竖井对所有类型隧道的施工和作业均十分重要,且必须平衡土、水和岩压力。


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  • Cut and Cover Tunnelling / 明 挖 回 填 隧 道
  • soft ground tunnelling / 软 土 隧 道 施 工
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竖井对所有类型隧道的施工和作业均十分重要。所有类型的隧道均能通过竖井从地面进入隧道,包括让乘客进入公共交通和地铁隧道。在废水隧道中为跌流式竖井,在供水隧道中为上行和下行竖井,在防洪隧道和大坝中是入口和出口结构。竖井还为高速公路、公共交通和火车隧道通风。

为提高结构效率,竖井的横截面通常呈圆形或椭圆形,但更复杂的几何形态可能更适合特定的竖井。竖井的目的是在施工及使用期间抵抗旁压力,包括水、土和岩压力等。

 

平衡土、水和岩压力

无压地下水环境中的水压力假设随深度线性变化。但此规则在竖井穿透承压含水层时并不适用。与之类似,土压力通常也是假设随深度线性变化,但对于土壤中的深竖井通常会假设存在一个极限压力。竖井设计的岩压力以一种岩压力为基础发展而来。

土和水压力假设沿竖井边界均匀分布,而岩压力可能有所不同。均匀的土和水压力对竖井衬砌带来均匀的压缩力。围绕竖井边界的可变岩石荷载会导致竖井衬砌内部出现弯矩。与荷载偏心率有关的次弯矩通常假设存在于土层中建造的竖井。

岩层中挖掘的竖井在施工期间会得到岩体加固和岩体表面保护的支护,其形式为焊接钢丝面或喷浆混凝土。这种施工支护通常假设无法提供永久性的支护。如果岩体加固安装有双重防蚀保护,则可以视为永久性支护,且竖井终衬的设计仅须考虑水压力。但是,双重防蚀岩体加固的安装会拖延挖掘进度,也可能增加总体施工成本。


 

竖井施工

通常会采利用常规凿井方法,从地面往下建造竖井。但是,在岩层隧道掘进项目中,非主要施工入口的竖井可采用天井钻进技术建造。在天井掘进过程中会从地面钻出一个直达隧道深度的小型导向孔。然后使用绞孔钻头将竖井掘至最深。 

施工期间会采用大量的方法支护在土壤中挖掘的竖井。某些支护系统会在挖掘开始前就预先在地面安装备好。其他的则与挖掘工作同步安装。

 

支护竖井施工 

某些形式的支护会在挖掘开始前就预先在地面安装备好,包括钢板桩、泥浆墙、喷浆壁、咬合桩和地层冻结。其它管片衬砌支护系统会与挖掘工作同步安装,包括钢衬板、延性铁管片和预制混凝土管片。

混合式的挖掘支护是支挡桩及挡土层。在这种方法中会在挖掘开始前预先在安装支档桩,然后在挖掘开始时同时安装木料或混凝土挡土层。在采用管片衬砌或支挡桩及挡土层方法时,通常需要进行降水。

对于某些竖井应用,延性铁管片和预制混凝土管片可用作终衬。当采用其它挖掘支护方法时,通常需要现浇混凝土终衬。在某些情况下,喷射混凝土衬砌可替代现浇混凝土衬砌。


科进参与的项目 

在美国华盛顿特区,科进是第一街隧道(FST)的设计建设团队的一员,为清洁河流项目建造一条防洪雨水储存隧道。在暴雨期间,第一街隧道那2,800英尺的隧道和4根竖井将储存多达800万加仑的混合下水道滥流(CSO)流量。暴雨平息后,利用一个位于罗德岛大道的水泵站将暴雨积水抽回至浅层排水系统。此项目采用集中冷冻厂为竖井和硐室的挖掘建造支护,而硐室到隧道的交汇点则是重中之重。沿一条后巷建造水渠为三个卫星站提供盐水。