尾礦庫防洪豎井井架加高砼工程水上施工技術

邢軍社

（中國水電建設集團十五工程局有限公司第二工程公司 陜西 西安 710065）

1 工程概況

錦豐金礦尾礦庫浮選壩2號豎井位于浮選庫區靠近右岸坡上壩公路約120m，整個工程現在處于庫區回水區內，水深約5m，5m以下為未固結的浮選尾礦礦漿，現有水面標高約為557m。工程結構為鋼筋砼框架結構，每一層高3m，由8根立柱環形均勻布設組成圓環，圓環外徑4.7m，內徑2.5m，立柱截面尺寸110cm×50cm，每隔3m高布設一道環梁，環梁截面尺寸80cm×50cm。本次施工加高共計3層，將從560m標高加至569m。總工程量包括：鋼筋制安 4.5t，砼澆筑 40m3。

2 重點及難點分析

由于該工程屬于續建加高工程，整個庫區處于運行狀態，因為生產礦漿排放的原因，庫區內水位將會以平均每月50cm的速度上升，如遇到大量降雨，水位還會突然升高和回落，并且水面區域廣闊，水深大，難點在于水上交通和工作平臺的建立以及砼的豎直提升。

3 施工方案及方法

對于水上交通及工作平臺，計劃利用白色的泡沫塊拼接，上面鋪設竹架板形成浮橋及工作平臺。物料垂直提升設備計劃利用小型（400kg）提升機進行物料提升，水平運輸計劃利用白色泡沫浮塊拼接浮船進行運輸。

3.1 浮船及浮橋搭設

浮船及浮橋搭設均采用高密度白色泡沫塊拼接，每塊規格為2m×1m×0.5m，邊角用∠40角鋼包邊，再用4mm菱形鋼網焊接在角鋼上，將整個浮塊包裹起來，增加浮塊表面承受能力和牢固性，并且便于浮塊間的連接。

浮船利用六塊浮塊及φ48鋼架管裝拼接，排水深度按照30cm考慮，排水重量為F=ρ水gV=1000×9.8×12×0.3=3528kg，取安全保證系數1.2，則最大允許載重量為G=3528÷1.2=2940kg，滿足水面上砼及模板、鋼筋等運輸要求，四周搭設防護欄桿，保證運行安全。

通往豎井的交通橋利用浮塊從岸邊橫向依次拼接至豎井位置，形成一條2m寬的水上通道。首先浮塊之間先用鐵絲栓緊使之相連，為確保浮橋的平穩及整體性，將浮橋兩側用水平鋼架管連接；然后兩側搭設1.2m高的防護欄，立桿間距2m，兩道水平橫桿布置，這樣可以保證通行安全；最后浮橋表面鋪設竹夾板方便通行。

3.2 工作平臺搭設

將浮塊每兩塊并聯圍繞井筒外壁首尾相連，用鐵絲捆扎牢靠后表面鋪設竹夾板形成環形工作平臺，平臺寬2m，周長27m。表面滿鋪竹夾板，一方面有利于工作平臺的整體連接，另一方面可將浮塊之間的空隙補滿。平臺外側設置防護欄桿高1.2m，形式同浮橋欄桿。工作平臺與搭設好的浮橋相連，同時隨水位上升而升高。豎井平面布置圖如圖1所示。

3.3 豎井腳手架搭設

3.3.1 腳手架的搭設方法

由于豎井位于庫區回水區內，周圍浮船平臺隨水位變化影響較大，故腳手架采用懸挑式搭設的方法。

腳手架搭設前將豎井井筒內557高程平面用竹夾板滿鋪，不能出現空隙部位，竹夾板下搭設鋼管用于承重，竹架板用鐵絲固定在鋼管上，形成穩固的井內工作平臺。

豎井外壁采用單排架搭設，自下而上每1.5m分層搭設。腳手架根部利用原豎井井架▽557m圈梁的Φ25預埋錨固鋼筋作為支點，用6m鋼管套于錨固鋼筋上，向上作為主要斜撐立桿，整個圓周共計8根斜撐立桿，作為腳手架主要受力桿件。為增加腳手架的穩定性，在相同高程兩相鄰立柱之間再增加兩根6m鋼管作為輔助斜撐立桿，鋼管末端頂在圈梁砼面上，由此增加共計16根輔助斜撐立桿。在腳手架根部向上1.5m和3m處，用4m～6m鋼管水平橫穿豎井并通過圓心將24根立桿對拉，最后用2m橫桿將相鄰立桿連接，環繞一周，使腳手架懸挑部位形成一個穩固的整體。

腳手架懸挑部位搭設完成后，外圍用6m鋼管豎直向上連接，連接部位與斜撐立桿處于同一縱斷面上，保證受力有效的傳遞，在每個豎直立桿扣件連接下方增加一扣件，起到抗滑作用，增加豎直立桿的安全穩定系數。與懸挑部位相同，內部以豎井中心為圓心，每1.5m高度用水平鋼管向四周輻射的方式將豎直立桿對拉連接；外部用橫桿連接，并且環繞一周。相鄰立桿的連接處上下錯開，避免接頭處于同一斷面。

圖1 豎井平面布置圖

圖2 腳手架搭設示意圖

井上工作平臺搭設：在腳手架內部增加橫桿，一端與外圍架相連，一端搭于砼圈梁上，用于支撐竹架板。竹架板布設于豎井外圍，用鐵絲緊扎在橫桿上。井筒內在工作平臺處進行滿鋪，防止人員、材料等墜落。工作平臺外圍欄桿要高于工作平臺1.2m，并用密目安全網包圍整個腳手架，下方掛兜網防止墜落。隨著豎井的加高，腳手架及工作平臺同步上升。

腳手架選用鋼管及扣件要質量完好，螺栓緊固，并經常檢查腳手架是否松動，若有問題及時修復。

腳手架側視圖及平面圖如圖2所示。

3.3.2 腳手架的穩定性計算

整體穩定驗算考慮風荷載時：N/φA＋MW/W≤f

（1）計算立桿段軸向力設計值

腳手架自重產生的軸向力標準值為NG1K=0.157×13.2=2.072kN

查表知竹片腳手板自重標準值系數0.35kN/m2，扣件自重標準值系數13.2N/個，安全網自重標準值系數0.01kN/m2。

腳手板自重標準值NG2K-1=0.35×2×0.3×2=0.42kN

扣件自重標準值NG2K-2=13.2×30=396N=0.396kN

安全網自重標準值NG2K-3=0.01×0.746×10.2=0.076kN

材料自重標準值NG2K-4=500/24×9.8=204N=0.204kN

則NG2K=NG2K-1+NG2K-2+NG2K-3+NG2K-4=0.42+0.396+0.076+0.204=1.096kN

施工產生的荷載主要為人群荷載，根據施工需要腳手架上配備3人～5人，偏于安全計算取5人，每人重約800kN。

則施工荷載產生的軸向力標準值□NQK=800×5=4000N=4kN

（2）計算立桿段上由風荷載設計值產生的彎矩MW

按照《建筑結構荷載規范》（GB50009-2001）的規定可知：風壓高度變化系數μZ=0.62，風荷載體形系數μS=1.0ψ，其中ψ=1.2，則μZ=1.2。

基本風壓WO=0.55kN/m2

經計算風荷載設計值：WK=0.7μZμSWO=0.7×0.62×1.2×0.55=0.286kN/m2

（3）求受壓桿件的穩定系數φ

參照《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JBJ130-2001）表 5.3.3得，長度附加系數k=1.155，長度系數μ=1.5。

則 lo=kμh=1.155×1.5×1.8=3.1185m

由φ48，3.5mm鋼管，可知，I=1.58cm

則 λ=lo/I=3.1185/1.58×10-2=197.4＜230

由此查表知φ=0.186

（4）整體穩定驗算

由 φ48，3.5mm 鋼 管 可 知 ，A=4.89cm2，W=5.08cm3，f=205N/mm2

故腳手架符合穩定性要求。

3.4 鋼筋及模板制作安裝

3.4.1 鋼筋制作及安裝

鋼筋加工區設在浮橋岸邊，在不影響交通的情況下用圍欄與交通道路隔離開，并設立相應標識。

加工前，先將鋼筋表面清除干凈，依據施工圖紙及鋼筋配料單在鋼筋加工場機械加工成型，加工好后標識、分類堆放。

安裝前用全站儀實地放出井架邊界線、中心點等，然后沿施工浮橋人工運送至豎井，安裝時先進行立柱主筋的焊接，同一斷面焊接接頭按要求錯開，焊接長度符合規范要求，然后進行立柱箍筋的綁扎，同時箍筋布設間距用鋼卷尺控制。鋼筋安裝過程中，控制保護層厚度，保持鋼筋清潔，避免碰觸污漬。

3.4.2 模板的制作與安裝

模板分為立柱模板和環梁模板,立柱模板采用木膠合板拼裝式模板、5cm×5cm木方作為縱向圍囹，鋼架管作為橫向圍囹，木方間距30cm，鋼架管間距0.6m，鋼管形式象箍筋一樣四周緊固，沿柱高方向每0.6m一圈。環梁模板采用定型鋼模板。模板安裝完成后，技術人員利用吊線錘及水平尺進行垂直度校正，測量隊進行校核。校核準確后進行加固支撐。環梁模板使用定型鋼模板，在立柱模板加固完成后進行安裝，安裝過程中控制環梁截面尺寸，對環梁直徑進行校核。

木模內側刨光且平整，以保證混凝土外觀質量，同時在木模內側涂刷石蠟或其他保護涂料。木模加工好后編號標識、歸類整齊堆放。鋼模板使用前清洗干凈，為防銹及拆模方便，在鋼模板表面涂刷礦物油類的防銹保護涂料，不得采用污染砼的油劑，以免影響砼或鋼筋的質量。模板拼接的幾何尺寸符合設計要求，接縫嚴密，并且穩固牢靠，能抵抗砼振搗的側向壓力不產生變形和位移。

3.5 砼澆筑

砼在岸邊拌合站嚴格按照相應配合比拌合后，利用裝載機運送至浮船上，再通過浮船運至豎井位置，最后采用小型電動提升機（每次提升30kg）將砼送至倉面。砼澆筑順序：先立柱后環梁，立柱澆筑采用對稱澆筑、逐一進行，即每次只澆筑一根柱子到柱頂（立柱澆筑2.5m高），待完成之后再澆筑另外一根柱子。待8根柱子澆筑完成之后，環梁最后一次性澆筑完成。澆筑完成后進入下一層澆筑。

3.6 砼拆模

混凝土澆筑完成后，側模三天后脫模，底模及底部支撐兩周后脫模。拆模時避免損傷混凝土，一旦發現混凝土損傷時，及時進行處理，并將處理過程及質量情況作詳細記錄。混凝土澆筑完畢12小時后設專人負責養護，使混凝土表面經常保持濕潤。

4 結語

通過使用上述方法施工后，利用浮塊解決了水上施工人員交通及物料運輸問題，克服了施工期間水位變化的影響，對于類似小型工程安全經濟可靠，實用性強。腳手架利用懸挑架以后，解決了模板加固及人員作業平臺問題，在澆筑過程支撐體系安全穩定，保證了工程質量。陜西水利