竖井施工工艺概述样本.doc

22 竖井施工工艺

22.1 总则

22.1.1 适用范围
本标准适适用于采取盾构法施工城市交通隧道。
22.1.2 编制参考标准及规范
22.1.2.1 地下铁道工程施工及验收规范(GB 50299-1999)
22.1.2.2 地下铁道设计规范（GB 50157-92）
22.1.2.3 铁路隧道设计规范（TB10003-）
22.1.2.4 盾构掘进隧道工程施工验收规范
22.1.2.5 盾构隧道,张凤祥，朱合华，傅德明编著，人民交通出版社.

22.2 术语

22.2.1 竖井分类(竖井竖向断面形状分类图22.2.1所表示。)
22.2.1.1 始发竖井：为盾构机出发提供场所，用于盾构机固定、组装及设置隶属设施，如反力座、引入线等，同时也作为盾构机掘进中出碴、掘进物资器材供给基地垂直井筒结构。
22.2.1.2 抵达竖井：为盾构机抵达后拆卸、运出提供场所，同时还可作为隧道和隧道、隧道和地表联络通道垂直井筒结构。
22.2.1.3 中间竖井: 对路线中途改变掘进方向竖井称为中间竖井。其功效是用来改变隧道方向。
22.2.2 沉井
图所表示不一样断面井筒，按边排土边下沉方法使其沉入地中。沉井基础结构图22.2.2所表示，通常由井壁、刃脚、内隔墙、井孔凹槽、底板、顶盖等组成。

22.2.3 钢板桩竖井
用钢管板桩作挡土墙，框梁和底板为钢筋混凝土结构竖井。
22.2.4 地下连续墙竖井
利用地下连续墙工法构筑竖井。

22.3 施工准备

22.3.1 技术准备
22.3.1.1 盾构始发井是用于组装调试盾构，隧道施工期间作为管片、其它施工材料、设备、出碴垂直运输及作业人员出入通道。井平面净尺寸必需满足上述各项要求。通常情况下在盾构两侧各留1.5m作为盾构安装作业空间。盾构前后应留出洞口封门拆除、早期推进时出碴、管片运输和其它作业所需空间，井长度应比盾构主机长3.0m以上。
22.3.1.2 接收井宽应比盾构直径大1.5m以上，井长度应比盾构主机长2.0m以上。依据盾构安装、拆除作业、洞口和隧道接头处理作业等需要，确定洞口底至工作井底板顶面最小高度。
22.3.1.3 从理论上来说，井壁预留洞口大小略比盾构外径大部分即可（盾构外径含外壳突出部分），但考虑到井壁洞口施工误差、隧道设计轴线和洞口轴线间夹角、密封装置需要，需留出足够余量。
22.3.1.4 因为盾构始发、接收时拆除竖井封门，施工时间较长，临空面较大，这对土体稳定极为不利，这就必需对盾构始发、接收前土层进行加固，可合理选择降水、注浆及其它土体加固法给予改良，切实有效地控制洞口周围土体变形，从而确保盾构始发和接收安全。
22.3.2 材料准备
22.3.2.1 泥浆护壁材料：粘土、膨润土、添加剂、水等。
22.3.2.2 注浆材料：砂浆、水泥浆、速凝剂。
22.3.2.3 井筒结构材料：钢筋、水泥、砂、碎石、水。
22.3.3 关键机具
22.3.3.1 竖井开挖施工机械、装卸、运输机械等：
22.3.3.2 构筑井筒结构混凝土施工机械
22.3.3.3 测量仪器和量测元件。
22.3.4 作业条件
22.3.4.1 前期调查。为预防资料和实际工况条件不符，施工前应进行工程环境调查和实地踏勘，为制订施工组织设计提供足够依据，进行核实关键项目：
(1) 土地使用情况——依据汇报和附图，实地踏勘调查多种建筑物使用功效、结构形式、基础类型及其和隧道相对位置等；
(2) 道路种类和路面交通情况；
(3) 工程用地情况——关键对施工场地及材料堆放场地、弃土场地、运土路线等做必需调查；
(4) 施工用电和给排水设施条件；
(5) 相关环境保护法律和法规；
(6) 地下障碍物及管线。
22.3.4.2 依据工程特点、施工设备技术性能及操作要领，对盾构司机及各类设备操作人员进行上岗前技术培训并持证上岗。
22.3.4.3 竖井施工之前，应建立完整测量和监控量测系统，以控制竖井垂直精度，对地层及结构进行监测，并立即反馈信息。
22.3.4.4 盾构工作竖井和工程构筑物结合设置时，除按设计要求满足构筑物功效外，还应满足盾构相关施工作业要求。
22.3.5 劳动力组织
依据竖井实际施工方法需要安排劳动力，每工作班需要20人左右。

22.4 工艺设计和控制要求

22.4.1 技术要求
22.4.1.1 按构筑工法分类
22.4.1.2 因地层情况、地下水有没有等原因不一样，通常按地下30m处能够确定其止水性要求选择挡土墙。
22.4.1.3 为了确保作业空间，挡土墙支撑水平、竖直间隔全部较大。支承结构配置必需同时满足施工性和安全性要求。
22.4.1.4 竖井开挖和通常开挖工程不一样，它是在狭窄筒形空间内独立深开挖。所以，周围地下水向井内集中，开挖前必需制订好预防涌水方法。
22.4.1.5 在把竖井作为盾构水平推进作业基地利用时，施工永久结构物而必需隔板和承柱，必需在盾构进发后构筑。构筑时也必需把作业空间控制到最小，其它构件应在盾构掘进同时进行构筑。
22.4.1.6 隧道和竖井接合部位系两种结构条件不一样结构物接合部。因为竖井隧道二者振动特征不一样，所以地震时变形和断面力轻易在接合部位发生集中，产生破坏。
22.4.2 材料质量要求
22.4.2.1 工程所使用原材料、半成品或成品全部必需符合国家现行相关标准和设计要求，尤其是地下工程防水特殊性，防水材料在使用前必需按要求抽查检测。
22.4.2.2 钢筋混凝土
(1) 混凝土应依据实际采取原材料进行配合比设计并按一般混凝土拌合物性能试验方法等标准进行试验、试配，以满足混凝土强度、耐久性和工作性要求，不得采取经验配合比。同时，应符合经济、合理标准。低坍落度有利于降低管片裂缝出现，坍落度不宜大于70mm。伴随混凝土技术发展，当有可靠技术确保时也可采取大流动性混凝土。
(2) 按《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299中相关防水混凝土要求，防水混凝土水泥用量不得少于280kg/m3。
(3) 对混凝土中碱含量和氯离子含量加以限制和确保管片抗渗等级是确保管片耐久性有效方法。现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《混凝土结构工程施工质量验收规范》和《混凝土碱含量限值标准》CECS53：93对此全部有明确要求，应遵照实施。
22.4.3 职业健康安全要求
22.4.3.1 竖井开挖时为确保施工人员安全，应在井口周围安装安全防护栏，并用密目网封闭，并设安全看管人员。
22.4.3.2 为确保竖井下作业安全，在井口周围设置排水沟，预防污水、泥浆流入井内。
22.4.3.3 作业人员应穿戴和工作环境相适应防护用具。
22.4.3.4 盾构机吊装下井安装时和拆卸出井时，井下作业人员应躲避。

22.5 施工工艺

22.5.1 工艺步骤
见图22.5.1-1和图22.5.1-2。

22.5.2 操作工艺
22.5.2.1 竖井地层加固
（1）井底地层加固 当开挖深度较深、地下水位较高时，竖井底面地层可能出现隆起（对砂地层来说会出现涌水、涌砂；对粘土地层来说会出现隆起），给施工带来麻烦或根本无法进行施工。需对井底地层进行加固。
（2）盾构进发口、抵达口井壁外侧地层加固 因为构筑竖井时井壁外侧土体已经受损松动，且竖井对应盾构进发口、抵达口部位壁材为盾构刀具不可直接掘削壁材时，引发井壁外侧土层松动加重。为了预防井壁外侧水平作用水压、土压大于土体本身抗剪强度出现塌方和涌水，造成周围地层变形、地表沉降、地中结构物和埋设物受损，对盾构进发口、抵达口、井壁应进行加固。
（3）加固方法（见第23章）：
① 降低地下水位法；
② 固结工法；
③ 防渗墙法；
④ 冻结法。
22.5.2.2 地下连续墙竖井
（1）施工步骤：构筑导墙→ 挖掘槽→钢筋笼放入→混凝土浇注。
（2）挖掘和壁槽稳定
① 在挖槽和挖槽结束后要确定竖直精度。
② 挖掘中和钢筋笼插入时要预防槽壁坍塌。
③ 为了预防坍塌，护壁泥浆不能太浓，粘度也不能太高。护壁泥浆有膨润土类泥浆和聚合物泥浆两种，应依据土质条件和挖槽机种类决定泥浆种类及配比。
④ 挖槽和挖槽完结后，悬浮于泥浆中土颗粒会缓慢下沉形成沉渣。沉渣处理工作由挖槽机挖除。
22.5.2.3 接头施工
（1）浇筑先期槽段混凝土时，混凝土不得注入接头内。
（2）后面槽段钢筋笼吊装要牢实，在吊放钢筋笼和浇筑混凝土时，均应使用辅助钢材确保接头钢筋不变形。
（3）钢筋笼应在下吊状态下缓慢地放入沟槽，并注意确保竖直精度。
22.5.2.4 钢筋笼制作、插入地下连续墙槽段有前后之分。先期槽段钢筋笼端部装有接头用钢材，通常呈直线形状。钢筋笼用吊车吊入，高度通常配8～15m。钢筋笼在组装台上组装精度必需符合设计要求，不然会给插入带来麻烦，严重时无法插入。
（1）地下连续墙竖井钢筋，因接头部位为双层，拐角部位配置斜钢筋，故配筋要比通常部位配筋密。浇筑时要注意以下几点：
1）导管应设置在拐角和接头部位，包含拐角和接头在内每3m设置1条。
2）选择流动性好、水石不分离混凝土，使用AE减水剂确保混凝土密实性。
3）按多条导管浇筑高度相同形式进行浇筑管理。
4）在确保先期槽段接头钢材不变形前提下，浇筑先期槽段。
5）在确定混凝土没有从接头内流出条件下，浇筑先期槽段。
22.5.2.5 预防墙体产生裂纹、渗水方法
（1）为预防先期槽段约束造成后续槽段出现裂纹、后续槽段应选择低热水泥。
（2）接头部位清洗要洁净，做好堵缝注浆。
（3）排除穿通连续墙多种原因。
（4）沉井结构：通常由井壁、刃脚、内隔墙、井孔凹槽、底板、顶盖等组成。
22.5.2.6 井筒制作
（1）井筒制作方法有：
1）在基坑中制作，这种方法适适用于地下水位低情况下使用；
2）在构筑物地面上制作，这种方法适适用于地下水位高情况下使用；
3）人工岛上制作，这种方法适于在水中制作。
（2）通常井筒一次淹没高度小于12m，故井筒淹没通常是分节进行。当在松软土层和人工岛上施工时，井筒第一节长度小于0.5B（B为沉井等效宽度）。井筒模板多采取钢组合式定型模板。井筒前一节下沉结束时应高出基坑砂垫层面1～2m，以防外模埋入砂垫层受损。内模支架不宜支承在地基土上，以防沉降过大时，内模和支架受损。通常内模支架支承选定在井格内钢梁上。
（3）当工程要求在井筒壁上预留和其它地下洞道连接接合孔口。为了便于打通孔口，孔口用料和井筒主体用料不一样，为此二者强度和抗渗性能也不一样。故井筒下沉时应尤其注意，严防地下水涌入。用料不一样时，井筒重心会有所偏移，应预防井筒发生倾斜。
22.5.3 地下水位排水工法
22.5.3.1 集水井排水法
① 方法：在开口沉箱底面上设置集水井，使渗向底面地下水集中在集水井中，然后用泵压送到井外方法。
② 注意事项：假如水位下降量大，则开挖底面时动水坡度增大，有可能产生流砂现象。另外，因为排水致使周围土体冲填压实，给箱体下沉带来困难。
22.5.3.2 外围排水法
① 方法：在开口沉箱外侧设置几条深井，在各深井中插入水泵一齐向外抽取地下水方法。
② 注意事项：地下水位下降后水位分布形状，因地层渗透系数不一样而异：渗透系数越小，水位下降量和范围越小；渗透系数越大，层厚越厚，排水效果越好。
22.5.3.3 防渗工法
作为防渗工法有注浆工法、冻结工法、防渗墙工法、压气工法等等。在开口沉箱工程中防渗墙工法使用较多，这是因为注浆工法和冻结工法提升了地层强度，这对开口沉箱开挖不利，故这两种工法使用不多。

22.6 质量标准

22.6.1 沉井要求
22.6.1.1 设计计算结果必需满足力学稳定性要求。即沉箱底面作用于地层上竖向荷载应小于地层许可承载力；沉箱作用给底面地层水平荷载必需小于地层水平许可抗剪力；箱体变位必需小于许可变位值。
22.6.1.2 箱体构件应力均应小于许可值。
22.6.1.3 由稳定计算、构件设计分别确定箱体平面尺寸和构件尺寸，探讨下沉情况，确定下沉关系合理性、可靠性。
22.6.1.4 箱体水平最大承载力必需大于地震水平破坏力，即满足抗震设计条件。

22.7 成品保护

22.7.1 竖井结构施工时，应进行相关项目标监测和检测，预防结构产生超标准变形和空洞。
22.7.2 盾构机吊装下井安装时和拆卸出井时，吊车操作人员应控制好吊车方向和速度，避免盾构机和井筒结构发生碰撞，而造成结构和盾构机损伤。

22.8 安全环境保护方法

22.8.1 由机械设备和工艺操作所产生噪声，不得超出当地政府要求标准，不然应采取消声方法或避开夜间施工作业。
22.8.2 清洗施工机械、设备及工具废水、废油等有害物资和生活污水，应先经过沉砂池、沉淀池处理才能排放至公共下水道。
22.8.3 水泥和其它易飞扬细颗粒散体材料，应安排在库内存放或严密遮盖。

22.9 质量统计

22.9.1 竖井基坑开挖垂直精度质量统计。
22.9.2 竖井结构原材料抽样检验质量统计。
22.9.3 竖井结构混凝土配合比抽样检验统计。
22.9.4 竖井结构尺寸抽样检验统计。
22.9.5 竖井结构混凝土强度抽样检验统计。
22.9.6 竖井周围地层或建筑物沉降观察统计。