大直径盾构隧道穿越圆形风井施工技术研究与应用

在国外，圆形深基坑工程主要应用于排水隧道中，如日本排水隧道、墨西哥东部排污隧道及芝加哥排水隧道竖井工程。国内在输水隧道、电力隧道、大桥锚锭基础等工程中应用了圆形竖井，深度一般不超过40m。轨道交通车站端头井、越江隧道因空间使用要求，大多采用矩形布置。圆形竖井和矩形竖井在相同开挖深度下，圆井地墙厚度和深度均明显小于矩形竖井，30m直径的圆形竖井插入比大多在0.5左右。典型案例见表1-3～表1-5。

表1-3　国外圆形竖井案例

表1-4　国内圆形竖井案例

（续表）(www.xing528.com)

表1-5　国内矩形竖井案例

（1）日本横滨今井川排水隧道：今井川流域位于横滨市保土谷区，该区域20世纪50年代开始进行城市化步伐，急剧的城市化进展使得区域整体的保水排水功能降低，1956—1994年间，低洼处发生过8次大规模水淹灾害。为减轻水灾，实施河流和下水道的综合治水措施，新建今井川排水隧道。隧道埋深45～85m，始发竖井采用圆形布置，深度约62m、壁厚2500mm。该竖井采用明挖逆作方案。基坑采用地下连续墙围护，墙厚1200mm、墙深93.1m，插入比约为0.5，基坑由上向下依次分层开挖，逐层施工环梁。

（2）穿黄隧道输水隧道始发竖井：南水北调中线以盾构隧道倒虹吸方案下穿黄河，其位于黄河北岸滩地的竖井为盾构机始发井，平面上为两个圆形，内径为16.4m，竖井中心距为28m。竖井上部为粉砂、细砂，性质较差；中部为细砂、中砂，性质较好；下部位于粉质黏土层。基坑采用地下连续墙围护，铣槽机施工，墙厚为1500mm、深度为76.6m、插入比约0.5。内衬墙厚度为800mm，明挖逆作施工。基坑开挖过程中，沿深度方向3m一节分层开挖，并及时浇筑内衬。围护墙外侧10m处设一圈水泥土止水帷幕。工程实施过程中，井底涌水量较大，最终被迫采用水下开挖封底技术。

当前国内外特深竖井的实施难点主要集中在特深地墙、深基坑稳定、深基坑地下水控制等关键点上。国内外特深竖井主要采用圆形方案，其优点是在外侧均匀荷载作用下，构件沿环向轴心受压状态，受力合理；基坑开挖阶段可采用明挖逆作内衬墙方案，无须设置支撑，作业空间大，基坑变形小，但外部荷载不均匀时，构件环向轴压受力容易变差。矩形方案的优点是空间利用率高，但它以受弯剪为主，水土压力大时受力非常不利；开挖时需设支撑，作业空间小，基坑变形大。