CN112554884B - 一种隧道竖井的开挖方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体提出了一种隧道竖井的开挖方法，其包括：步骤S1:施工准备；步骤S2：锁口圈梁基坑开挖；步骤S3：安装基坑挡墙；步骤S4：搭建龙门架；步骤S5：竖井井身开挖；步骤S6：重复上述步骤S5开挖循环，开挖深度达到11m后，施做横通道大管棚，并进行横通道开挖；步骤S7：重复上述步骤S5直至开挖至设计坑底标高，在竖井底面采用Ⅰ16工字钢按0.5m的间距水平布置并与井壁格栅钢架连接；开挖竖井横断面南北向宽5.0m，东西向长6.5m，井深22.4m。采用竖井开挖土层预注浆和竖向网喷格栅钢架相结合的加固方式，有效降低了隧道竖井开挖过程中的安全风险。

Description

一种隧道竖井的开挖方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种隧道竖井的开挖方法。

背景技术

在城市地铁矿山法隧道施工过程中，由于地理条件和施工条件限制，通常会采用先施作施工竖井和施工横通道再由施工横通道向两侧施作正线双线隧道的方法，但由于施工竖井周边管线众多，包括有污水、给水、中水、电力、电信等，尤其是给水管线位于锁口圈下方，如何在此类地质条件差、施工场地狭小的情况下，完成竖井的开挖和支护，避免出现竖井垮塌等安全事故，是很多设计和施工人员一直在探讨的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种隧道竖井的开挖方法，实现快速开挖支护，规避重大施工风险。

本发明采用的技术方案是：

一种隧道竖井的开挖方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:施工准备：放样定位竖井的中心位置，根据中心点标记出竖井的开挖范围，采用人工挖探槽的形式进行超前探测，探槽开挖完确认无管线且降水施工达到设计要求；

步骤S2：锁口圈梁基坑开挖：锁口圈梁基坑采用机械开挖，待机械开挖至距离设计高程20cm时采用人工开挖整平，待锁口圈梁开挖完成后采用5cm的C15混凝土进行底部垫层作为初期支护；

步骤S3：安装基坑挡墙：绑扎锁口圈梁钢筋，在钢筋绑扎后，预埋井架支撑梁及井架基础、栈桥的地脚螺栓，预留竖井网喷格栅钢架竖向连接筋，环向间距内外交错0.5一根，内外侧梅花形布置；并拼装模板，对锁口圈梁喷射C30早强混凝土封闭；

步骤S4：搭建龙门架；

步骤S5：竖井井身开挖：按照对角开挖的方式进行开挖，并采用龙门架进行提土，开挖进尺≤0.75m；开挖过程中，沿竖井井身开挖轮廓线环向架设竖井初支结构，所述竖井初支结构包括沿着环面打设Φ42竖井锚管，安装网片以及竖井网喷格栅钢架，并喷射C25早强混凝土，通过锚管注浆对土层进行加固，待达到设计强度后，进行下一轮开挖；开挖至距离锁口圈梁7m范围内沿着竖井开挖轮廓等间距密排6榀竖井网喷格栅钢架，锁口圈梁下7m以下按照0.75m/榀安装竖井网喷格栅钢架；

步骤S6：重复上述步骤S5开挖循环，开挖深度达到11m后，施做横通道大管棚，并进行横通道开挖；

步骤S7： 重复上述步骤S5直至开挖至设计坑底标高，在竖井底面采用Ⅰ16工字钢按0.5m的间距水平布置并与井壁格栅钢架连接；开挖竖井横断面南北向宽5.0m，东西向长6.5m，井深22.4m；

步骤S8：待横通道初支护结构完成后，进行正线隧道大管棚施工，并施做加强环梁和管棚套拱。

优选的，在上述步骤S3中，绑扎锁口圈梁钢筋的具体过程为：锁扣圈梁钢筋包括主筋、箍筋和拉筋，所述主筋采用22根C22、14根C18均匀布置以及挡墙C18@250的钢筋，采用焊接的方式进行搭接，其焊接方式为单面焊10dm，相邻接头错开35dm，同一断面接头率≤50%；所述箍筋的长边排布到主筋的外侧，其短边排布到主筋的内侧，相邻两个箍筋的开口方向错开布置，所述拉筋采用φ8钢筋，拉钩平直段长度为320mm、弯曲段长度80mm，弯钩角度为135°，梅花型布置间距为每250*250mm，并绑扎牢固。

优选的，在上述步骤S4中，所述龙门架沿着锁口圈梁基坑轮廓搭建，所述龙门架包括多组同轴且等间距设置的门型框架以及设置于其上方的龙门架顶棚，多组所述门型框架内部沿其竖向设置有土仓钢架，每组门型框架均包括并列设置的第一立柱和第二立柱，所述第一立柱和第二立柱的底部分别设置于立柱基础座上，所述第一立柱和第二立柱的上端通过肋板与第一横梁连接，第一立柱和第二立柱之间设置有第二横梁，所述第一立柱和第二立柱上设置有电弧炉检修平台，所述电弧炉检修平台位于远离锁口圈梁基坑的门型框架上，在第一横梁与第二横梁之间设置有相互对称的两根第一门框角撑，在第一立柱和第二立柱与第一横梁之间设置有相互对称的两根第二门框角撑，所述第一横梁的下端面中心位置设置有竖向延伸的行走梁，所述行走梁的两侧分别设置有电弧炉，所述第一横梁的上端面与龙门架顶棚之间设置有多根连接梁。

优选的，相邻两个第一立柱之间和相邻两个第二立柱之间均设置有第三横梁、第四横梁和剪刀撑，所述剪刀撑设置于第三横梁和第四横梁之间，所述剪刀撑包括第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆和第二连接杆之间通过连接组件连接；

所述连接组件包括第一旋转圆盘和第二旋转圆盘，所述第一旋转圆盘上设置有圆轴且位于第一旋转圆盘的中心位置，所述圆轴上设置有内孔，所述内孔内设置有固定螺母，所述固定螺母与第二旋转圆盘之间设置有垫圈，所述第一旋转圆盘的相对两侧设置有第一弧形连接板，两个相互对称的第一弧形连接板外侧面均设置有第一固定轴，所述第一弧形连接板的自由端设置有朝向圆轴方向延伸的第一迂回部，所述第二旋转圆盘位于第一迂回部与第一旋转圆盘之间，所述第二旋转圆盘上设置有圆轴相配合的中心穿孔，所述第二旋转圆盘的相对两侧设置有第二弧形连接板，两个相互对称的第二弧形连接板外侧面均设置有第二固定轴，所述第二弧形连接板的自由端设置有朝向中心穿孔方向第二迂回部；相邻的第一弧形连接板和第二弧形连接板之间的夹角为60°-120°。

优选的，所述第一连接杆包括两根第一连接杆单元，两根第一连接杆单元的端部分别套设在第一旋转圆盘上的两个第一固定轴上；所述第二连接杆包括两根第二连接杆单元，两根第二连接杆单元的端部分别套设在第二旋转圆盘上的两个第二固定轴上。

优选的，所述立柱基础座上端面设置有预埋钢板，所述预埋钢板上设置固定孔，所述固定孔延伸至立柱基础座内，所述第一立柱和第二立柱底部均插入固定孔内，所述预埋钢板与第一立柱和第二立柱之间均通过两组对称设置的肋板进行固定。

优选的，在上述步骤S5中，所述竖井锚管采用Ф42×3.5mm热轧钢管加工而成，其管长为4m-5m，所述竖井锚管前端为锥形，其末端焊Ф6.5环形铁箍，采用风镐顶入土体，顶入长度不小于管长的90％，所述竖井锚管环向间距800mm，纵向间距同竖井网喷格栅钢架间距。

优选的，在上述步骤S6中，横通道大管棚的施工过程为：

（1）首先在竖井结构施工至地面以下11m时，停止竖井开挖并对现状竖井底进行部分封底，接着在搭设测量定位平台后，对大管棚及超前小导管在竖井壁上的对应位置进行定位，定位完成后在用水钻进行钻孔来标定大管棚及超前小导管打设位置；

（2）按照设计位置和角度钻大于棚管直径的引导孔，然后利用钻机的冲击和推力，将安有工作管头的大管棚沿引导孔钻进，接长棚管，直至孔底；超前小导管则采用风镐顶入土；

（3）大管棚及超前小导管搭设验收合格后，对大管棚及超前小导管进行注浆处理，每根管内和管棚孔内浆液注满，则注浆才可结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）在竖井施工环境和地质情况复杂的情况下，按照对角开挖的方式进行开挖，开挖进尺≤0.75m，并采用竖井开挖土层预注浆和竖向网喷格栅钢架相结合的加固方式，有效降低了隧道竖井开挖过程中的安全风险。（2）通过搭建的龙门架进行提土，提高了竖井施工的安全性、高效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的施工流程图；

图2为本发明中施工竖井结构断面示意图；

图3为本发明中锁口圈梁钢筋绑扎图；

图4为龙门架结构的正视图；

图5为龙门架结构的左视图；

图6为立柱基础座的俯视图；

图7为连接组件的示意图；

图8为竖井锚管的示意图；

图9为竖井网喷格栅钢架的示意图；

图10为竖井网喷格栅钢架的剖视图。

其中，1-立柱基础座；2-第一立柱；3-第二立柱；4-第二横梁；5-第一横梁；6-连接梁；7-龙门架顶棚；8-电弧检修平台；9-第二门框角撑；10-第一门框角撑；11-行走梁；12-电弧炉；13-肋板；14-第三接梁；15-第四接梁；16-剪刀撑；1601-第一连接杆单元；1602-第二连接杆单元；17-连接组件；1701-第一旋转圆盘；1702-第一弧形连接板；1703-第一迂回部；1704-圆轴；1705-内孔；1706-第一连接轴；1707-第二旋转圆盘；1708-第二弧形连接板；1709-第二迂回部；1710-第二连接轴；1711-穿孔；1712-垫片；1713-固定螺母；18-土仓钢架；19-预埋钢板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明具体提供了一种隧道竖井的开挖方法，如图1-10所示，具体的步骤包括：

步骤S1:施工准备：放样定位竖井的中心位置，根据中心点标记出竖井的开挖范围，采用人工挖探槽的形式进行超前探测，探槽开挖完确认无管线且降水施工达到设计要求；

步骤S2：锁口圈梁基坑开挖：锁口圈梁基坑采用机械开挖，待机械开挖至距离设计高程20cm时采用人工开挖整平，待锁口圈梁开挖完成后采用5cm的C15混凝土进行底部垫层作为初期支护；

步骤S3：安装基坑挡墙：绑扎锁口圈梁钢筋，在钢筋绑扎后，预埋井架支撑梁及井架基础、栈桥的地脚螺栓，预留竖井网喷格栅钢架竖向连接筋，环向间距内外交错0.5一根，内外侧梅花形布置；并拼装模板，对锁口圈梁喷射C30早强混凝土封闭；

步骤S4：搭建龙门架；

步骤S5：竖井井身开挖：按照对角开挖的方式进行开挖，并采用龙门架进行提土，开挖进尺≤0.75m；开挖过程中，沿竖井井身开挖轮廓线环向架设竖井初支结构，所述竖井初支结构包括沿着环面打设Φ42竖井锚管，安装网片以及竖井网喷格栅钢架，并喷射C25早强混凝土，通过锚管注浆对土层进行加固，待达到设计强度后，进行下一轮开挖；开挖至距离锁口圈梁7m范围内沿着竖井开挖轮廓等间距密排6榀竖井网喷格栅钢架，锁口圈梁下7m以下按照0.75m/榀安装竖井网喷格栅钢架；

步骤S6：重复上述步骤S5开挖循环，开挖深度达到11m后，施做横通道大管棚，并进行横通道开挖；

步骤S7： 重复上述步骤S5直至开挖至设计坑底标高，在竖井底面采用Ⅰ16工字钢按0.5m的间距水平布置并与井壁格栅钢架连接；开挖竖井横断面南北向宽5.0m，东西向长6.5m，井深22.4m；

步骤S8：待横通道初支护结构完成后，进行正线隧道大管棚施工，并施做加强环梁和管棚套拱。

在上述步骤S3中，绑扎锁口圈梁钢筋的具体过程为：锁扣圈梁钢筋包括主筋、箍筋和拉筋，所述主筋采用22根C22、14根C28和4根螺纹钢筋均匀布置，采用搭接的方式连成一体，其搭接长度为35dm，搭接错开45dm，所述箍筋的长边排布到主筋的外侧，其短边排布到主筋的内侧，相邻两个箍筋的开口方向错开布置，所述拉筋采用φ8钢筋，拉钩平直段长度为320mm、弯曲段长度80mm，弯钩角度为135°，梅花型布置间距为每250*250mm，并绑扎牢固，结构如图3所示。

待锁口圈梁钢筋绑扎结束后，开始拼装模板，根据设计要求，提前在加工厂加工好运输至施工现场，用吊车按顺序将各边模板掉入基坑，涂刷脱模剂后，进行整体拼装，拼装时按照钢筋施工的边线作为模板安装的控制线，拼装完成后相邻模板间高差不得超过2mm，平整度符合质量验收要求。并采用三道水平钢管和竖向每80cm一道钢管，上下采用钢管或木方进行水平方向和斜向加固，为保证挡土墙模板的整体稳定，模板拼装好后，用脚手架管作为模板背后的加劲龙骨。

井口锁口圈梁采用钢筋混凝土，钢筋绑扎后，预埋井架支撑梁及井架基础、栈桥的地脚螺栓，并预留井壁初支竖向连接筋甩筋；井口锁口圈混凝土整体浇筑，锁口圈模筑初支位置预埋格栅钢架竖向连接筋。

待锁口圈梁基坑开挖结束后，沿着锁口圈梁基坑的外轮廓搭建提土用的龙门机结构，其结构图如4-7所示，其包括多组同轴且等间距设置的门型框架以及设置于其上方的龙门架顶棚，多组所述门型框架内部沿其竖向设置有土仓钢架，每组门型框架均包括并列设置的第一立柱和第二立柱，所述第一立柱2和第二立柱3的底部分别设置于立柱基础座1上，所述第一立柱2和第二立柱3的上端通过肋板13与第一横梁5连接，第一立柱2和第二立柱3之间设置有第二横梁4，所述第一立柱2和第二立柱3上设置有电弧炉检修平台8，所述电弧炉检修平台8位于远离锁口圈梁基坑的门型框架上，在第一横梁5与第二横梁4之间设置有相互对称的两根第一门框角撑10，在第一立柱2和第二立柱3与第一横梁5之间设置有相互对称的两根第二门框角撑9，所述第一横梁4的下端面中心位置设置有行走梁11，所述行走梁11的两侧分别设置有电弧炉12，所述第一横梁5的上端面与龙门架顶棚7之间设置有多根连接梁6。

具体的，所述电弧炉检修平台8位于远离锁口圈梁基坑的门型框架上，其包括分别与第一立柱2和第二立柱3相连接的水平支撑梁和设置于水平支撑梁与行走梁之间的垂直防护梁，所述水平支撑梁底部还设置有两根斜支撑，两根斜支撑端部分别固定于第一立柱和第二立柱上，在水平支撑梁上设置有厚度为3mm的花纹钢板，在花纹钢板的两侧设置有直径为42mm的钢管，所述钢管的高度为1.2m，且同一径向的钢管上设置有连接钢管，从而形成高度为1.2m的防护栏，电弧检修平台8和电弧炉12分别位于行走梁11的两端，且电弧检修平台12上端与行走梁11相接触，很好的起到保护工作人员安全的作用，极大提高了龙门架使用效率以及安全性。

如图5和图6所示，相邻两个第一立柱2之间和相邻两个第二立柱3之间均设置有第三横梁14、第四横梁15和剪刀撑16，所述剪刀撑16设置于第三横梁14和第四横梁15之间，所述剪刀撑16包括第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆和第二连接杆之间通过连接组件17连接。

所述连接组件包括第一旋转圆盘1701和第二旋转圆盘1707，第一旋转圆盘1701上一侧的中心位置固定有圆轴1704，第二旋转圆盘1707上开设有与圆轴1704相配合的穿孔1711，将圆轴1704插入至穿孔1711内，实现第二旋转圆盘1707与第一旋转圆盘1701的转动连接。

在第一旋转圆盘1701的侧面的相对位置分别通过焊接的方式固定有第一弧形连接板1702，两个第一弧形连接板1702的端部相对弯折形成第一迂回部1703，在两个第一弧形连接板1702上的中心位置固定有轴线处于同一直线上的第一连接轴1706，同样的第二旋转圆盘1707的侧面的相对位置分别通过焊接的方式固定有第二弧形连接板1708，两个第二弧形连接板1708的端部相对弯折形成第二迂回部1709，在两个第二弧形连接板1708上的中心位置固定有轴线处于同一直线上的第二连接轴1710，第一连接轴1706和第二连接轴1710的轴线均位于同一平面上，连接轴的长度为100mm-300mm，且第一连接轴1706和第二连接轴1710远离第一旋转圆盘1701和第二旋转圆盘1707的一端设置有倒角。倒角使得第一连接轴1706和第二连接轴1710分别插入第一连接杆单元1601和第二连接杆1602的一端直径缩小，便于将第一连接轴1706和第二连接轴1710分别插入第一连接杆单元1601和第二连接杆1602中，第一弧形连接板1701的端部弯折形成第一迂回部1703，使得第二旋转圆盘1707位于第一迂回部1703与第一旋转圆盘1701之间，并在第二弧形连接板1708的端部弯折形成第二迂回部1709，令第一旋转圆盘1701位于第二迂回部1709和第二旋转圆盘1707之间，从而使得第一旋转圆盘1701和第二旋转圆盘1707之间难以分离，令第一旋转圆盘1701与第二旋转圆盘1707的转动关系更为稳固。

通过在第一连接轴1706上套上第一连接杆单元1601，同样的在第二连接轴1710上套上第二连接杆单元1602，使得第一旋转圆盘1701与第二旋转圆盘1707上所套接的第一连接杆单元1601与第二连接杆单元1602相互交叉，再通过固定螺母1713旋进圆轴1704上的内孔1705中，对第一旋转圆盘1701和第二旋转圆盘1707实现固定，从而令两根第一连接杆单元1601位于同一直线上，同样的第二连接杆单元1601位于同一直线上，进而令两个第一连接杆单元1601的端部与第三横梁14和第四横梁15或相邻两个第一立柱2或相邻两个第二立柱3固定时不会弯曲，以达到提高剪刀撑16的支撑强度的效果。第一连接杆和第二连接杆直接通过套设的方式分别与第一连接轴1706和第二连接轴1710连接，避免了使用传统的旋转扣件连接的不便。

当第一旋转圆盘1701与第二旋转圆盘1707与第一连接杆和第二连接杆连接并设置于第三横梁14和第四横梁15之间时，位于第一旋转圆盘1701与第二旋转圆盘1707上的第一连接杆单元1601和第二连接杆单元1602之间的夹角为60°-120°，符合施工规范。

如图7所示，立柱基础座1上端面设置有预埋钢板22，所述预埋钢板22上设置固定孔，所述固定孔延伸至立柱基础座1内，所述第一立柱2和第二立柱3底部均插入固定孔内，所述预埋钢板19与第一立柱2和第二立柱3之间均通过两组对称设置的肋板13进行固定，提高了门型框架整体的稳定性。

在上述步骤S5中，如图8所示，所述竖井锚管采用Ф42×3.5mm热轧钢管加工而成，其管长为4m-5m，所述竖井锚管前端为锥形，尾部1.0m范围内不钻孔防止漏浆，其末端焊Ф6.5环形铁箍，采用风镐顶入土体，顶入长度不小于管长的90％，所述竖井锚管环向间距800mm，纵向间距同竖井网喷格栅钢架间距。竖井锚管安装完毕后孔口及周围裂缝要封堵好，以防浆液从工作面外冒。

采用竖井锚管进行注浆时，注浆压力控制在0.3~0.5 Mpa。注浆压力不宜超过最大值，否则浆液损失过大，造成浪费。注浆中途停止超过30分钟应清洗注浆管路，防止堵管；发生串孔跑浆时应先将跑浆孔堵塞，等轮到该孔注浆时拔出堵塞物，将孔内清洗干净后再重新注浆，发生漏浆时应将漏浆部位的裂缝封堵，再喷射混凝土封堵牢固后再继续注浆。

在竖井格网喷栅钢架的外侧设置单层网片，网片与钢筋交叉处点焊，网片与井格网喷栅钢架焊接牢固，最后喷射C25的早强混凝土。

井壁网喷格栅钢架的布置方式为：锁口圈梁下7m范围内除密排6榀外其余按0.75m/榀、锁口圈梁下7m以下除密排5榀外其余按0.5m/榀，连接钢筋采用C22螺纹钢，初期支护纵向连接筋每榀设置，单长85cm，全断面设置内外双层均匀布置，环向间距0.5m，钢筋网每榀全断面设φ8钢筋网（350mm厚的设置单层、400mm厚的设置双层），网格间距为150mm×150mm。

如图9-10所示，竖井网喷格栅钢架其俯视图为圆环结构，其由Ⅰ型单元、Ⅱ型单元和Ⅲ型单元依次反复拼接构成，所述Ⅰ型单元、Ⅱ型单元和Ⅲ型单元均由上层两根水平筋和下层两根水平筋形成的正方形结构，在正方形的外轮廓缠绕有环形筋，上层两根水平筋和下层两根水平筋之间分别焊接有“之”字筋，上层两根水平筋之间焊接有月牙形连接筋，同理，下层两根水平筋之间焊接有月牙形连接筋。

待竖井开挖至井下11m处进行横通道开挖施做，横通道开挖之前布置大棚管，根据图纸进行放线定位，相邻两个管棚的夹角控制在1°～2°之间，其施工过程为：

（1）首先在竖井结构施工至地面以下11m时，停止竖井开挖并对现状竖井底进行部分封底，接着在搭设测量定位平台后，对大管棚及超前小导管在竖井壁上的对应位置进行定位，定位完成后在用水钻进行钻孔来标定大管棚及超前小导管打设位置；

（2）按照设计位置和角度钻大于棚管直径的引导孔，然后利用钻机的冲击和推力，将安有工作管头的大管棚沿引导孔钻进，接长棚管，直至孔底；超前小导管则采用风镐顶入土；

（3）大管棚及超前小导管搭设验收合格后，对大管棚及超前小导管进行注浆处理，每根管内和管棚孔内浆液注满，则注浆才可结束。

上述过程中，喷射混凝土作业在满足《锚杆喷射混凝土支护规范》有关规定的基础上，采用以下技术措施：

喷射混凝土分层进行，一次喷射厚度根据喷射部位和设计厚度而定，拱部宜为60～100mm㎝，边墙为80～150mm。后喷一层应在先喷一层凝固后进行，若终凝后或间隔一小时后喷射，喷锚面用风、水清洗干净。喷射前应当先检查基面的尺寸是否侵线。喷射总厚度不得小于初衬设计要求的厚度，并要保证二衬的厚度与防水施工的厚度。

③.喷射混凝土喷头垂直受喷面，喷头距受喷面距离以1.0米～1.5米为宜。喷头运行轨迹为螺旋状，使受喷层均匀、密实。

④.喷射混凝土作业应保持供料均匀、喷射连续，喷射头的风压应控制在0.1Mpa左右。

⑤.正常情况采用湿喷工艺，混凝土的回弹量边墙应控制在不大于15%，顶部、拱部不大于25%。

⑥.喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护；养护时间不得少于14天。

上述过程中回填注浆施工注意事项：

① 注浆浆液选择及配合比

背后注浆常采用水泥砂浆，其配比为：水灰比=0.5～1.0，灰砂比=1∶2～1：2.5。

② 注浆设备及压力

初支回填注浆采用砂浆泵，回填注浆压力不宜过高，只要能克服管道阻力、初期支护间空隙阻力即可，压力过高易引起初期支护变形。水泥砂浆注浆压力为0.2～0.6MPa。

③ 注浆施工

a、注浆之前，清理注浆孔，安装好注浆管，保证其畅通；

b、注浆必须连续作业，不得任意停泵，以防浆液沉淀，堵塞管路，影响注浆效果；

c、注浆顺序

注浆应由低处向高处，由无水处向有水处依次压注，以利于充填密实，避免浆液被水稀释离析。

d、注浆时，必须严格控制注浆压力，以防大量跑浆或使结构产生裂缝；

e、注浆结束标准

当注浆压力稳定上升，达到设计压力并持续稳定10分钟，不进浆或进浆量很少时，即可停止注浆，进行封孔作业；

f、停浆后，立即关闭孔口阀门，然后拆除和清洗管路，待浆液初凝后，再拆卸注浆管；

g、为了确实地保证注入浆液质量和数量，必须保管好全部证明书及测量数据等，并根据注浆情况，及时跟踪、变更施工参数。

Claims (7)

1.一种隧道竖井的开挖方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：施工准备：放样定位竖井的中心位置，根据中心点标记出竖井的开挖范围，采用人工挖探槽的形式进行超前探测，探槽开挖完确认无管线且降水施工达到设计要求；

步骤S2：锁口圈梁基坑开挖：锁口圈梁基坑采用机械开挖，待机械开挖至距离设计高程20cm时采用人工开挖整平，待锁口圈梁开挖完成后采用5cm的C15混凝土进行底部垫层作为初期支护；

步骤S3：安装基坑挡墙：绑扎锁口圈梁钢筋，在钢筋绑扎后，预埋井架支撑梁及井架基础、栈桥的地脚螺栓，预留竖井网喷格栅钢架竖向连接筋，环向间距内外交错0.5一根，内外侧梅花形布置；并拼装模板，对锁口圈梁喷射C30早强混凝土封闭；

步骤S4：搭建龙门架；

步骤S5：竖井井身开挖：按照对角开挖的方式进行开挖，并采用龙门架进行提土，开挖进尺≤0.75m；开挖过程中，沿竖井井身开挖轮廓线环向架设竖井初支结构，所述竖井初支结构包括沿着环面打设Φ42竖井锚管，安装网片以及竖井网喷格栅钢架，并喷射C25早强混凝土，通过锚管注浆对土层进行加固，待达到设计强度后，进行下一轮开挖；开挖至距离锁口圈梁7m范围内沿着竖井开挖轮廓等间距密排6榀竖井网喷格栅钢架，锁口圈梁下7m以下按照0.75m/榀安装竖井网喷格栅钢架；

步骤S6：重复上述步骤S5开挖循环，开挖深度达到11m后，施做横通道大管棚，并进行横通道开挖；

步骤S7：重复上述步骤S5直至开挖至设计坑底标高，在竖井底面采用Ⅰ16工字钢按0.5m的间距水平布置并与井壁格栅钢架连接；开挖竖井横断面南北向宽5.0m，东西向长6.5m，井深22.4m；

步骤S8：待横通道初支护结构完成后，进行正线隧道大管棚施工，并施做加强环梁和管棚套拱；

在上述步骤S4中，所述龙门架沿着锁口圈梁基坑轮廓搭建，所述龙门架包括多组同轴且等间距设置的门型框架以及设置于其上方的龙门架顶棚，多组所述门型框架内部沿其竖向设置有土仓钢架，每组门型框架均包括并列设置的第一立柱和第二立柱，所述第一立柱和第二立柱的底部分别设置于立柱基础座上，所述第一立柱和第二立柱的上端通过肋板与第一横梁连接，第一立柱和第二立柱之间设置有第二横梁，所述第一立柱和第二立柱上设置有电弧炉检修平台，所述电弧炉检修平台位于远离锁口圈梁基坑的门型框架上，在第一横梁与第二横梁之间设置有相互对称的两根第一门框角撑，在第一立柱和第二立柱与第一横梁之间设置有相互对称的两根第二门框角撑，所述第一横梁的下端面中心位置设置有竖向延伸的行走梁，所述行走梁的两侧分别设置有电弧炉，所述第一横梁的上端面与龙门架顶棚之间设置有多根连接梁。

2.根据权利要求1所述的一种隧道竖井的开挖方法，其特征在于，在上述步骤S3中，绑扎锁口圈梁钢筋的具体过程为：锁扣圈梁钢筋包括主筋、箍筋和拉筋，所述主筋采用22根C22、14根C18均匀布置以及挡墙C18@250的钢筋，采用焊接的方式进行搭接，其焊接方式为单面焊10dm，相邻接头错开35dm，同一断面接头率≤50％；所述箍筋的长边排布到主筋的外侧，其短边排布到主筋的内侧，相邻两个箍筋的开口方向错开布置，所述拉筋采用φ8钢筋，拉钩平直段长度为320mm、弯曲段长度80mm，弯钩角度为135°，梅花型布置间距为每250*250mm，并绑扎牢固。

3.根据权利要求1所述的一种隧道竖井的开挖方法，其特征在于，相邻两个第一立柱之间和相邻两个第二立柱之间均设置有第三横梁、第四横梁和剪刀撑，所述剪刀撑设置于第三横梁和第四横梁之间，所述剪刀撑包括第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆和第二连接杆之间通过连接组件连接；

所述连接组件包括第一旋转圆盘和第二旋转圆盘，所述第一旋转圆盘上设置有圆轴且位于第一旋转圆盘的中心位置，所述圆轴上设置有内孔，所述内孔内设置有固定螺母，所述固定螺母与第二旋转圆盘之间设置有垫圈，所述第一旋转圆盘的相对两侧设置有第一弧形连接板，两个相互对称的第一弧形连接板外侧面均设置有第一固定轴，所述第一弧形连接板的自由端设置有朝向圆轴方向延伸的第一迂回部，所述第二旋转圆盘位于第一迂回部与第一旋转圆盘之间，所述第二旋转圆盘上设置有圆轴相配合的中心穿孔，所述第二旋转圆盘的相对两侧设置有第二弧形连接板，两个相互对称的第二弧形连接板外侧面均设置有第二固定轴，所述第二弧形连接板的自由端设置有朝向中心穿孔方向第二迂回部；相邻的第一弧形连接板和第二弧形连接板之间的夹角为60°-120°。

4.根据权利要求3所述的一种隧道竖井的开挖方法，其特征在于，所述第一连接杆包括两根第一连接杆单元，两根第一连接杆单元的端部分别套设在第一旋转圆盘上的两个第一固定轴上；所述第二连接杆包括两根第二连接杆单元，两根第二连接杆单元的端部分别套设在第二旋转圆盘上的两个第二固定轴上。

5.根据权利要求1所述的一种隧道竖井的开挖方法，其特征在于，所述立柱基础座上端面设置有预埋钢板，所述预埋钢板上设置固定孔，所述固定孔延伸至立柱基础座内，所述第一立柱和第二立柱底部均插入固定孔内，所述预埋钢板与第一立柱和第二立柱之间均通过两组对称设置的肋板进行固定。

6.根据权利要求1所述的一种隧道竖井的开挖方法，其特征在于，在上述步骤S5中，所述竖井锚管采用Ф42×3.5mm热轧钢管加工而成，其管长为4m-5m，所述竖井锚管前端为锥形，其末端焊Ф6.5环形铁箍，采用风镐顶入土体，顶入长度不小于管长的90％，所述竖井锚管环向间距800mm，纵向间距同竖井网喷格栅钢架间距。

7.根据权利要求1所述的一种隧道竖井的开挖方法，其特征在于，在上述步骤S6中，横通道大管棚的施工过程为：

(1)首先在竖井结构施工至地面以下11m时，停止竖井开挖并对现状竖井底进行部分封底，接着在搭设测量定位平台后，对大管棚及超前小导管在竖井壁上的对应位置进行定位，定位完成后在用水钻进行钻孔来标定大管棚及超前小导管打设位置；

(2)按照设计位置和角度钻大于棚管直径的引导孔，然后利用钻机的冲击和推力，将安有工作管头的大管棚沿引导孔钻进，接长棚管，直至孔底；超前小导管则采用风镐顶入土；

(3)大管棚及超前小导管搭设验收合格后，对大管棚及超前小导管进行注浆处理，每根管内和管棚孔内浆液注满，则注浆才可结束。

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