深、大豎井開挖時的新型旋轉樓梯通道施工技術

樊　路，　鄭 道 明

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都　610072)

深、大豎井開挖時的新型旋轉樓梯通道施工技術

樊路，鄭 道 明

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都610072)

摘要：由于深、大豎井開挖和澆筑混凝土的需要，多數豎井施工人員的通道都采用垂直爬梯，但這種通道給施工帶來許多不便，豎直爬梯在上、下時會大量消耗施工人員的體力并存在安全隱患；而在大型豎井中采用旋轉樓梯通道，使用安全、穩定、經濟，既能夠提高工作效率，又能滿足施工人員、監理人員下井時的安全要求。

關鍵詞：深、大調壓井；開挖；旋轉樓梯；踏步；豎直爬梯；施工技術

1概述

毛爾蓋水電站位于阿壩州黑水縣境內，裝機4臺，總裝機容量為420 MW。該電站調壓井開挖直徑為26.3 m，井身開挖高度達171 m，井筒采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度為2 m，混凝土襯砌后的內徑為22 m。調壓井井口以下0～30 m段為強卸荷巖體，圍巖風化卸荷強烈，巖體松弛，完整性差，呈碎裂結構及散體結構，巖體極不穩定，圍巖類別為V類;井口以下30～70 m段為弱風化圍巖，巖體較破碎，呈鑲嵌-碎裂結構，圍巖不穩定，以Ⅳ類圍巖為主;井口以下70～171 m段為微新鮮巖體，巖體完整性一般并呈塊裂-鑲嵌結構，圍巖穩定性差，以Ⅲ2類圍巖為主。在豎井開挖過程中，施工人員上、下井時均采用在井壁上焊接豎直爬梯作為通道，也有采用吊籠作為上下井的通道，但以上兩種通道均存在諸多缺陷：豎直爬梯在深井中使用較多，但在如此超高、長距離的豎直爬梯上通行需要消耗施工人員大量的體力，這種通行方法不但不方便，而且存在較大的安全隱患；豎直爬梯使施工人員下行時速度慢、消耗體力大；上行時消耗體力就更大、安全隱患加大，爬梯上、下時不能多人在爬梯上同時通行，以避免發生意外時發生連鎖反應而造成傷害他人;采用吊籠時由于鋼繩易出現意外而造成事故、吊籠鋼繩卷過頭翻欄傷人、吊籠上、下時單邊超重會出現翻籠事故、當吊籠運行時容易產生旋轉和墜落事故等。第三種方式是引進建筑專用的工業電梯來滿足施工所需，但工業電梯施工成本太高，爆破時保護成本亦較大，運行時存在安全隱患大等缺陷。

2大型豎井旋轉樓梯的設計

旋轉樓梯通常稱為螺旋式樓梯，它是圍繞一根單柱布置，平面呈圓形，其平臺和踏步均為扇形平面，踏步內側寬度較小并形成較陡的坡度，行走時不安全且構造較為復雜。根據螺旋式樓梯是圍繞一根單柱布置的啟示，考慮到調壓井開挖是從上向下進行的，因此，在大型調壓井開挖和支護過程中使用了大量的錨桿用以穩定圍巖，旋轉樓梯則充分利用支護留出的錨桿和適當加密的錨桿作骨架，采用鋼筋制作下井旋轉樓梯。

毛爾蓋水電站的調壓井開挖直徑為26.3 m，調壓井井身高設為171 m，施工時人員上、下調壓井通道采用的是旋轉樓梯，該旋轉樓梯按俯角40°下臥，充分利用預埋鋼筋和錨桿加固焊接完成，從調壓井旋轉樓梯跟進上部倒掛混凝土及開挖支護同步作業完成。樓梯寬度設計為0.8 m，外側護欄高1.2 m，護欄外側與梯底均進行封閉。在調壓井上部0～70 m倒掛混凝土部分中在混凝土內預埋了φ32的鋼筋，鋼筋外露0.8 m作為樓梯架的受力筋；對于無倒掛混凝土的101 m豎井部分直接利用系統錨桿為受立筋，旋轉樓梯每一周圈設置一個休息平臺，旋轉樓梯安裝隨開挖同步進行，在離工作面4～5 m處設置活動豎直爬梯直接到工作面，以免在爆破過程中損壞旋轉樓梯。調壓井旋轉樓梯布置情況見圖1。

3旋轉樓梯的施工

在調壓井施工前，對調壓井下井通道之旋轉樓梯進行了設計，由設計方提出旋轉樓梯的相關技術要求、下臥傾角，編寫出樓梯的施工工藝要求、旋轉樓梯施工中的專項安全措施等，從而為施工大型豎井下井通道旋轉樓梯提供了技術保障。旋轉樓梯的具體施工要求如下。

(1)根據設計人員設計出的旋轉樓梯大樣圖，第一次應在地面上放出樓梯大樣圖，以方便定位踏步位置并確定踏步與踏步之間的距離。

(2)當樓梯踏步之間的距離確定后，樓梯踏步如何焊接到受力筋上并確保焊接牢固非常重要，左、右邊焊接均采用雙面焊，焊縫應飽滿，焊接順序為從上到下、依次進行。

(3)旋轉樓梯寬度為0.8 m。由于其寬度較大，在長期載荷狀況下，踏步的中間部位容易發生彎曲并造成焊接接頭脫落。為加強踏步的強度，在樓梯寬度0.8 m的中間加設了一根φ25鋼筋作骨架，以確保踏步的鋼度。

(4)施工現場自制的“旋轉樓梯”下井，按俯角40°下臥，利用錨桿加固焊接而成。由于錨桿與錨桿之間距離過長，為加強旋轉樓梯的鋼度，在調壓井向下開挖的支護中按俯角40°之間的錨桿間距的中間部位補加一定的錨桿，錨桿直徑為32 mm并外留0.9 m的長度，增加的錨桿縮短了架力筋與受力筋的距離，從而加強了旋轉樓梯的強度。

(5)踏步的安裝焊接。旋轉樓梯的每個踏步鋪設都是獨立布置，踏步采用φ25的鋼筋焊接在縱向三根受力鋼筋上形成踏步，踏步鋼筋與鋼筋的間距為5 cm，踏步寬度達15 cm，踏步鋼筋應焊接密實，踏步與踏步之間的高度應控制在18～20 cm內。安裝踏步是旋轉樓梯的最后一道工序，踏步尺寸要標準，要求其上部水平，焊接牢固。

(6)休息平臺的制作。在旋轉樓梯的每一周圈設置一個休息平臺，平臺寬0.8 m、長1 m，用φ25鋼筋作平臺骨架，骨架作好后在其上鋪設3 cm厚的木板，以滿足施工人員下、上井時休息和恢復體力。

(7)防護欄桿。在旋轉樓梯踏步安裝完成的同時，應立即進行旋轉樓梯外側防護欄桿的安裝，其防護欄桿高1.2 m，欄桿立柱間距為1.5 m，防護欄的欄桿設置三道，每道欄桿與欄桿之間的間距為40 cm，欄桿與立柱采用焊接并焊接牢固，立柱和其下面的縱向鋼筋焊接時立柱成彎勾狀，待該彎鉤鉤在縱向主筋上再進行焊接。防護欄桿和立柱均采用φ22鋼筋制作。在調壓井開挖期間，旋轉樓梯的使用情況見圖2。

4質量保證措施

(1)質量要求。①調壓井旋轉樓梯通道下臥時必須嚴格按照俯角40°準確布設，以保證旋轉樓梯較平緩地下臥;②對于旋轉樓梯的錨桿和在錨桿與錨桿間增加的承重錨桿應保證其注漿質量和外留長度;③旋轉樓梯的三根縱向鋼筋的搭接長度應滿足規范要求，搭接處的焊接應飽滿;④樓梯的踏步鋼筋要求焊接后平整，踏步不應出現斜面，同時，每一個踏步的高度不準出現過大超高;⑤調壓井中的整個旋轉樓梯必須牢固、穩定;⑥旋轉樓梯外側的防護欄焊接應牢固。

(2)質量控制要點。①調壓井旋轉樓梯在制作時首先從井口制作一個平臺伸入調壓井中，隨后按照設計好的承重錨桿上布設縱向受力鋼筋時嚴格控制寬度和下臥角度，以確保樓梯位置的定位準確。②在縱向受力鋼筋焊接時，應保證三根受力鋼筋相對平行，在踏步鋼筋焊接安裝時確保踏步平整，不出現斜面踏步。

5安全保證措施

(1)旋轉樓梯作業前，應對施工人員進行安全教育，對參加制作和參與旋轉樓梯焊接的施工人員進行書面安全交底工作。

(2)在進行旋轉樓梯施工時，由于施工中人員均在高空中作業，作業時必須搭設活動梯子，梯子一端應固定在上端錨桿上，另一端搭在下端錨桿上；施工人員在焊接縱向受力筋、外側安全欄桿、踏步時應栓安全繩，并將安全繩拴在牢固的錨桿上。

(3)在旋轉樓梯安裝過程中，對縱向受力筋、踏步鋼筋、焊條及有關施工工具都應固定和裝在工具袋中，隨用隨拿，所有材料不準隨意拋擲、隨意堆放；已修好的旋轉樓梯或休息平臺上的施工荷載不得超過其設計值。

(4)施工人員在焊接旋轉樓梯時，其上、下通行必須借助于臨時梯子，施工中不允許攀登受力承重的錨桿、垂直安全繩、模板拉筋等作為上、下通道。

(5)對已焊接好的縱向受力筋、踏步、側向欄桿應由專業的質檢人員進行檢查和驗收，如檢查焊接長度、焊縫飽滿度；當出現焊接長度不夠和焊縫夾焊渣、焊縫不飽滿時，應對有質量問題的受力筋、踏步、側向欄桿進行重焊或補焊。

(6)在旋轉樓梯施工中，應由專人負責安全檢查。對于在旋轉樓梯施工時發現的安全問題，應及時報告給有關人員并及時進行處理。當施工出現險情時，應立即停止施工并起動應急措施。

(7)旋轉樓梯的外側欄桿按設計要求施工完成后 ，應檢查每根欄桿是否按40 cm距離進行布置與焊接；同時，在欄桿的外側及時布置雙層柔性保護裝置:第一層用防護密網，密網按30 cm的綁扎距離固定在外側欄桿的立柱、三道縱向欄桿上，一定要保證防護網的綁扎距離和質量。防護密網施工完成后，在防護密網外側再布置一層安全網，該層安全網的綁扎距離亦為30 cm，綁扎在欄桿立柱和縱向三道欄桿上，用以保證施工人員行走時的安全。

(8)每節旋轉樓梯的踏步施工完成、踏步經檢查符合質量要求后，應及時在踏步下安裝一層保護鐵絲網，鐵絲網的安裝應在側欄桿保護網之前進行，鐵絲網應固定在三根縱向受力鋼筋上，固定采用12#鐵絲把鐵絲網綁扎在所有受力鋼筋上，綁扎距離為30～40 cm。保護鐵絲網施工完成后，應及時檢查鐵絲網綁扎距離、有無漏綁扎情況，發現問題應立即補救。

6結語

毛爾蓋水電站調壓豎井井深達171 m。在該項目施工中，依托工程的深、大調壓豎井，項目部創新并自行設計制作了沿井壁螺旋下行的“旋轉樓梯”作為下井通道，使用效果良好，為施工人員、管理人員下井創造了良好條件，真正體現了“以人為本”的施工理念，也加快了施工進度，所取得的經驗如下。

(1)在深、大調壓豎井施工中，所有下井施工的通道均采用垂直爬梯，這類通道在100 m以上的深井施工中，由于施工工期較長，施工人員長期在豎直爬梯上通行，通道存在較多的安全隱患。而旋轉樓梯則有效地解決了這一問題。

(2)在大型豎井中采用旋轉樓梯下井作業，可以減輕施工人員的勞動強度，加快下井速度，進而提高了調壓井的施工效率，確保了工期。

(3)毛爾蓋水電站的大型調壓井開挖施工中的上、下通道采用旋轉樓梯，解決了樓梯下旋的下臥角度、受力鋼筋布置、踏步安裝、旋轉樓梯的質

量要求、安全防護等問題。

通過毛爾蓋水電站調壓井工程旋轉樓梯的安裝使用，其施工經驗可以很好地解決旋轉樓梯的架設問題。旋轉樓梯系統的使用節約了投資，增加了安全裕度，技術先進、經濟合理。該旋轉樓梯技術可廣泛應用于各類大型豎井的施工中。

樊路(1974-)，男，湖北孝感人，高級工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

鄭道明(1955-)，男，重慶市人，教授級高級工程師，從事水利水電工程施工技術及管理工作.

(責任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-02-15

文章編號:1001-2184(2015)02-0025-03

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV52;TV554;TV547

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