地铁施工深竖井及暗挖隧道开挖施工设备配置研究--中国期刊网

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地铁施工深竖井及暗挖隧道开挖施工设备配置研究

发表时间：2021/5/27 来源：《基层建设》2021年第2期作者：李文伟

[导读] 摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，地铁建设在不断完善，在地铁建设中，隧道开挖在隧道开挖施工中具有重要的作用，是整个地铁施工的基础。

        中铁隧道股份有限公司河南郑州 450000
        摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，地铁建设在不断完善，在地铁建设中，隧道开挖在隧道开挖施工中具有重要的作用，是整个地铁施工的基础。从深竖井及暗挖隧道开挖在地铁施工中的设备配置、地铁施工暗挖隧道技术与设备配置结合的具体应用等两个大的方面进行研究，解决地铁施工中存在的问题。
        关键词：地铁施工深竖井；暗挖隧道开挖施工设备；应用策略
        引言
        随着现代都市的发展，地下交通成为现代公共交通的主流之一，地铁车站的施工建设随即也越来越受到广大人民群众的重视。竖井施工作为地铁车站必要的施工工序，其施工质量以及安全性的考量是显而易见的。本文以沈阳皇姑屯地铁车站为例，阐述竖井开挖工程对周边的环境危害及相应的保护措施，以及竖井施工过程中存在的主要自身施工风险与相应的应急措施，这对于提高施工质量，降低施工风险具有实际意义。
        1施工顺序
        （1）围护结构止水搅拌桩施工，竖井周围设φ600@450搅拌桩止水，搅拌桩进入土层不小于1m；（2）竖井周边止水施工完成后，进行锁口圈梁施工及提升系统安装；（3）土体开挖分为上下两部分，上部大约12m土层采用小型挖掘机开挖，下部到底的围岩采用爆破开挖，视土层情况每步开挖为0.5m～1.0m深,开挖完成后及时地锚喷支护及格栅钢架施工其流程为：钻孔→下锚→注浆→初喷→挂网→立钢架→复喷砼，最后进行中隔墙支护施工；（4）每步按上述第3步循环进行，直至竖井开挖完成。
        2地铁施工深竖井及暗挖隧道开挖施工设备配置研究
        2.1竖井渗漏涌砂预防与应急措施
        工人可根据管线及周边地面状况，在管线与基坑之间采取注浆加固等形式隔断或减轻施工时造成的损害，从而降低渗漏涌砂的风险。如果竖井内发生较轻微的渗漏涌砂情况时，应立即采用塑料管引流的方法减少水、砂的流量以及控制其流向，在找到渗漏点后用水泥砂浆渗入水玻璃实施封堵。封堵期间使用塑料引流管，将竖井内渗入的水和砂导入基坑集水井内，集水井沿基坑四周布置，且集水井内配置有小型水泵能将水及时排出基坑。当竖井内的渗漏情况严重时，工人应立即停止施工，并及时在渗水点下方铺设塑料布，减少水流对基底及围护结构侧壁的冲刷破坏。此时需采用大直径的塑料胶管引流排水，并且严禁对出水口进行封堵处理。工人应立即查找漏水原因，并调查清楚周围管线及降水井的情况，检查竖井周围是否存在安全隐患。
        2.2提升作业线
        暗挖区间施工出土及下料(除混凝土圬工)都要通过井口提升系统进行,经过比选,实践证明,这些设备的提升能力完全满足施工进度要求。
        2.3将管井抽水或水平渗水井和真空泵结合
        针对一些特殊土层，结合真空泵和管井抽水展开抽水工作，为隧道开挖做前期的基础工作铺垫，可使后续工作顺利进行；也可根据辐射井当中的水平渗水井和真空泵连接的方式，来完成抽水工作。这两种方式运用了相同原理，真空泵能够在水平井或管井中构建出适合抽水的真空环境，加快地层中水流流向水管的速度，提高抽水效率，减少地铁施工中抽取地表水的工时。工作人员观察这种方法运用后的实际效果，尤其是沉降的观测结果，利用真空泵将管井抽水或结合水平渗水来抽水所产生的沉降，与传统降水方法所产生的沉降量几乎相同，所以这种方式对环境的污染很小。在地铁隧道开挖施工时，需要先对暗挖的土层以及周围环境进行全面的调查分析。

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通过调查数据分析，发现需要暗挖的土地含水层以砂土层和粉土层为主，通过查阅资料发现，这种土层自身的渗透系数相较正常土层小，在降水工作中要根据土层的特点选择合适方式。如果常规的降水方法不能及时排除透水层中的饱和水及含水层当中的残留水，会导致暗挖作业时土层中还存在水量，不利于整个暗挖工作的开展，使作业安全性受到影响。此种情况下，需要使用真空降水技术和真空泵投入到隧道开挖应用中，全部排出土层的地下水，尤其要排空饱和水，使整个地铁施工的过程更加顺利。
        2.4土体侧向变形
        竖井基坑开挖过程中，其周围土体变形情况比较复杂，除了占主导地位的朝坑内水平位移外还包括竖向位移，以及一定程度的侧向挤压和扭转，所以在这种复合变形作用下，埋没于基坑边缘土体中的测斜管将会发生很大的变形扭转，严重的影响了测斜的准确性。因此要想更加真实的反应竖井基坑边的水平位移应该对同时对其支护结构进行水平位移的监测，文献[1]中指出，埋没于支护结构中的测斜管的监测结果更加真实、直接地反应基坑的水平位移。①随着基坑开挖深度，占主导地位的水平位移逐渐加大，并且最大变形点逐渐向下移动，开挖到底后变形趋势减缓。②土体变形具有空间效应，即基坑边角处的土体的水平位移较基坑中部的变形要小，这说明竖井基坑边角附近的空间作用比中部的强。相似结果见文献[6]。③基坑土方开挖介结束后，土体的侧向变形仍然有所增加，这是由于土体变形的时间效应所引起的，因此在土体开挖结束后应及时的施工垫层和地板，减少基坑暴露的时间。此时是竖井开挖由土层进入到围岩，开挖方式由挖掘机直接开挖到爆破施工。由此可以说明土体侧向变形受土层性质及开挖方式影响显著。
        2.5竖井坍塌预防与应急措施
        为预防竖井坍塌事故，工地应定期校核加力设备，设法采取措施减少加力损失。此外，随着竖井开挖作业的开展，钢支撑架设工作也应紧随其后。在实行竖井开挖时需减少土体暴露时间，并最大程度的减少围护结构的变形。此外，对施工过程中会产生较大震动的设备加设减震底座，竖井边2m范围内严禁堆载任何器材。若发生坍塌事故，所有工作人员立即撤离至竖井外等待命令，并立即向现场相关人员报告，组织成立应急救护小组。如果有人被埋在土下，有关人员必须立即拨打救援电话，抢险队伍做好自身防护后方可进行现场抢险救援工作，工人应配合机械开挖及时进行伤员抢救。事故发生后，为避免塌方范围的发展扩大，工人须立即做好塌方周围的围挡工作，防止周边群众或不知情的人员掉入坑内。对坍塌部位周围进行严密监测，并观测坍塌情况，作出事故危害预判。事故发生地一旦出现异常，立即通知抢险人员迅速撤离。当竖井开挖施工造成严重的坍塌事故，使得路面下沉、路面开裂和高低差较大而导致车辆不能行驶时，事故现场必须立即设置醒目的交通警示标志，以提醒来往车辆、行人注意紧急避让，并派人协助交警维护交通保证交通畅通，救援工作不受阻碍。
        结语
        在选择开挖设备时，需要根据地铁施工中暗挖隧道开挖的岩层和泥土层情况来判断具体的设备配置，根据基坑深度来选择是运用卡特307挖掘机还是龙门式起重机，根据上下台阶来选择是运用铣挖机还是高频破碎锤。在设备的使用过程中，还要注意设备所创造的经济效益和时间效益，使工程更加高效地进行。
        参考文献
        [1]王亮.地铁车站PBA洞桩法施工数值模拟研究[J].湖北民族学院学报（自然科学版），2012，30（03）：346-350.
        [2]刘永利.南京地铁竖井机械化配套施工技术[J].建筑机械，2018（08）：91-93.
        [3]潘久荣.地铁车站施工基坑开挖对临近建筑物的影响研究[D].华东交通大学，2012.
        [4]潘星羽.地铁车站深基坑开挖施工过程对周边环境的影响研究[D].长沙理工大学，2013.
        [5]翟桂林.土岩组合地层地铁车站深基坑内支撑结合锚索支护体系数值分析[D].中国海洋大学，2013.