段建強(qiáng)

（山西路橋第五工程有限公司,山西 太原 030006）

0 引言

相較于現(xiàn)有豎井混凝土內(nèi)支撐現(xiàn)澆工藝，構(gòu)件采用預(yù)制廠集中生產(chǎn)的形式，后通過(guò)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)直接吊裝，施工效率提升顯著；同時(shí)采用預(yù)制生產(chǎn)安裝工藝，直接減少了大量的混凝土濕作業(yè)，直接帶來(lái)的好處就是減少對(duì)環(huán)境的污染以及施工成本的減少?？傮w而言此技術(shù)很好地解決了目前豎井開(kāi)挖施工工期長(zhǎng)的問(wèn)題，達(dá)到了節(jié)約工期、綠色施工的目標(biāo)，在國(guó)內(nèi)外同類研究成果中處于領(lǐng)先地位[1]。

1 豎井裝配式內(nèi)支撐施工技術(shù)

1.1 主要研究?jī)?nèi)容

（1）首先結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙利用BIM 技術(shù)對(duì)豎井內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行深化拆分，整環(huán)支撐結(jié)構(gòu)拆分為8 個(gè)預(yù)制塊，共涉及10 個(gè)節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)連接。根據(jù)BIM 導(dǎo)出的深化圖紙，預(yù)制廠進(jìn)行分塊預(yù)制，預(yù)制過(guò)程中需要進(jìn)行連接鋼板以及鋼筋接駁器預(yù)埋，便于后續(xù)腰梁節(jié)點(diǎn)處連接固定以及預(yù)應(yīng)力施加[2]。

（2）其次將制作好的成品預(yù)制塊進(jìn)行編號(hào)后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)等待安裝，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖一層安裝一層，安裝前需要提前在豎井底部沿內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)豎向投影位置澆筑一層3 cm厚度的混凝土墊層，便于后續(xù)預(yù)制塊移動(dòng)就位。預(yù)制塊現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)先安裝4 個(gè)角點(diǎn)，后安裝腰梁位置。全部吊裝就位后進(jìn)行節(jié)點(diǎn)間鋼筋連接并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加，全部節(jié)點(diǎn)連接完成后支模進(jìn)行混凝土澆筑，節(jié)點(diǎn)處混凝土采用比預(yù)制塊高一個(gè)標(biāo)號(hào)以上的混凝土進(jìn)行灌注。節(jié)點(diǎn)混凝土強(qiáng)度形成前采用上拉下托的方式對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)加固，腰梁上部采用花籃螺栓連接拉結(jié)固定，下部采用工字鋼焊接制作的三角托架支撐[3]。

1.2 技術(shù)創(chuàng)新性分析

（1）該技術(shù)適用于開(kāi)挖深度≥15 m 的混凝土結(jié)構(gòu)豎井內(nèi)支撐快速支護(hù)施工。創(chuàng)新采用BIM 技術(shù)對(duì)整環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)深化拆分，以預(yù)制裝配形式快速完成豎井混凝土內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)布設(shè)。

（2）預(yù)制塊節(jié)點(diǎn)處通過(guò)鋼筋、工字鋼、澆筑高強(qiáng)灌漿料進(jìn)行連接，同時(shí)采取上拉下托輔助措施對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行二次加固。

1.3 技術(shù)價(jià)值分析

1.3.1 經(jīng)濟(jì)價(jià)值的分析

傳統(tǒng)豎井混凝土內(nèi)支撐現(xiàn)澆工藝，施工一層內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)需要7 d 時(shí)間，施工完成需養(yǎng)護(hù)28 d 待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的100%后方可進(jìn)行下道工序施工，累計(jì)每層施工需要35 d。應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)，豎井混凝土內(nèi)支撐構(gòu)件采用提前預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)裝配安裝的方式，施工一層內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)僅需4~5 d 時(shí)間，施工效率提升超7 倍，現(xiàn)結(jié)合兩種不同工藝間涉及的人工、材料、設(shè)備以及工期進(jìn)行綜合分析累計(jì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益62 萬(wàn)元。

1.3.2 社會(huì)價(jià)值分析

該技術(shù)相較于現(xiàn)有豎井混凝土內(nèi)支撐現(xiàn)澆工藝，構(gòu)件采用預(yù)制廠集中生產(chǎn)的形式，后通過(guò)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)直接吊裝，施工效率提升顯著；同時(shí)采用預(yù)制生產(chǎn)安裝工藝，直接減少了大量的混凝土濕作業(yè)，直接帶來(lái)的好處就是減少對(duì)環(huán)境的污染以及施工成本的減少。總體而言該套工藝技術(shù)很好地解決了目前豎井開(kāi)挖施工工期長(zhǎng)的問(wèn)題，達(dá)到了節(jié)約工期、綠色施工的目標(biāo)，值得推廣應(yīng)用于類似工程施工。

2 豎井反井式非爆破開(kāi)挖施工技術(shù)

2.1 主要研究?jī)?nèi)容

（1）主要是改變了傳統(tǒng)自上而下全斷面開(kāi)挖、孔口出渣的施工方式，采用旋挖鉆機(jī)鉆孔形成的貫通式漏渣孔進(jìn)行開(kāi)挖渣土的運(yùn)輸以及洞內(nèi)通風(fēng)。貫通式漏渣孔自豎井開(kāi)挖面垂直與已完成開(kāi)挖的橫通道連通，開(kāi)挖渣土經(jīng)豎井開(kāi)挖面洞口直接輸送至橫通道底部，后采用挖掘機(jī)配合渣土車出渣。非出渣階段基于豎井底部與井口的氣壓差產(chǎn)生的煙囪效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。

（2）豎井開(kāi)挖采用非爆破式開(kāi)挖工藝，遇硬質(zhì)巖層結(jié)構(gòu)時(shí)，采用網(wǎng)格式分塊切割破碎法，施工前將豎井開(kāi)挖表面整平，后采用巖石切割機(jī)將開(kāi)挖面按要求進(jìn)行分塊切割，切割深度為0.3 m，分塊完成后再采用炮錘式挖機(jī)逐塊破碎，破碎塊最大直徑不得大于漏渣孔的1/3 直徑，破碎塊直接通過(guò)漏渣孔運(yùn)輸清理。分塊大小根據(jù)切割效率與機(jī)械破碎效率經(jīng)計(jì)算優(yōu)化得出最佳分塊尺寸，豎井開(kāi)挖所需時(shí)間最短。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新性分析

（1）該技術(shù)適用于斷面面積大于30 m2、深度不低于20 m、地層結(jié)構(gòu)為較硬巖且下部有出渣通道的城市豎井開(kāi)挖。針對(duì)硬質(zhì)巖層采用網(wǎng)格式分塊切割破碎法，通過(guò)實(shí)際切割效率與機(jī)械破碎效率比對(duì)不同分塊大小的總耗時(shí)，得出最佳分塊尺寸，有效地縮短了豎井破碎開(kāi)挖的時(shí)間。

（2）主要漏渣孔施工期間收集漏渣孔渣料和鉆進(jìn)時(shí)的鉆壓、鉆速及斜率等數(shù)據(jù)判斷相應(yīng)位置的地質(zhì)情況，綜合分析圍巖狀況和漏渣孔鉆進(jìn)的各項(xiàng)參數(shù)，為下一步的豎井開(kāi)挖設(shè)備選擇和開(kāi)挖作業(yè)提出指導(dǎo)意見(jiàn)和措施。

2.3 技術(shù)價(jià)值分析

豎井反井式非爆破開(kāi)挖施工技術(shù)難度主要在于對(duì)漏渣孔施工期間地質(zhì)進(jìn)行分析，判斷豎井的圍巖狀況及節(jié)理裂隙情況，為后續(xù)豎井開(kāi)挖設(shè)備的選擇提供指導(dǎo)。針對(duì)較硬巖層，首先根據(jù)巖層的硬度及節(jié)理裂隙情況，選用具有自動(dòng)調(diào)節(jié)沖擊頻率的設(shè)備，并控制破碎深度、動(dòng)態(tài)調(diào)整釬桿長(zhǎng)度和破碎點(diǎn)的間距；利用切割機(jī)進(jìn)行網(wǎng)格式分塊時(shí)依據(jù)切割效率與機(jī)械破碎效率進(jìn)行分塊尺寸優(yōu)化。

2.3.1 經(jīng)濟(jì)價(jià)值分析

該技術(shù)相較于傳統(tǒng)工法直接減少了渣土提升運(yùn)輸費(fèi)用，同時(shí)提升了施工工效，綜合人工、材料、設(shè)備機(jī)具及工期綜合分析如下：渣土提升運(yùn)輸費(fèi)用90 萬(wàn)元，豎井開(kāi)挖渣土需提升工程量約15 000 m3，綜合豎井深度考慮渣土提升單價(jià)為60 元/m3；減少通風(fēng)、排水設(shè)備的布設(shè)及耗能費(fèi)用20 萬(wàn)元；工期節(jié)約60 d，經(jīng)核算該工法通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益達(dá)110 萬(wàn)元。

2.3.2 社會(huì)價(jià)值分析

該技術(shù)利用漏渣孔實(shí)現(xiàn)豎井開(kāi)挖渣土的快速清理，大幅提高了豎井開(kāi)挖速度；同時(shí)針對(duì)豎井復(fù)雜巖層結(jié)構(gòu)，采用網(wǎng)格式分塊切割破碎法實(shí)現(xiàn)非爆破開(kāi)挖掘進(jìn)，有效減少了對(duì)施工場(chǎng)地周圍既有建筑物的擾動(dòng)，避免了周圍既有建筑物在施工期間出現(xiàn)沉降變形的問(wèn)題，同時(shí)還減少了爆破施工產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音。

3 工程實(shí)例應(yīng)用分析

某公路工程計(jì)劃工期2020 年9 月16 日至2022 年10 月30 日，共計(jì)25.5 個(gè)月。主要分項(xiàng)工程工期安排見(jiàn)表1~2。3 座隧道由3 個(gè)施工隊(duì)根據(jù)三座隧道的施工難易程度進(jìn)行施工。

表1 總體工期安排表

表2 主要工程數(shù)量表

（1）1 號(hào)隧道計(jì)劃由進(jìn)口開(kāi)始，按兩個(gè)作業(yè)面進(jìn)洞施工，在完成1 號(hào)隧道后，繼續(xù)掘進(jìn)2 號(hào)隧道進(jìn)口端左右洞各800 m 左右。施工任務(wù)安排見(jiàn)表3。

表3 1 號(hào)隧道實(shí)施表

（2）丁家灣2 號(hào)隧道計(jì)劃從出口端開(kāi)始，按兩個(gè)作業(yè)面進(jìn)洞施工，見(jiàn)表4。

表4 2 號(hào)隧道實(shí)施表

（3）3 號(hào)隧道計(jì)劃從進(jìn)口端開(kāi)始，按兩個(gè)作業(yè)面進(jìn)洞施工。見(jiàn)表5。

表5 3 號(hào)隧道實(shí)施表

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)技術(shù)應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。技術(shù)應(yīng)用過(guò)程順利，無(wú)任何問(wèn)題出現(xiàn)，很好地解決了目前豎井開(kāi)挖施工工期長(zhǎng)的問(wèn)題，達(dá)到了節(jié)約工期、綠色施工的目標(biāo)，值得推廣應(yīng)用于類似工程施工。