竖井马头门开洞施工技术

竖井马头门开洞施工技术

摘要：大连地铁二号线207标东纬路车站1#施工竖井井深29.647m，马头门段地质为全风化辉绿岩，采用爆破+人工开挖施工。为加快施工进度，减少工序衔接时的互相干扰，节省成本，在地质条件允许的情况下，马头门处的格栅加工成异形格栅，省掉混凝土破除工作。竖井的施工也随横通道的施工进度而施工或停止，爆破施工的竖井不能一次开挖至井窝再施工马头门，受爆破冲击影响无法搭立作业平台。

关键词：竖井全风化辉绿岩爆破异形格栅监测

一.工程简介

1号竖井平面开挖尺寸为13.2m×6m，井深29.647m，竖井马头门段地质情况设计为全风化辉绿岩。

二. 施工工艺及方法

1．现场地质情况：

根据竖井开挖情况可以看到，竖井马头门实际穿越岩层拱部是全风化辉绿岩，下部岩层为强风化辉绿岩，遇水不稳定，且地下水较丰富，西侧拱墙有多处渗水点。

2．施工工艺流程见图2-1所示

3．施工准备：

3.1施工测量

3.1.1 平面控制测量

为满足现场施工需要，严格的按四等导线测量规范增设导线点，并在施工竖井处适当位置增设精密导线和精密水准点。将新增设的控制点与地面首级控制网进行了联测。确保竖井的设计位置在多方控制中。井口平面位置根据图纸尺寸，采用极坐标法逐点定出。并用相邻控制进行检校，各部尺寸、误差在规范允许内方可施工。竖井施工中，主要依靠井口十字线控制各部尺寸，高程采用钢尺悬吊法。当竖井挖深至马头门设计标高时，马头门施工测量利用竖井十字线，采用串线法控制马头门中线。

3.1.2竖井定向控制联系测量

竖井施工完成到设计标高时，根据现场的实际情况和现有的仪器设备，采用投点仪投点。如图3.1.2所示

为了提高校点精度，在竖井口长边对角适当位置设置投点P1、P2点。然后利用地面上的控制网进行联测，将测量数据进行平差后。计算出P1、P2各点坐标，（或用前方交会法定出P1、P2各点），将P1、P2点投在井下的投点板上。为了检校投点精度，在井上作两次投点，投在投点板上的P1′、P2′、P1″P2″点，然后将全站仪架设在P1′、P2″点上。观测通道内设置的P3、P4。

采用全圆法观测各个角度、距离，平差后计算出各点的坐标，以此作为通道暗挖控制的定向边。（P3～P4）

3.1.3水准测量

利用地面上的二等水准点高程，用精密水准仪往返测到施工现场，然后用两台精密水准仪分别架设在井上、井下附近适当的位置。用检定过的钢尺挂检定过重量的重锤。传递高程时，每次独自观测三个测回，每次测回变动仪器高度，三测回测得地上、地下水准的高程，误差小于3mm，三测回测定的高差进行温度、尺长改正。作为最后测量的结果。通道高程测量如图3.1.3所示。

3.2格栅加工

3.2.1异形格栅加工

在竖井标高施做到马头门前,首先加工竖井与马头门交叉处竖井异形格栅，如图3.2.1所示

3.2.2竖井马头门格栅加工

马头门段格栅加工以方便施工为原则，马头门开挖尺寸宽10.3m、高20.415m，根据围岩情况和施工安全角度考虑，采用8步开挖法进行开挖施工，格栅加工以适用于8步开挖进行分段加工。

4．施工方法：

4.1施工要点

1．竖井马头门处异形格栅锁脚加强，加强锚管施做按超前小导管打设，这样施做的Φ42锁脚锚管同时也可启到超前小导管的作用；竖井异形格栅间加密连接筋，并对马头门开挖轮廓线范围进行初喷5cmC20喷射砼。

2．在竖井标高施工到要马头门上台阶标高时，采取在马头门开挖轮廓范围内采取竖井开挖外插（目的：在施做加强格栅时，不需放炮，局部欠挖处仅需风镐处理即可立架，从而减少了二次爆破对围岩的扰动。），实现提前进洞施工，同时沿开挖轮廓线施做拱部超前小导管；当施工到上台阶底标高时，施做开口加强框（并排架三榀加大格栅），且保证加强框格栅与竖井异形格栅穿插焊接牢固。

3．开挖进尺严格控制在1.0m以内，并及时按间距设计0.5m架立格栅和相应临时横撑。

4．预埋好监控量测点，及时量测，及时做好数据分析，发现数据有异常情况及时采取补救措施，并改变以后相应支护参数。

4.2施工流程

马头门开洞施工应遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。

1．超前支护

竖井开挖过程中已沿拱部将超前Φ42钢管长L=3.0m、环向间距为30cm的小导管施做完成，在开挖前对超前小导管进行注浆，浆液采用1：1水泥浆，注浆终压0.3~0.7MPa。

2．修整成洞面，架立加强护拱

对洞口用风镐修整，并排架立三榀格栅，且与竖井异形格栅焊接牢固，洞口并排架立的三榀格栅形成进洞加强拱。

3．马头门开挖支护

开挖采用8步开挖法施工，开挖进尺按0.8～1.0m掘进，并及时按设计架立格栅和施做相应临时横撑，1部掘进15m后用素喷砼封闭掌子面后转换到竖井开

挖，当开挖到2部底标高时，再进行2部施工，同理进行下一部施工，即马头门开挖支护成环，最后施做井窝。见开挖施工布置图4-2。

5．监控量测

监控量测紧跟开挖面实施，及时施测、及时反馈，并跟据反馈结果及时调整支护参数与预留变形量，保证施工安全与结构稳定。

5.1监测项目与方法见表5-1。

5.2监测的基本要求

1．观测工作做到观测及时、数据真实可靠。

2．超过预警值的情况发生应即上报并采取补救措施。

3．做好完整的观测记录、形象图表、曲线和观测报告。

4．施工过程中地面沉降的控制应保证相邻建筑物、管线等不受损害不影响安全使用，最大地面沉降值控制在30 mm之内。

5．施工中隧道围岩最大相对位移值小于0.15～0.50％。

6．施工中确保周围各类管线、市政道路等的变形错位控制在设计允许范围内；周边建筑物、构筑物保证沉降、倾斜、差异沉降均控制在规定范围内，避免地表出现裂缝。

三. 马头门施工安全措施总结

1．马头门施工前必须确保加强环梁施作完毕且砼强度达到设计要求。

2．马头门分步开挖时，临时作业平台必须搭设平稳牢固，满铺木板，且木板固定牢固，形成一个整体。作业平台临空侧设置1.2m高的护栏和20cm高的踢脚挡板。护栏用密目网封闭；作业通道应保持畅通，

宽度不得小于1.2m，护栏应牢固有密目网。