CN108361037A - 一种竖井快速施工方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖井快速施工方法，包括以下步骤：步骤1，钻孔：测量确定在预开凿竖井截面圆心处采用旋挖钻机钻孔获得导孔；步骤2，横通道开挖：在预开凿竖井底部开挖横通道，且横通道与导孔底部连通；步骤3，竖井开挖：以导孔为圆心采用全断面开挖法开挖竖井，直至竖井的底部与横通道连通；在开挖竖井的过程中，渣土由导孔掉落至横通道内，由渣土车运至渣场。本发明竖井开挖之后无需利用提升设备单独出渣，渣土通过导孔直接下落至竖井底部，大大节约了工期和造价；此外利用专门的防堵塞机构可有效防止导孔堵塞，提高施工效率。

Description

一种竖井快速施工方法及设备

技术领域

本发明涉及地下工程技术领域，具体涉及一种竖井快速施工方法及设备。

背景技术

随着城市的发展，城市交通日渐拥堵。近年来，国家大力发展城市地铁，地铁行业犹如雨后春笋，在全国各地迅速发展。由于地铁具有舒适、安全、快捷、载客量大、发车时间快等特点，越来越受到市民青睐，成为了城市中不可或缺的交通工具。由于地理位置和地质条件的限制，部分地铁车站及附属结构埋深较深，因此需采用暗挖法施工。且为了满足车站的通风和疏散条件，附属结构均设置有通排风井和疏散井。

竖井施工现有技术时若不设置漏渣孔，竖井渣土通过小型挖掘机配合龙门吊或其他吊装设备吊至地面渣场，或直接外运。这种方法不但要求场地宽敞，有位置屯渣，且开挖之后必须等渣土出完才能进行下道工序，施工进度缓慢。另外需要大型机械配合，增加了造价。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是传统的竖井施工方法，通过小型挖掘机配合龙门吊或其他吊装设备将料渣吊至地面渣场，要求场地宽敞，且施工进度缓慢，目的在于提供一种竖井快速施工方法，竖井开挖之后无需利用提升设备单独出渣，渣土通过导孔直接下落至竖井底部，大大节约了工期和造价。

本发明通过下述技术方案实现：

一种竖井快速施工方法，包括以下步骤：

步骤1，钻孔：测量确定在预开凿竖井截面圆心处采用旋挖钻机钻孔获得导孔；

步骤2，横通道开挖：在预开凿竖井底部开挖横通道，且横通道与导孔底部连通；

步骤3，竖井开挖：以导孔为圆心采用全断面开挖法开挖竖井，直至竖井的底部与横通道连通；在开挖竖井的过程中，渣土由导孔掉落至横通道内，由渣土车运至渣场。

本发明采用旋挖钻机钻孔获得避免相对较为光滑的导孔，竖井开挖之后无需利用提升设备单独出渣，渣土通过导孔下落至横通道，然后利用渣土车运至渣场，大大节约了工期和造价；导孔还可作为天然的通风孔，由于暗挖隧道温度通长比外界温度高，所以隧道空气可通过导孔排至地面漏渣孔(烟囱效应)，大大改善暗挖隧道通风效果，尤其适用于土质较硬或岩石地带的施工，竖井深度不超过100m。因此对类似的暗挖隧道的竖井施工有重要的参考价值，具有显著的社会效益、经济效益。

优选地，所述导孔的孔径为1.2～1.5m。

导孔的孔径过小则无法保障在开砸竖井过程中绝大部分渣土由导孔直接掉落至横通道处，易于造成导孔堵塞；若导孔孔径过大，则在开凿竖井过程中，易造成导孔侧壁坍塌风险。本发明优选孔径在1.2～1.5m范围内，保障导孔侧壁有足够的支撑力，同时大大降低了堵塞频率。

优选地，所述步骤2中，开挖横通道的端面与导孔的侧壁在同一竖直方向上；步骤3中，采用挖掘机在导孔外壁与预开凿竖井内壁之间的环形岩土上沿周向开挖。将开挖横通道的端面与导孔的侧壁在同一竖直方向上，利于为全断面法开挖竖井提供足够的支撑作用力，同时，采用挖掘机在导孔外壁与预开凿竖井内壁之间的环形岩土上沿周向开挖，挖掘机相当于在平面内施工，若采用台阶法挖掘，则易使挖掘机挖掘过程中发生倾斜，碰撞竖井内壁，引发坍塌等问题。

此外，所述步骤3中，在开挖竖井之间先施做竖井锁口圈梁。通过设置竖井锁口圈梁利于保障施工安全。

优选地，所述施工方法还包括采用注水、加压或爆破方式清除导孔中堵塞石块物料。

当在开凿竖井过程中发生导孔堵塞，则可通过注水、加压或爆破方式清除导孔中堵塞石块物料。

基于上述一种竖井快速施工方法的防堵塞机构，包括引导槽、导柱、安装盘和水槽，导孔的侧壁上开凿有至少两道所述引导槽，所述引导槽的延伸方向与导孔的轴线方向平行，且在导孔的径向截面上各引导槽沿周向等间距分布，所述引导槽内设有成长方体结构的导柱；所述安装盘的底面和周向侧壁上均设有若干高压喷嘴，安装盘内设有与所述各高压喷嘴连接的分支管路，还包括主管路，主管路上设有高压水泵，主管路的输入端与水槽连通、输出端与所述各分支管路连通；所述安装盘的侧壁上设有连接杆，所述连接杆轴向一端固定在安装盘的侧壁上、轴向另一端设有导块，所述导块与导柱可拆卸滑动连接。

实际施工过程中一旦导孔被堵塞，清除工作会耽误施工进度，若采用人工掏挖方式随着疏通工作的进展，极易发生导井忽然自通，造成人石俱下，严重威胁施工人员的安全，此外爆破方式也存在一定风险，且易造成导孔侧壁大面积坍塌，影响进一步施工。本发明提供了一种方便拆装的防堵塞机构，工作原理为：在钻孔成导孔结束后，在开挖竖井之前，先在导孔侧壁上开凿引导槽，在引导槽内安装导柱；在开凿竖井过程中，若发生导孔堵塞，则将导块安装在导柱上，通过设置自动驱动机构驱动导块沿导柱向下移动，通过连接杆带动安装盘向导孔深入移动直至位于堵塞渣土处上方停止，然后启动高压水泵将水槽内的水经主管路、各分支管路由高压喷嘴喷出，一方面，堵塞渣土或石块表面与水接触，产生良好的润滑作用，降低各个堵塞渣土或石块之间的摩擦阻力，另一方面，在高压喷嘴喷出的水流对堵塞物料施加一定压力的作用，便于将堵塞物料快速冲开，结构简单，操作方便，可保障导孔及人身安全；在清除堵塞物料后，再将施加外力驱动导块沿导柱向上移动，带动安装盘移动至竖井进口，将导块从导柱上取下，继续进行开凿竖井操作。

优选地，所述导柱由若干成长方体结构的节杆构成，所述每个节杆通过锚杆锚定在引导槽的内壁上。

通过采用若干节节杆构成导柱，方便在开凿竖井过程中，逐渐将拆除暴露于导孔上方的节杆拆除操作，便于挖掘施工操作。且采用锚杆锚定方便操作，还利于加强导孔侧壁的承受力。

优选地，所述节杆的长度为0.5～1.5m。

依据实际操作需求，可优选在0.5～1.5m长度范围的节杆。

优选地，所述导柱的两个平行侧壁上均设有沿轴向延伸的齿条，所述导块呈C型结构，导块的两个相对内侧壁上设有与所述齿条啮合的齿轮，且导块上的至少一个齿轮由电机驱动。

采用齿条和齿轮结构配合驱动导块沿导柱的移动运动，结构简单，制作成本较低，方便操作。

优选地，所述导柱的外侧壁上还设有沿轴向延伸的限位槽，所述导块的内壁上设有与所述限位槽适配的限位块，所述限位槽和限位块在导孔的径向方向上的截面均成T字型结构。

通过导块的限位块和导柱上的限位槽的适配，防止在操作过程中，导块脱离导柱，保障安全施工。

优选地，所述连接杆的轴向一端通过橡胶软接头与安装盘连接。

在导块带动安装盘沿导柱上下移动过程中，各导柱对应的导块的移动速度可能存在一定差异，或者高压喷嘴向堵塞渣土喷射高压水柱的同时会对安装盘产生移动反作用力，通过设置橡胶软接头具有良好的缓冲作用，保障安装盘与连接杆的稳固连接。

此外，高压喷嘴及高压水泵可依据实际需求选择，喷出的水柱用于对渣土润湿或者产生较强的冲击压力，水柱压力可在1～100MPa范围内。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明提供了一种竖井快速施工方法，本发明采用旋挖钻机钻孔获得避免相对较为光滑的导孔，竖井开挖之后无需利用提升设备单独出渣，渣土通过导孔直接下落至竖井底部，大大节约了工期和造价；导孔还可作为天然的通风孔，由于暗挖隧道温度通长比外界温度高，所以隧道空气可通过导孔排至地面漏渣孔(烟囱效应)，大大改善暗挖隧道通风效果。因此对类似的暗挖隧道的竖井施工有重要的参考价值，具有显著的社会效益、经济效益；

2、本发明一种竖井快速施工方法，实际施工过程中一旦导孔被堵塞，清除工作会耽误施工进度，若采用人工掏挖方式随着疏通工作的进展，极易发生导井忽然自通，造成人石俱下，严重威胁施工人员的安全，此外爆破方式也存在一定风险，且易造成导孔侧壁大面积坍塌，影响进一步施工。本发明提供了一种方便拆装的防堵塞机构，工作原理为：在钻孔成导孔结束后，在开挖竖井之前，先在导孔侧壁上开凿引导槽，在引导槽内安装导柱；在开凿竖井过程中，若发生导孔堵塞，则将导块安装在导柱上，通过设置自动驱动机构驱动导块沿导柱向下移动，通过连接杆带动安装盘向导孔深入移动直至位于堵塞渣土处上方停止，然后启动高压水泵将水槽内的水经主管路、各分支管路由高压喷嘴喷出，一方面，堵塞渣土或石块表面与水接触，产生良好的润滑作用，降低各个堵塞渣土或石块之间的摩擦阻力，另一方面，在高压喷嘴喷出的水流对堵塞物料施加一定压力的作用，便于将堵塞物料快速冲开，结构简单，操作方便，可保障导孔及人身安全；在清除堵塞物料后，再将施加外力驱动导块沿导柱向上移动，带动安装盘移动至竖井进口，将导块从导柱上取下，继续进行开凿竖井操作。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明施工结构示意图；

图2为本发明通风流向结构示意图；

图3为本发明防堵塞机构操作结构示意图；

图4为本发明防堵塞机构仰视截面结构示意图；

图5为本发明导柱截面结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：1-竖井，2-导孔，3-横通道，4-引导槽，5-导柱，6-安装盘，7-水槽，8-高压喷嘴，9-主管路，10-高压水泵，11-连接杆，12-导块，13-节杆，14-锚杆，15-齿条，16-齿轮，17-限位槽，18-限位块，19-基板，20-挖掘机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1和图2所示，本发明提供了一种竖井快速施工方法，包括以下步骤：

步骤1，钻孔：测量确定在预开凿竖井1截面圆心处采用旋挖钻机钻孔获得导孔2；

步骤2，横通道开挖：在预开凿竖井1底部开挖横通道3，且横通道与导孔2底部连通；

步骤3，竖井开挖：以导孔2为圆心采用全断面开挖法开挖竖井1，直至竖井1的底部与横通道3连通；在开挖竖井1的过程中，渣土由导孔2掉落至横通道3内，由渣土车运至渣场。

实施例2

在实施例1的基础上进一步改进，所述导孔2的孔径为1.2～1.5m。所述步骤3中，在开挖竖井1之间先施做竖井锁口圈梁。3、根据权利要求1所述的一种竖井快速施工方法，其特征在于，所述步骤2中，开挖横通道3的端面与导孔2的侧壁在同一竖直方向上；步骤3中，采用挖掘机20在导孔2外壁与预开凿竖井1内壁之间的环形岩土上沿周向开挖。

实施例3

在实施例2的基础上进一步改进，所述施工方法还包括采用注水、加压或爆破方式清除导孔2中堵塞石块物料。

实施例4

用于实施例3提供的一种竖井快速施工方法的防堵塞机构，包括引导槽4、导柱5、安装盘6和水槽7，导孔2的侧壁上开凿有两道对称分布的引导槽4，引导槽4的延伸方向与导孔2的轴线方向平行，且在导孔2的径向截面上各引导槽4沿周向等间距分布，引导槽4内设有成长方体结构的导柱5。安装盘6的底面和周向侧壁上均设有若干高压喷嘴8，安装盘6内设有与所述各高压喷嘴8连接的分支管路，还包括主管路9，主管路9上设有高压水泵10，主管路9的输入端与水槽7连通、输出端与各分支管路连通。安装盘6的侧壁上设有连接杆11，连接杆11轴向一端固定在安装盘6的侧壁上、轴向另一端设有导块12，导块12与导柱5可拆卸滑动连接。

实施例5

在实施例4的基础上进一步改进，所述导柱5由若干成长方体结构的节杆13构成，每个节杆13上设置基板19，通过锚杆14将基板19锚定在引导槽4的内壁上，节杆13的长度为0.5～1.5m。

实施例6

在实施例5的基础上进一步改进，所述导柱5的两个平行侧壁上均设有沿轴向延伸的齿条15，导块12呈C型结构，导块12的两个相对内侧壁上设有与齿条15啮合的齿轮16，且导块12上的一个齿轮16由电机驱动。导柱15的外侧壁上还设有沿轴向延伸的限位槽17，导块12的内壁上设有与限位槽17适配的限位块18，限位槽17和限位块18在导孔2的径向方向上的截面均成T字型结构，连接杆11的轴向一端通过橡胶软接头与安装盘6连接。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种竖井快速施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，钻孔：测量确定在预开凿竖井(1)截面圆心处采用旋挖钻机钻孔获得导孔(2)；

步骤2，横通道开挖：在预开凿竖井(1)底部开挖横通道(3)，且横通道(3)与导孔(2)底部连通；

步骤3，竖井开挖：以导孔(2)为圆心采用全断面开挖法开挖竖井(1)，直至竖井(1)的底部与横通道(3)连通；在开挖竖井(1)的过程中，渣土由导孔(2)掉落至横通道(3)内，由渣土车运至渣场。

2.根据权利要求1所述的一种竖井快速施工方法，其特征在于，所述导孔(2)的孔径为1.2～1.5m。

3.根据权利要求1所述的一种竖井快速施工方法，其特征在于，所述步骤2中，开挖横通道(3)的端面与导孔(2)的侧壁在同一竖直方向上；步骤3中，采用挖掘机(20)在导孔(2)外壁与预开凿竖井(1)内壁之间的环形岩土上沿周向开挖。

4.根据权利要求1所述的一种竖井快速施工方法，其特征在于，所述施工方法还包括采用注水、加压或爆破方式清除导孔(2)中堵塞石块物料。

5.基于权利要求1或2任一项所述的一种竖井快速施工方法的防堵塞机构，其特征在于，包括引导槽(4)、导柱(5)、安装盘(6)和水槽(7)，导孔(2)的侧壁上开凿有至少两道所述引导槽(4)，所述引导槽(4)的延伸方向与导孔(2)的轴线方向平行，且在导孔(2)的径向截面上各引导槽(4)沿周向等间距分布，所述引导槽(4)内设有成长方体结构的导柱(5)；所述安装盘(6)的底面和周向侧壁上均设有若干高压喷嘴(8)，安装盘(6)内设有与所述各高压喷嘴(8)连接的分支管路，还包括主管路(9)，主管路(9)上设有高压水泵(10)，主管路(9)的输入端与水槽(7)连通、输出端与所述各分支管路连通；所述安装盘(6)的侧壁上设有连接杆(11)，所述连接杆(11)轴向一端固定在安装盘(6)的侧壁上、轴向另一端设有导块(12)，所述导块(12)与导柱(5)可拆卸滑动连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于竖井快速施工方法的防堵塞机构，其特征在于，所述导柱(5)由若干成长方体结构的节杆(13)构成，所述每个节杆(13)通过锚杆(14)锚定在引导槽(4)的内壁上。

7.根据权利要求6所述的一种用于竖井快速施工方法的防堵塞机构，其特征在于，所述节杆(13)的长度为0.5～1.5m。

8.根据权利要求5所述的一种用于竖井快速施工方法的防堵塞机构，其特征在于，所述导柱(5)的两个平行侧壁上均设有沿轴向延伸的齿条(15)，所述导块(12)呈C型结构，导块(12)的两个相对内侧壁上设有与所述齿条(15)啮合的齿轮(16)，且导块(12)上的至少一个齿轮(16)由电机驱动。

9.根据权利要求8所述的一种用于竖井快速施工方法的防堵塞机构，其特征在于，所述导柱(15)的外侧壁上还设有沿轴向延伸的限位槽(17)，所述导块(12)的内壁上设有与所述限位槽(17)适配的限位块(18)，所述限位槽(17)和限位块(18)在导孔(2)的径向方向上的截面均成T字型结构。

10.根据权利要求5所述的一种用于竖井快速施工方法的防堵塞机构，其特征在于，所述连接杆(11)的轴向一端通过橡胶软接头与安装盘(6)连接。