硬巖地層超深豎井“漏渣法”施工技術在城市軌道交通工程中的應用

廖建東

(中鐵隆工程集團有限公司，四川成都 610045)

豎井常見于水利水電工程、軌道交通工程中，其作用各有不同：在水利水電工程中主要有引水系統的豎井、調壓井、閘門井、出線井、通風井及交通井等；而在軌道交通工程中主要有通風井和疏散樓梯井；開挖方式也根據所處地質條件和周邊環境不同分為爆破開挖、機械開挖或人工開挖。豎井施工時其出渣方式有兩個方向：向上和向下。向上主要是利用吊車或龍門吊垂直提升；向下主要是利用渣土自身重力，下落至底部橫通道，然后再通過運輸設備運出。針對硬巖地層超深豎井，采用“漏渣法”施工技術，可保證施工安全，提高作業效率，節約工程成本。

1 “漏渣法”施工技術

1.1 工藝原理

“漏渣法”施工技術，其基本原理就是通過一定的措施為渣土下漏創造通道，讓渣土在重力的作用下自然下落至井底，然后再利用其他運輸工具運出。“漏渣法”施工示意圖見圖1。

1 井身；2 漏渣孔；3 出渣圖1 “漏渣法”施工示意

采用漏渣法施工豎井需具備以下幾個條件：

(1)需在豎井井身范圍內利用合適的機械設備鉆設一貫穿豎井本身的小孔作為漏渣的通道。

(2)有運輸通道聯通豎井底部，便于渣土外運。

(3)豎井底部需具備一定的儲渣空間，同時還要具備設備裝渣的作業空間。

1.2 工藝流程

“漏渣法”施工工藝流程見圖2。

圖2 “漏渣法”施工工藝流程

2 “漏渣法”施工操作要點

2.1 鉆漏渣孔

按照以下程序進行漏渣孔鉆設：

(1)進行場地硬化，保證旋挖鉆機擺設位置基礎牢固，提高鉆孔精度。

(2)采用5 mm厚鋼板制作鋼護筒(上部存在塌孔風險時適用)，直徑大于漏渣孔孔徑20 cm，鋼護筒底部坐落于基巖上，上部高于地面30 cm，垂直度偏差小于1 %，保證鉆頭在漏渣孔內能自由升降。

(3)漏渣孔位置選擇在豎井截面中心，方便挖掘機操作。漏渣孔根據豎井斷面大小選擇，根據井身尺寸，保證后期支護作業時安全，一般不宜超過井身短邊孔徑φ1/3(常選擇孔徑φ1.2～1.5 m)，測量定位后，采用精度高于1 %的旋挖鉆機鉆設漏渣孔，鉆設至橫通道拱頂以下約1.0 m位置，防止垂直度偏差造成漏渣孔與橫通道無法貫通。

2.2 井身鎖口施工

現場測量放樣，開挖鎖口圈梁溝槽，然后依次綁扎鋼筋，預埋初支豎向鋼筋及臨時上下樓梯預埋件，安裝模板，澆筑混凝土。井身鎖口施工見圖3。

圖3 井身鎖口施工(鋼筋綁扎)

2.3 橫通道開挖與支護

為避免旋挖鉆機卡鉆，漏渣孔鉆設完成后再從橫通道將橫通道與漏渣孔底部貫通。由于漏渣孔孔口與孔底平面位置存在一定偏差(與旋挖鉆機精度及孔深有關)，在橫通道開挖靠近漏渣孔孔底時采用風鉆鉆設φ50 mm探孔確定漏渣孔孔底位置，通常情況下漏渣孔與橫通道連通前，漏渣孔下部會積存地下水，也通過探孔排出。

橫通道采用鉆爆法開挖，開挖完成后及時支護，橫通道與漏渣孔連通最后一循環開挖時，控制炸藥用量，將漏渣孔孔口采用鋼板進行覆蓋，并在鋼板上壓重物，避免放炮時鋼板移動，同時，在放炮時，除橫通道警戒外，還需在漏渣孔附近地面進行警戒，避免放炮產生的沖擊波及飛石傷人。

2.4 井身爆破開挖

爆破孔間距不可超過孔徑1/2，否則易發生堵孔，宜控制在孔徑的1/3。

開挖班組根據測量放樣畫出的開挖輪廓線，采用手持風鉆鉆設φ42 mm炮眼，鉆設深度1.2 m，炮眼間距400 mm×400 mm，避免產生過大渣土堵塞漏渣孔，炮眼鉆設完成后用高壓風清孔，保證炮眼內無雜物，然后裝藥起爆。采用全斷面開挖法開挖豎井，直至豎井的底部與橫通道連通。井身爆破開挖見圖4。

圖4 井身爆破開挖(炮孔布設)

2.5 漏渣作業

豎井每循環開挖完成后，使用龍門吊(或吊車)將挖掘機(型號根據豎井大小選用)吊入豎井，將開挖渣土翻入漏渣孔。渣土由漏渣孔掉落至橫通道內，最后采用運渣車將渣土從橫通道運至棄渣場。漏渣作業見圖5。

圖5 漏渣作業

2.6 支護作業

每循環漏渣完成后，及時使用φ20 mm螺紋鋼焊接制作的100 mm×100 mm鋼筋網片對漏渣孔進行覆蓋，避免支護人員掉進漏渣孔。

豎井每循環開挖完成后及時根據施工方案進行支護。支護作業見圖6。

圖6 支護作業

3 堵孔疏通與防坍塌措施

3.1 堵孔疏通措施

漏渣時由于下部存渣空間受限或出渣不及時可能出現漏渣孔堵塞的情況，針對漏渣孔堵塞一般應清空下部渣土，視堵塞情況可采用以下兩種措施：

(1)堵塞情況不嚴重，可采用從上部澆水，浸濕孔內渣土及孔壁，減少渣土與孔壁間的摩擦力。

(2)堵塞較嚴重或澆水不能疏通時，可采用潛孔鉆在上部漏渣孔中部鉆設爆破孔，孔不能鉆穿堵塞體，保證留有0.5～1 m厚度。然后放入炸藥爆破，通過爆破震動起到疏通的效果。

3.2 貫通前防坍塌措施

豎井貫通前，隨著距離橫通道拱頂距離越來越小，出現坍塌的風險越來越高，為控制風險，應隨時保證橫通道存渣土高度至橫通道拱頂，降低貫通前坍塌的風險。此外，橫通道的初期支護應延伸至漏渣孔邊緣。

4 工程應用

4.1 應用情況

“漏渣法”施工技術于2016年起應用于重慶市軌道交通環線民安大道站，該站位于重慶市渝北區，拱頂埋深40～45 m，地質為砂質泥巖，地下水主要為基巖裂隙水，該站涉及豎井9個，其開挖斷面面積25.6～117 m2，深度35～75 m。以4號風亭組為例，深度75 m，斷面面積117 m2，循環進尺1.2 m，漏渣作業時間4 h，加上開挖及支護作業時間，基本保證1天1循環。

4.2 技術經濟對比

與傳統豎井開挖方式相比，采用“漏渣法”施工技術，具有以下優勢：

(1)出渣時無需單獨配備起吊設備，工效高，是垂直提升作業的2～3倍。

(2)垂直提升作業少，不存在豎向交叉作業，安全風險較低。

(3)出渣僅需機械操作，人工成本低。以開挖面積100 m2豎井為例，單循環(進尺1.2 m)可節省人工15個工日，節省直接費用約3 000元。

(4)漏渣孔可兼做臨時通風孔(煙囪效應)，改善洞內作業環境，減少壓入式通風壓力。

5 結束語

豎井作為城市軌道交通工程中的常見結構，一直以來都是項目管理所關注的重點，其施工快慢直接決定了后續主體工程是否能如期開竣工。同時，豎井因其自身深基坑的特點，決定了其施工的難度和危險性。本文針對重慶市軌道交通環線民安大道站施工中進行的豎井開挖工藝創新，不斷進行總結歸納，提煉出“漏渣法”施工技術，可作為類似工程的參考。