CN116892393A - 一种置换核心土开挖竖井的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种置换核心土开挖竖井的施工方法,采用倒挂井壁法施工竖井，每层土方分两次开挖完成，先开挖半断面土方，喷射3mm~5mm素混，挂钢筋网片，支立半断面I18工字钢钢架，焊接竖向连接筋，挂钢筋网片，喷射混凝土；然后开挖另一半断面土方，施工另一半竖井初期支护，使竖井初支封闭成环，然后开挖下一层土方，进入下一循环，杂填土范围内每层土方开挖进尺为0.5m，进入中风化石灰岩后每层土方开挖进尺为1m；竖井开挖至基底后应及时绑扎底板钢筋浇筑底板混凝土。通过本发明的技术方案，加快施工进度，缩短了施工工期，提高了施工效率；机械化程度高，减少了人工，降低操作人员的劳动强度；避免了***方法对周边环境的重大影响。

Description

一种置换核心土开挖竖井的施工方法

技术领域

本发明涉及竖井开挖技术领域，具体而言，特别涉及一种置换核心土开挖竖井的施工方法。

背景技术

随着地下工程深入研究及应用，竖井应用范围越来越广。传统竖井施工中采用的是普通凿井法，这种方法开挖土速度慢，机械化程度低，施工人员安全性风险大，施工成本高。高度机械化和智能化的竖井掘进机是一种发展趋势，可实现井下无人化施工，智能操作和监控，施工精度高，施工速度快。

现有技术中，在地质条件为中硬岩的条件下，郊外工程可使用***手段，但是市区，交通繁忙临近重要建筑物，此方法严重受限；普通的凿岩法，施工效率太低，严重制约工程进度。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种置换核心土开挖竖井的施工方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种置换核心土开挖竖井的施工方法，具体包括以下步骤:

步骤S1:在钻孔取芯处测量放线,采用中联ZR420旋挖机在工作井开挖范围钻孔取芯,在钻孔取芯处回填原碎石；

步骤S2：施做锁口圈梁: 锁口圈梁施工包括测量放线、土方开挖、钢筋绑扎、立模支撑以及混凝土浇筑工序；锁口圈梁基坑长9.5m，宽7.5m，采用人工配合挖机进行开挖，开挖深度至锁口圈梁底标高以下100mm处；

步骤S3：汽车吊安装吊斗提升出渣；

步骤S4：锁口圈梁混凝土强度达到设计强度的70%后，则可开始井身开挖，采用倒挂井壁法施工竖井，每层土方分两次开挖完成，先开挖半断面土方，喷射3mm~5mm素混，挂钢筋网片，支立半断面I18工字钢钢架，焊接竖向连接筋，挂钢筋网片，喷射混凝土；然后开挖另一半断面土方，施工另一半竖井初期支护，使竖井初支封闭成环，然后开挖下一层土方，进入下一循环，杂填土范围内每层土方开挖进尺为0.5m，进入中风化石灰岩后每层土方开挖进尺为1m；竖井开挖至基底后应及时绑扎底板钢筋浇筑底板混凝土；

步骤S5：竖井破马头门施工：向下开挖至马头门拱部前，加密三榀钢架；继续向下开挖竖井，并在马头门破除范围内增加两道角撑，在竖井底部施工完成后，回填土至马头门施工作业处，在井壁上按着设计位置画出马头门开挖轮廓线，在顶部初支外轮廓线施作φ42，l=3m,t=3.25mm超前小导管注浆，间距400mm，待浆液凝固达到设计强度后，分段凿除马头门断面内井壁混凝土，按照先拱部、再侧墙、最后底板的顺序破除，井壁处架设第一榀钢架采用φ20连接筋与竖井井壁切割后钢架可靠焊接后，开挖暗挖隧道；

步骤S6：竖井出土及运输，隧道内土方采用电动三轮车2.3*1.1*1运输，运到竖井口由汽车吊+1.2*1*0.8m的吊斗提升出渣；

作为优选方案，步骤S2中的立模支撑模板采用竹胶板，支撑采用满堂红脚手架支撑体系，混凝土浇注高度为1.3米，横向立杆间距0.6m，模板后采用钢管横向撑。

作为优选方案，步骤S2中的混凝土浇筑：锁口圈混凝土一次性浇注完成；浇筑混凝土时，将预留钢格栅连接筋，以保证井身开挖；预埋φ42mm钢管；混凝土浇注采用5cm振捣棒进行振捣；锁口圈浇注一次完成，分层浇注，每层浇筑厚度控制在300mm～500mm，两侧混凝土浇注面高差不超过0.5米。

作为优选方案，步骤S4中的I18工字钢钢架之间用φ20纵向连接筋焊接在一起，连接筋环向间距1m；竖井开挖时在钢架的各连接处预留连接板凹槽，初喷砼时，在凹槽处打入木楔；钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应每隔2m用砼预制块楔紧，钢架背后用喷砼填充密实；钢架纵向连接采用钢筋，环向间距1m，内外交错呈梅花形布置；喷射砼分层进行，先从拱脚或墙角处由下向上喷射，。

作为优选方案，步骤S4中的竖向连接筋直接与工字钢钢架进行焊接为一体，竖向连接筋与工字钢钢架的主筋相交处的焊接。

作为优选方案，步骤S4中的钢筋网片采用Ⅰ级φ8钢筋焊制，钢筋网片随初喷面的起伏铺设，绑扎固定于先期施工的构件之上，再把钢筋片焊接成网，网片搭接长度为1～2个网格。

作为优选方案，步骤S4中喷射混凝土采用湿喷工艺喷射作业时,喷头宜垂直于受喷面,喷头距受喷面的距离为1.5～2.0m；喷头做连续、缓慢移动，使喷层厚度均匀，当岩面有较大凹洼时先将凹处喷平；喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不大于6m；分层喷射时，一次喷射厚度不小于40mm，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面；复喷混凝土的一次喷射厚度：拱部为50～100mm，侧壁为70～150mm。

进一步地，喷射混凝土的回弹率：侧壁不大于15%，拱部不大于25%。

作为优选方案，步骤S5中的马头门破除范围内增加两道角撑；马头门破除进暗挖隧道时应按步序分段对钢拱架进行切割，架设暗挖隧道一榀钢架，并与洞口截断的钢架焊接施工，保证可靠连接，并密排三榀钢架；钢架纵向连接筋加密，按环向0.5m布置。

本发明由于采用了以上技术方案，与现有技术相比使其具有以下有益效果：

1.加快施工进度，缩短了施工工期，提高了施工效率；

2.机械化程度高，减少了人工，降低操作人员的劳动强度；

3.避免了***方法对周边环境的重大影响。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的流程示意图；

图2为锁口圈梁施工流程图；

图3为锁口圈梁平面图；

图4为锁口圈梁模板支撑体系示意图；

图5为置换法施工示意图；

图6为马头门施工步序图；

图7为马头门处角撑布置图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合图1至图7对本发明的实施例的置换核心土开挖竖井的施工方法进行具体说明。

本发明提出了一种置换核心土开挖竖井的施工方法，具体包括以下步骤:

步骤S1: 如图1所示，在钻孔取芯处测量放线,采用中联ZR420旋挖机在工作井开挖范围钻孔取芯,在钻孔取芯处回填原碎石；

步骤S2：施做锁口圈梁: 如图2所示，锁口圈梁施工包括测量放线、土方开挖、钢筋绑扎、立模支撑以及混凝土浇筑工序；锁口圈梁基坑长9.5m，宽7.5m，采用人工配合挖机进行开挖，开挖深度至锁口圈梁底标高以下100mm处；开挖断面形式如图3。

如图4所示，立模支撑模板采用竹胶板，支撑采用满堂红脚手架支撑体系，受力体系以对撑为主要支撑反力，混凝土浇注高度为1.3米，横向立杆间距0.6m，模板后采用钢管横向撑，避免模板受力不均，支撑体系详见图锁口圈模板支撑体系示意图。

模板安装允许偏差见下表。

表1 模板安装允许偏差表

混凝土浇筑：锁口圈混凝土一次性浇注完成；浇筑混凝土时，将预留钢格栅连接筋，以保证井身开挖；预埋φ42mm钢管，以便焊接井口防护栏杆。混凝土浇注采用5cm振捣棒进行振捣，振捣遵从快插慢拔的原则；锁口圈浇注一次完成，分层浇注，每层浇筑厚度控制在300mm～500mm，层间尽量缩短时间，不得出现冷缝。浇注混凝土过程中，保证两侧混凝土浇注面高差不超过0.5米，避免偏差过大引起脚手架支撑体系整体偏移。

每一振点的振捣正常时间，应使混凝土表面呈现浮浆并不在下沉；当采用***式振捣器时，普通混凝土的振点移动间距，不宜大于振捣器作用半径的1.5倍，并应避免碰撞钢筋、模板、预埋件及防水板等，振捣器下沉混凝土的深度不应小于50mm。

步骤S3：汽车吊安装吊斗提升出渣；采用旋挖钻（中联ZR420，直径1000mm）钻孔取芯后，对孔洞进行临时回填，回填后，基坑边部及旋挖钻没有破除的地方，采用钻机配合小型破碎机破碎，每次土方开挖量不大，隧道内土方采用电动三轮车（2.3*1.1*1）运输，运到竖井口由汽车吊+1.2*1*0.8m的吊斗提升出渣，严防井口掉渣。

步骤S4：锁口圈梁混凝土强度达到设计强度的70%后，则可开始井身开挖，由于竖井开挖断面较小(7.5m×5.5m），且主要位于中风化石灰岩层中，岩石平均强度在75MPa左右，无法采用大型机械破除、***施工；为保证工期任务，本次采用旋挖钻（中联ZR420，直径1000mm）钻孔取芯后，对孔洞进行临时回填，回填后，基坑边部及旋挖钻没有破除的地方，采用钻机配合小型破碎机破碎，然后采用倒挂井壁法施工竖井，每层土方分两次开挖完成，先开挖半断面土方，喷射3mm~5mm素混，挂钢筋网片，支立半断面I18工字钢钢架，焊接竖向连接筋，挂钢筋网片，喷射混凝土；然后开挖另一半断面土方，施工另一半竖井初期支护，使竖井初支封闭成环，然后开挖下一层土方，进入下一循环，杂填土范围内每层土方开挖进尺为0.5m，进入中风化石灰岩后每层土方开挖进尺为1m；竖井开挖至基底后应及时绑扎底板钢筋浇筑底板混凝土；

I18工字钢钢架之间用φ20纵向连接筋焊接在一起，连接筋环向间距1m；为保证钢架位置安设准确，竖井开挖时在钢架的各连接处预留连接板凹槽，初喷砼时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板位置；钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应每隔2m用砼预制块楔紧，钢架背后用喷砼填充密实；钢架纵向连接采用钢筋，环向间距1m，内外交错呈梅花形布置；架立钢架后应尽快进行喷砼作业，以使钢架与喷砼共同受力。喷射砼分层进行，先从拱脚或墙角处由下向上喷射，防止上层喷射料虚掩拱脚（墙角）不密实，造成强度不够，拱脚（墙角）失稳。

竖向连接筋直接与工字钢钢架进行焊接为一体，竖向连接筋与工字钢钢架的主筋相交处的焊接。

钢筋网片采用Ⅰ级φ8钢筋焊制，在钢筋加工场内集中加工。先用钢筋调直机把钢筋调直，再截成钢筋条，钢筋网片尺寸根据拱架间距和网片之间搭接长度综合考虑确定。按图纸标定的位置挂设加工好的钢筋网片，钢筋网片随初喷面的起伏铺设，绑扎固定于先期施工的构件之上，再把钢筋片焊接成网，网片搭接长度为1～2个网格。

喷射混凝土采用湿喷工艺喷射作业时,喷头宜垂直于受喷面,喷头距受喷面的距离为1.5～2.0m；喷头做连续、缓慢移动，使喷层厚度均匀，当岩面有较大凹洼时先将凹处喷平；喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不大于6m；分层喷射时，一次喷射厚度不小于40mm，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面；复喷混凝土的一次喷射厚度：拱部为50～100mm，侧壁为70～150mm。喷射混凝土的回弹率：侧壁不大于15%，拱部不大于25%。

步骤S5：竖井破马头门施工：向下开挖至马头门拱部前，加密三榀钢架；继续向下开挖竖井，并在马头门破除范围内增加两道角撑，在竖井底部施工完成后，回填土至马头门施工作业处，在井壁上按着设计位置画出马头门开挖轮廓线，如图6所示，在顶部初支外轮廓线施作φ42，l=3m,t=3.25mm超前小导管注浆，间距400mm，待浆液凝固达到设计强度后，分段凿除马头门断面内井壁混凝土，按照先拱部、再侧墙、最后底板的顺序破除，井壁处架设第一榀钢架采用φ20连接筋与竖井井壁切割后钢架可靠焊接后，开挖暗挖隧道；

如图7所示，马头门破除范围内增加两道角撑；马头门破除进暗挖隧道时应按步序分段对钢拱架进行切割，架设暗挖隧道一榀钢架，并与洞口截断的钢架焊接施工，保证可靠连接，并密排三榀钢架；钢架纵向连接筋加密，按环向0.5m布置。

步骤S6：竖井出土及运输，隧道内土方采用电动三轮车2.3*1.1*1运输，运到竖井口由汽车吊+1.2*1*0.8m的吊斗提升出渣，严防井口掉渣；

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种置换核心土开挖竖井的施工方法，其特征在于,具体包括以下步骤:

步骤S1:在钻孔取芯处测量放线,采用中联ZR420旋挖机在工作井开挖范围钻孔取芯,在钻孔取芯处回填原碎石；

步骤S2：施做锁口圈梁: 锁口圈梁施工包括测量放线、土方开挖、钢筋绑扎、立模支撑以及混凝土浇筑工序；锁口圈梁基坑长9.5m，宽7.5m，采用人工配合挖机进行开挖，开挖深度至锁口圈梁底标高以下100mm处；

步骤S3：汽车吊安装吊斗提升出渣；

步骤S4：锁口圈梁混凝土强度达到设计强度的70%后，则可开始井身开挖，采用倒挂井壁法施工竖井，每层土方分两次开挖完成，先开挖半断面土方，喷射3mm~5mm素混，挂钢筋网片，支立半断面I18工字钢钢架，焊接竖向连接筋，挂钢筋网片，喷射混凝土；然后开挖另一半断面土方，施工另一半竖井初期支护，使竖井初支封闭成环，然后开挖下一层土方，进入下一循环，杂填土范围内每层土方开挖进尺为0.5m，进入中风化石灰岩后每层土方开挖进尺为1m；竖井开挖至基底后应及时绑扎底板钢筋浇筑底板混凝土；

步骤S5：竖井破马头门施工：向下开挖至马头门拱部前，加密三榀钢架；继续向下开挖竖井，并在马头门破除范围内增加两道角撑，在竖井底部施工完成后，回填土至马头门施工作业处，在井壁上按着设计位置画出马头门开挖轮廓线，在顶部初支外轮廓线施作φ42，l=3m,t=3.25mm超前小导管注浆，间距400mm，待浆液凝固达到设计强度后，分段凿除马头门断面内井壁混凝土，按照先拱部、再侧墙、最后底板的顺序破除，井壁处架设第一榀钢架采用φ20连接筋与竖井井壁切割后钢架可靠焊接后，开挖暗挖隧道；

步骤S6：竖井出土及运输，隧道内土方采用电动三轮车2.3*1.1*1运输，运到竖井口由汽车吊+1.2*1*0.8m的吊斗提升出渣。

2.根据权利要求1所述的一种置换核心土开挖竖井的施工方法,其特征在于,所述步骤S2中的立模支撑模板采用竹胶板，支撑采用满堂红脚手架支撑体系，混凝土浇注高度为1.3米，横向立杆间距0.6m，模板后采用钢管横向撑。

3.根据权利要求1所述的一种置换核心土开挖竖井的施工方法,其特征在于,所述步骤S2中的混凝土浇筑：锁口圈混凝土一次性浇注完成；浇筑混凝土时，将预留钢格栅连接筋，以保证井身开挖；预埋φ42mm钢管；混凝土浇注采用5cm振捣棒进行振捣；锁口圈浇注一次完成，分层浇注，每层浇筑厚度控制在300mm～500mm，两侧混凝土浇注面高差不超过0.5米。

4.根据权利要求1所述的一种置换核心土开挖竖井的施工方法,其特征在于,所述步骤S4中的I18工字钢钢架之间用φ20纵向连接筋焊接在一起，连接筋环向间距1m；竖井开挖时在钢架的各连接处预留连接板凹槽，初喷砼时，在凹槽处打入木楔；钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应每隔2m用砼预制块楔紧，钢架背后用喷砼填充密实；钢架纵向连接采用钢筋，环向间距1m，内外交错呈梅花形布置；喷射砼分层进行，先从拱脚或墙角处由下向上喷射，。

5.根据权利要求1所述的一种置换核心土开挖竖井的施工方法,其特征在于,所述步骤S4中的竖向连接筋直接与工字钢钢架进行焊接为一体，竖向连接筋与工字钢钢架的主筋相交处的焊接。

6.根据权利要求1所述的一种置换核心土开挖竖井的施工方法,其特征在于,所述步骤S4中的钢筋网片采用Ⅰ级φ8钢筋焊制，钢筋网片随初喷面的起伏铺设，绑扎固定于先期施工的构件之上，再把钢筋片焊接成网，网片搭接长度为1～2个网格。

7.根据权利要求1所述的一种置换核心土开挖竖井的施工方法,其特征在于,所述步骤S4中喷射混凝土采用湿喷工艺喷射作业时,喷头宜垂直于受喷面,喷头距受喷面的距离为1.5～2.0m；喷头做连续、缓慢移动，使喷层厚度均匀，当岩面有较大凹洼时先将凹处喷平；喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不大于6m；分层喷射时，一次喷射厚度不小于40mm，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面；复喷混凝土的一次喷射厚度：拱部为50～100mm，侧壁为70～150mm。

8.根据权利要求7所述的一种置换核心土开挖竖井的施工方法,其特征在于,所述喷射混凝土的回弹率：侧壁不大于15%，拱部不大于25%。

9.根据权利要求1所述的一种置换核心土开挖竖井的施工方法,其特征在于,所述步骤S5中的马头门破除范围内增加两道角撑；马头门破除进暗挖隧道时应按步序分段对钢拱架进行切割，架设暗挖隧道一榀钢架，并与洞口截断的钢架焊接施工，保证可靠连接，并密排三榀钢架；钢架纵向连接筋加密，按环向0.5m布置。