浅谈城际铁路超深圆形工作井开挖阶段上下通道施工技术

浅谈城际铁路超深圆形工作井开挖阶段上下通道施工技术

乌志猛 ,刘自强

单位：中国葛洲坝集团市政工程有限公司省市：湖北省宜昌市邮编：443000

（Discussion on the construction technology of upper and lower passages in the excavation stage of ultra-deep circular working shaft of intercity railway）

摘要：随着粤港澳大湾区建设发展，城市地下工程建设规模越来越大，基坑向着超深方向发展。相比于常规矩形基坑支撑体系，圆形工作井采用内环梁支撑，无横向贯通支撑，并且具有内环梁自身结构尺寸大的特点。鉴于该种情况，基坑开挖阶段上下通道设置具有加固难度大、悬挑距离远的弊端。因此，施工过程如何进行上下通道设置是超深圆形工作井施工能否顺利进行的关键。

关键词：超深圆形工作井；上下通道设置；加固方式；施工要点

1 工程概况

深圳机场至大亚湾城际深圳机场至坪山段工程是粤港澳大湾区城际铁路网的重要组成部分，线路全长69.2公里，采用全地下敷设方式。深大城际石龙区间1#工作井及出碴井位于深圳市龙华区，作为石龙区间四台盾构始发工作井。

石龙区间1#工作井为圆形工作井，工作井基坑内径36m，深约63.7m，围护结构均采用800mm厚吊脚地下连续墙+7道内环梁，内环梁结构断面尺寸为1.5m*1m。主体结构为地下三层结构，其中主体结构段高度24.02m，主体结构顶部设置锁口圈梁，锁口圈梁结构断面尺寸为2.5m*1.7m。工作井结构形式图见图1所示。

图1 工作井结构形式图

2总体施工方案

本工程工作井上下通道随基坑开挖同步进行施做。根据设计内环梁及锁口圈梁特点，上下通道需采取悬挑方式进行设置，综合内环梁及锁口圈梁结构尺寸、悬挑结构受力特性、经济性、安全性等多方面考虑，本工程基坑开挖阶段上下通道采取分两阶段错位进行安装，第一阶段由地面至主体结构锁口圈梁顶部，第二阶段由主体结构顶部至基坑底部。以分节段安装方式降低上下通道悬挑距离，确保结构稳定与安全，同时分别采取两种不同固定方式，以达到经济性目的。第一、二阶段上下通道安装如图2、图3所示。

图2 第一阶段安装示意图          图3 第二阶段安装示意图

3上下通道加固方式

3.1悬挑梁体系加固

本工程第一阶段上下通道采取工字钢悬挑，后压梁固定的方式进行加固。两道环梁之间设置斜向工字钢支撑，并焊接固定于下部环梁部位悬挑工字钢顶部。如图2所示。在环梁施工过程中，将φ25精轧螺纹钢预埋于环梁设计位置。待环梁达到设计强度后进行悬挑工字钢安装并采用小压梁进行悬挑工字钢固定。待施工全部完成后，工字钢及压梁等均可回收再利用。加固方式及部件如图4、图5、图6所示。

图4 加固示意图        图5 预埋件示意图      图6 压梁示意图

本工程第二阶段上下通道采取工字钢悬挑，工字钢后端部随逆作侧墙施做进行预埋。竖向斜撑需在逆作侧墙施做阶段预埋连接钢板，待竖向斜撑安装时与预埋钢板进行焊接固定。待施工全部施工完成后，拆除部分工字钢回收利用。

3.2梯笼与悬挑体系之间节点加固

上下梯笼于设计部位焊接固定件，固定件采用1cm厚钢板制作（根据结构验算可选用工字钢等代替），待梯笼安装就位后，将梯笼立柱固定件与悬挑梁框架体系进行焊接固定。固定件及固定件位置如图6、图7所示。

图6 固定件示意图                      图7 固定件设置示意图

4施工要点

4.1预埋件安装

第一阶段上下通道需在冠梁、环梁预埋φ25精轧螺纹钢，预埋位置根据测量放样并参照附图5执行。精轧螺纹钢需高出悬挑工字钢上表面35cm，底部保护层12cm进行控制。预埋入环梁、冠梁精轧螺纹钢底部安装螺母及垫片（150*150*1cm钢板制作）。预埋件安装应顺直，不得产生倾斜，为保证混凝土浇筑过程中不发生位移，可采用钢筋进行“井字形”加固，严禁精轧螺纹钢与钢筋焊接加固。精轧螺纹钢加工需切割，严禁电焊等烧断。混凝土浇筑前，外漏部分精轧螺纹钢采用胶带或土工布等进行保护，防止粘黏混凝土。

第二阶段上下通道采取悬挑工字钢预埋方法，施工时需预埋深度及位置满足验算要求。

4.2施工工况选取

工况1：土方开挖及梯笼安装不涉及下一道环梁、逆作侧墙部位，如图8所示第二层、第三层、第五层、第六层、第八层、第九层等不涉及到下一道环梁等施工部位。

图8 工况1示意图

该工况下，待冠梁、环梁达到图纸及规范要求后，进行土石方开挖，开挖过程中预留梯笼部位土体，预留土体时注意梯笼每侧同步预留1-2m宽安装平台，并进行放坡。梯笼底节段底部应落在预留土石平台上，如开挖过程中预留土体存在误差，导致梯笼节段无法落至预留土体，可采取混凝土块、钢板加工垫块等方式进行填塞，严禁梯笼悬空。待开挖至1个标准节深度后，挖除预留土体并立即进行梯笼安装。

该工况下，人员可正常使用梯笼上下通行，上下通行人员数量严格按照梯笼产品说明或计算书要求执行。

工况2：土方开挖及梯笼安装涉及下一道环梁/内衬墙部位，如图9所示第四层、第七层等涉及到下一道环梁施工部位。

图9 工况2示意图

该工况下，梯笼下部不预留土体，待环梁施工完成后及时安装梯笼。

该工况下，梯笼悬空无支撑部位不允许人员上下通行，不允许通行部位如图9所示。允许通行部位同时上下人员不超过3人，不可通行区域采取临时上下爬梯通行。根据设计参数，临时上下爬梯按有效高度不小于6m进行考虑。

4.3上下通道安装

待悬挑体系及立柱焊接件加工安装完成后，进行梯笼节段拼装。节段拼装时应严格按照产品说明进行，立柱、步梯、平台防护网等等均应一次安装到位。待该节段梯笼拼装完成后，梯笼立柱焊接件与工字钢框架进行焊接，焊接质量应满足相关规范要求。

上下梯笼需于施工前做好筹划，根据工作井结构尺寸及后续工作安排，设置梯笼平面位置及各梯笼节段加固部位，确保平面位置合理，竖向位置准确，避免后续二次拆装。

5结束语

超深工作井随着城市的地下空间开发与利用，必然成为后续的发展主流趋势，如何解决圆形工作井施工阶段上下通道设置是施工的重中之重。本文通过工程实例加以说明，希望能够为类似工程提供一些可借鉴经验。鉴于各工程设计情况及梯笼、加固材料等选用不同，在进行上下通道设计时，需结合梯笼自身参数、所选加固材料参数、工程结构设计参数等进行详细验算后组织实施，本文仅限参考。

[作者简介]

乌志猛 男 中国葛洲坝集团市政工程有限公司 工程师 湖北宜昌市 443000

刘自强 男 中国葛洲坝集团市政工程有限公司 助理工程师 湖北宜昌市 443000