超深大直径圆形竖井逆作法施工技术

发表时间:2020/8/18   来源:《城镇建设》2020年4月12期   作者: 谭荣珊
[导读] 为解决超深大直径圆形竖井逆作法施工的难题

         摘要:为解决超深大直径圆形竖井逆作法施工的难题,依托珠三角水资源配置工程,对圆形竖井逆作法施工的开挖、钢筋制安、模板体系、混凝土浇筑等工序进行研究总结,确定最优施工工艺,在安全高效的施工前提下,确保施工质量。本文介绍的施工技术可为类似工程提供参考。
         关键字:超深竖井;逆作法;开挖;钢筋;模板;浇筑;养护;
        
1工程概况
         珠江三角洲水资源配置工程是国务院部署的172项节水供水重大水利工程之一,工程输水线路总长113.2 km,将从西江向珠三角东部地区引水。本标段包含两段输水隧洞及一条交通隧洞,输水隧洞含2个圆形工作井,其中03#工作井外径35.9m,开挖深度73.98m,采用地下连续墙+内衬墙支护方案。基坑开挖采用地下连续墙垂直支护,盾构井内衬墙采用逆作法施工。其具体的基坑支护结构设计为:地下连续墙墙厚1.2m,嵌入井底,逆作法内衬墙厚1.2m(上部20m)、1.5m。衬砌后内直径分别为31.1m和30.5m。
         该工作井井身上部为冲积层,厚 30m 左右,包括②-2淤泥、②-4淤质黏土层、③-1 粉质黏土层、③-3泥质中细砂、③-4 泥质中粗砂、③-5 含泥砂卵石层,其下为厚 19m 左右的强风化泥质粉砂岩,强风化带顶面高程-29m,井身底部为弱风化泥质粉砂岩,弱风化带顶面高程-47m。冲积层及强风化岩自稳能力较差,砂层为含水层,渗透性强,强风化岩破碎,透水性中等,工程地质条件较差。
2总体施工流程
         (1)场地平整至3.6高程,施工槽壁加固水泥搅拌桩及地下连续墙导墙;
         (2)完成地下连续墙及压顶梁;
         (3)盾构工作井基坑开挖、砼内衬、支撑逆作法施工。基坑边开挖,边施工砼内衬。要求至开挖每仓内衬墙或环梁一下0.5m位置,必须施工该层砼内衬或环梁,不得超挖。待该层砼内衬或环梁强度达到设计强度80%时方可进行下一循环施工,依次类推施工砼内衬1-13至-54.08m高程。
         (4)继续开挖基坑至-61.78m高程,进行洞门处环梁14施工。
         (5)基坑开挖至-70.38m底高程,施工垫层、底板15及面层砼,拆除环梁14,顺作法内衬墙及洞门墙16。
03#工作井剖面图如下图所示:
        
3竖井开挖施工
3.1 土方开挖
         竖井上部土层采用挖机+液压抓斗(伸缩臂)开挖,地面不设堆渣场,直接装车外运。井内采用三台挖掘机,地面采用两台长臂挖机或伸缩臂配合出土。长臂挖机一斗0.8方,液压抓斗一斗2方,每天可出土1000方左右。正常情况下,每层土方开挖时间为3~4天。
           

3.2 石方开挖
         岩层开挖采用2台220炮机和一台挖机进行石方开挖,因深度超出伸缩臂开挖范围,出土采用码头吊+60T龙门吊出土的开挖方式。在地面设置临时堆渣场,进行土方堆存,地面采用挖机进行装车。码头吊一斗土方2方,龙门吊一斗20方,每天可出土800方。每层开挖时间6天左右。
        
4钢筋制安施工
4.1施工工艺
         逆作法内衬墙钢筋安装,采用φ48×3.0mm扣件式钢管搭设的操作平台进行施工,操作平台与连续墙拉筋连接固定。操作平台钢筋需限重,不能超荷载堆载钢筋。钢筋转运分两步进行:先从钢筋半成品摆放区将钢筋转运至基坑底部,再从基坑底部将钢筋通过人工转运至施工平台进行安装。环向钢筋采用搭接焊,纵向钢筋采用直螺纹连接。
4.2技术要点
    (1)施工缝位置为确保钢筋接头错位长度满足规范及设计要求,施工缝位置超挖一米。
         (2)环向钢筋上下每间隔2米设一道环向定位筋、竖向钢筋左右先每间隔4米布置一道确保定位筋。确保钢筋网骨架净空与保护层的厚度。
         (3)内衬墙钢筋网外侧绑扎完成后,进行底部地模、止水铜片安装,安装完成后进行回填,止水铜片上部分外露15cm。
         (4)采用自制简易钢筋间距控制挂钩,由上而下绑扎环向钢筋,既保证钢筋间距符合设计要求,也提高钢筋绑扎工作效率;钢筋绑扎完成后,再进行接缝倒角处置。
5模板体系施工
5.1模板介绍
(1) 31.1m 竖井模板组成(1~5层)
 ?31.1 竖井模板组成:28块标准块(4.7×3m),4块斜口块(左右各2块),1块大拆分块(1.4m),1块小拆分块(0.29m)。
(2)?30.5m竖井模板组成(6~10层)
?30.5m 竖井模板组成:27块标准块,4块斜口块(左右各2块),2块大拆分块(1.4m)。
                 

                           图 模板效果图
5.2施工工艺
         在模板竖梁上设三层操作平台,采用走道板+镀锌钢管护栏通道。每块模板下部和中部各设一道振捣口(兼浇筑口),顶部设两道道浇筑口(一大一小),错开布置。模板间连接采用螺栓及花兰螺丝,模板固定采用钢筋对拉,上中下共设置8处,其中顶部锥头螺母预埋于上层混凝土结构。底模采用钢桁架+普通钢模作为底模,中间可利用开挖土石进行部分回填处理,表层填砂,砂浆抹面。
         
         图 模板体系现场安装图                 图 底模示意图
5.3技术要点
         (1)测量放样内衬墙结构边线,内衬墙装模前钢筋网外侧挂垫块及点焊钢筋条辅助,确保保护层厚度。
(2)钢模安装前进行涂刷脱模剂。
(3)安装第一块钢模为重要工序,要确保钢模内面紧贴在结构边线范围内、钢模上下保持水平。
         (4)模板安装完成后,测量复核内衬墙边线及模板垂直度。
6混凝土浇筑施工
6.1施工工艺
         竖井上部十一层采用天泵进行混凝土浇筑,下部四层采用溜筒下料,布料机入仓。混凝土对称、分层浇筑,分层厚度约为400mm。浇筑前需先进行砼塌落度检测,浇筑过程中防止模板位移,安排测量进行监测,及时反馈数据。内衬墙第一层混凝土浇筑塌落度适当可以调大,确保接缝处底部振捣密实。上、下振捣口(兼浇筑口)两台振捣棒同时振捣。
6.2 混凝土温控措施
         (1)内部温控采用预埋冷却水管,通水冷却的温控措施。内衬墙每层层高4.5米,内部共埋设4层冷却水管,每层间距1米。
         (2)浇筑结束后,立即通水冷却,通水时间为5天。混凝土温度与水温之差,不应超过25°,管中水的流速宜为0.6~0.7m/s。为了解混凝土内部温度变化,在内部进行测温计安装,按4个断面埋设,每个断面设3支测温计,分别监测表面点、中间点、内部点的温度。每2个小时测量一次内衬墙混凝土温度。
         (3)混凝土外部温控,采用喷淋养护与炮雾机降温。
4结语
     超深大直径圆形竖井逆作法施工案例还较少,本文对施工过程中的竖井开挖、钢筋制安、模板体系、混凝土浇筑等关键工序进行研究,通过现场实际施工验证,对施工过程中的关键工序及施工要点进行总结,为类似工程提供参考。

参考文献
(1)于澎涛,王江涛等. 南水北调中线穿黄工程深竖井逆作法施工技术[J].人民黄河,2009,31(11):92-94.
(2)李荣智,仲生星.南水北调中线穿黄工程超深竖井施工技术[J].人民长江,2011,42(8):64-68.
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