竖井底标高封底后形成一个完整的竖井结构。需要破马头门施工时，对破拆的预制件加固，固定剩余部分，加设钢环或密排格栅。在竖井的四角上，各预制块之间榫卯连接，且无注浆加固，可在竖井四角各打设两根高压旋喷桩，加固封堵四角地层，封闭地层水可能进入竖井的路径。四角的高压旋喷桩加固和井壁锚管注浆加固相结合，形成完整的堵水、密水、加固层。

本发明利用预制钢筋混凝土构件现场拼装，再用注浆锚管12穿连上下两片构件且注浆锚杆与水平成一定下倾角顺预制构件的预留孔道11打入周围地层并注浆固结固定预制构件。每片构件做成固定的垂直尺寸长度，一环构件的拼装，竖井即向下开挖相同长度的进尺，如此循环直至到竖井底标高后封底，整个竖井即施工完成。

本发明预制了井壁支护混凝土构件，构件通过改变上下接茬面的形状(Z形折线)，预埋/预设孔道11，构件端头的榫头构造和注浆锚管12的打设注浆固结固定。竖井四壁拼装完成后相互形成嵌锁结构，且上下榀普通预制构件1和减腋预制构件2交替使用，目的是不但一环四壁四块相互嵌锁，上下拼装后整体都形成嵌锁结构。竖井到底封底后，可在竖井四角各打设两根高压旋喷桩，加固封堵四角地层，封闭地层水可能进入竖井的路径。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案， 本发明提供了一种预制拼装式的竖井井壁初支结构及施工技术，解决现有施工技术中场地分区多且占地大，人工(工种)多，工期长，不环保，施工材料浪费，职业健康危害等问题。竖井开挖一榀进尺后，技术工人配合起重机吊运安装预制井壁节段，打设固结固定注浆锚管12，注浆固结。一环成型后即形成完整受力的井壁初支结构体系。

新技术只需地面提供一定面积的预制构件存放场，无现场喷砼作业，杜绝了粉尘的产生，降低了职业健康危害，是一种环保型竖井开挖初支新技术。预制构件的生产过程中需要严格控制尺寸和精度，特别是预留孔道11的尺寸和下倾角度，生产完成后需经过严格检验和出厂前试拼，确保到场产品的合格性。上下榀预制构件安装完成后，须确保预留孔道11的同径，以便打设注浆锚管12。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。