一種礦山溜井儲礦倉錳鋼板支護施工方法

付東波

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410000）

地下硐室支護施工，必須考慮圍巖工程地質(zhì)、水文條件和允許的暴露時間等因素，對支護的及時性有較高的要求[1]，硐室的開挖支護，一般為邊開挖邊支護，或者超前支護，以保證施工作業(yè)的安全。在長九神山灰?guī)r礦項目地下溜破系統(tǒng)工程中，儲礦倉作為大直徑（8m）垂直溜井的下部結(jié)構(gòu)，同時也是連通主破碎硐室的重要結(jié)構(gòu)，是很關(guān)鍵的施工部位。設(shè)計為鋼筋混凝土貼面錳鋼板的支護形式，不具備邊開挖邊支護的施工條件，只能采取開挖后從下而上一次支護到位的方法，同時施工方法應(yīng)具備快速高效的特性，才能在保證施工安全、質(zhì)量的同時，跟進施工進度。依托長九項目施工經(jīng)驗，本文敘述了一種創(chuàng)新的儲礦倉支護施工方法，即采用電動單梁起重機進行儲礦倉支護施工。該施工方法適用于小斷面且超高的地下封閉空間作業(yè)，基于電動起重機的使用對施工作業(yè)順序進行緊密調(diào)配，能有效的保障施工的安全、質(zhì)量、進度，為類似施工項目提供參考。

1 概況

1.1 工程概況

溜破系統(tǒng)儲礦倉位于垂直溜井下部，主要開鑿斷面尺寸13.48m×11.2m（長×寬），高度20m。儲礦倉內(nèi)壁設(shè)計全斷面60cm厚鋼筋混凝土襯砌，混凝土表面滿鋪錳鋼板作為保護層，錳鋼板厚度60mm，主要尺寸為1m×1m和1m×0.7m，采用錨筋和襯砌混凝土連接。儲礦倉下部和重板給礦機硐室空間內(nèi)壁均為鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)，中部澆筑混凝土基礎(chǔ)分隔重板給礦機硐室，形成兩個漏斗狀下料口，開口尺寸5m×2.28m。料倉下部混凝土結(jié)構(gòu)接觸礦石表面（上表面、卸料口）均滿鋪設(shè)錳鋼板，主要尺寸為5.5m×7.8m。錳鋼板單塊重量301.44kg～20205.9kg，總安裝塊數(shù)935塊，總安裝重量530.7噸，主要工程量見表1，施工空間狹窄，混凝土澆筑及錳鋼板安裝施工難度大。

表1 儲礦倉主要工程量表

儲礦倉開挖時，隨開挖已進行了噴射鋼纖維混凝土臨時支護措施，開挖完成后，要求在一個月內(nèi)完成鋼筋混凝土襯砌永久支護，盡量縮短圍巖暴露時間。

1.2 工程地質(zhì)條件

地層產(chǎn)狀N35～87°E，SE∠31°～65°，層理裂隙較發(fā)育。硐室埋深約220m～250m，硐身主要穿越南陵湖組微風化灰?guī)r，巖體較完整，圍巖相對穩(wěn)定，可穩(wěn)定數(shù)日-數(shù)月，局部破碎，夾黑色瀝青質(zhì)膠結(jié)物，開挖時有掉塊現(xiàn)象，地震縱波Vp=4400m/s～5800m/s。根據(jù)設(shè)計方提供地質(zhì)勘探資料，儲礦倉段圍巖分級為Ⅳ級。儲礦倉段主要為微風化灰?guī)r，巖性為薄層泥晶灰?guī)r夾中-厚層泥晶灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r，裂隙節(jié)理較發(fā)育，裂隙面夾黑色鈣質(zhì)膠結(jié)物，裂隙面約8～12條/米，部分溜井段巖芯段層理發(fā)育，呈薄層狀，層面較平滑，傾角15°～20°，錘擊巖芯易沿著層面裂開呈片狀，黑色瀝青質(zhì)含量較高，工程性能較差，較破碎。

地下水為巖溶裂隙水，溶洞導水性好，部分段層理發(fā)育，開挖施工中多處巖面出現(xiàn)漏水、滲水現(xiàn)象，已進行插管導排。

2 優(yōu)化設(shè)計

綜合考慮施工條件和實施難度，將錳鋼板進行了材質(zhì)和塊度優(yōu)化，60mm錳鋼板優(yōu)化為40mm厚HB400耐磨板，減輕重量的同時抗磨性能更佳，儲礦倉倉體耐磨板塊度主要尺寸優(yōu)化為1m×3m，并對礦倉下部大塊度的耐磨板進行分割，優(yōu)化后耐磨板單塊重量為802.11kg～1130.4kg，總塊度減少為344塊，總安裝重量降低為326.811噸。相較原設(shè)計總安裝重量大幅度降低，安裝塊度尺寸較為平均，接縫更少，材質(zhì)抗磨性能更佳。

3 施工技術(shù)準備

施工前，根據(jù)施工進度計劃，單梁起重機的設(shè)備采購，承載結(jié)構(gòu)的安裝，已在溜井開鑿時完成，具備起重機安裝條件。施工通道、通風、通訊、照明等基本條件按照施工方案準備到位。溜井封口盤防護措施、溶洞出水點引導措施、井口封閉、逃生通道等安全措施按照專項安全技術(shù)措施準備到位。對項目管理及現(xiàn)場施工人員進行了多次安全技術(shù)交底，施工前技術(shù)準備工作逐一落實，具備成熟的施工條件。

4 電動單梁起重機安裝

錳鋼板單塊重最大1.13噸，選用載重2噸電動單梁起重機（見圖1）。起重機布置于儲礦倉上部4.5m擴挖空間（見圖2），由錨在巖體上的鋼結(jié)構(gòu)牛腿作支撐點，上搭設(shè)鋼梁，鋪設(shè)行走軌道。儲礦倉開挖后斷面尺寸為13.2m（長）×13.48m（寬），具備汽車吊作業(yè)條件。電動單梁起重機安裝高度22.5m，安裝時利用溜井吊盤，人工配合25t汽車吊進行吊裝，就位后人工在作業(yè)平臺上進行軌道加固、設(shè)備調(diào)試等。作業(yè)順序：①施工作業(yè)平臺搭設(shè)，②起重機行走梁、軌道安裝，③起重機主梁吊裝，④軌道加固、設(shè)備調(diào)試。

圖1 電動單梁起重機設(shè)備圖

圖2 電動單梁起重安裝圖紙截圖（局部）

施工作業(yè)平臺采用懸掛走廊式，通長分部于起重機支撐牛腿之間，覆蓋整個安裝工作面。工作平臺走道采用竹排作為骨架，上鋪設(shè)木板，木板和竹桿使用5#圓釘固定，在保證強度的同時降低整體重量。走廊懸掛鋼筋架使用φ22圓鋼制作，焊接固定于牛腿上。竹排兩端和鋼筋架用鐵絲綁扎固定，形成完整工作平臺。每根竹桿長8m，直徑不小于15cm。桿體通直無扭曲，表面無裂紋，無腐爛。平臺外側(cè)用φ12圓鋼焊接護欄。鋼筋架外側(cè)使用鋼絲繩掛鉤掛接在上部吊耳上，以防墜落。

5 儲礦倉襯砌

以單梁起重機為核心施工設(shè)備，對施工工序進行了緊密調(diào)配，從下而上分層作業(yè)，使錳鋼板吊裝、鋼筋制安、錨桿施作、排架搭設(shè)、混凝土澆筑等工序合理接續(xù)，各班組無縫銜接轉(zhuǎn)換，施工效率得到提高。在嚴密的施工組織下，一個月時間順利完成了儲礦倉的永久襯砌施工，施工安全、質(zhì)量、進度得到了三重保證。

5.1 工序調(diào)配

因作業(yè)面為方形，有相對獨立的四條作業(yè)線，施工時呈多工序按順序“追逐”進行，各個工種密切配合，以求施工效率的最大化。施工工序：①材料準備，②測量放樣，③第一層（5m）扎鋼筋，④第一層（1m）錨桿施作，⑤第一層耐磨板安裝（1m），⑥第一層（1m）混凝土澆筑，⑦第一層（6m）腳手架搭設(shè)，⑧第二層錨桿施作，⑨工序循環(huán)……

投入1個普工班組，2個混凝土班組，2個支護班組，普工班組負責材料轉(zhuǎn)運，輔助其他班組作業(yè)，混凝土班組負責扎鋼筋、安裝耐磨板、澆筑混凝土，2個班組在三個工序內(nèi)循環(huán)交替。支護班組負責錨桿施作，搭設(shè)腳手架工作，和混凝土班組交替進行，平均一天完成一層（1m）永久支護施工。

5.2 耐磨板安裝

耐磨板安裝在支護工序中是最關(guān)鍵的一步，其上一步工序是錨桿施作，下一步工序是澆筑混凝土。耐磨板在施工工藝上直接作為襯砌混凝土模板使用，其施工速度和質(zhì)量決定了下一步工序能否正常進行，在施工時，對耐磨板的安裝檢查是控制重點。

5.2.1 耐磨板穩(wěn)定系統(tǒng)

因耐磨板自重大，人工無法輕易挪動，安裝就位困難。采用8#槽鋼和錨桿組合成型鋼穩(wěn)定系統(tǒng)，既增加了耐磨板作為混凝土模板的穩(wěn)定性，又加快了耐磨板安裝就位作業(yè)效率。該穩(wěn)定系統(tǒng)由8#槽鋼作為骨架，在測量放樣時縱橫分布在耐磨板內(nèi)側(cè)的分塊處，和錨桿進行焊接，穩(wěn)固后能作為耐磨板就位的定位件，耐磨板靠近后貼緊槽鋼就能輕松就位，保證了各層耐磨板安裝的垂直度（見圖3）。

圖3 耐磨板安裝圖紙截圖（局部）

5.2.2 耐磨板就位

耐磨板由汽車直接運輸至硐室內(nèi)，倒車入儲礦倉下方留設(shè)的施工通道內(nèi)，電動單梁起重機行走至錳鋼板正上方，掛穩(wěn)吊鉤，人工配合緩慢起吊，待吊繩穩(wěn)定后，操作吊車行走至工作面上方，貼緊槽鋼穩(wěn)定系統(tǒng)后垂直下放，上下層鋼板利用內(nèi)側(cè)吊耳卡位，人工配合定位。定位后和錨桿、槽鋼焊接，預裝的鉚釘和襯砌鋼筋焊接。隨著腳手架平臺上升，下部腳手架橫桿頂住已安裝錳鋼板，起到二次穩(wěn)固作用。

5.2.3 分層施工

根據(jù)混凝土供應(yīng)能力及工作空間大小，襯砌混凝土從下至上分為10倉（每2米1倉），鋼筋分為4次進行綁扎，每次綁扎高度為5m，鋼管腳手架分為4層，每層5m，根據(jù)工作面需求逐漸升高。采用錳鋼板作為模板（先安裝錳鋼板），混凝土扎筋、立模根據(jù)分倉高度逐次循環(huán)施工。

6 結(jié)語

篇幅有限，文中未對現(xiàn)場安全管控、進度計劃、質(zhì)量驗收、施工設(shè)備以及結(jié)構(gòu)計算等進行詳細描述，主要敘述電動單梁起重機的安裝使用以及與之搭配的襯砌工序調(diào)配方法，請閱者注意。

對于地下封閉空間，小尺寸斷面的結(jié)構(gòu)施工，選擇合理的設(shè)備，突破常規(guī)的施工方法，能較明顯的提高施工效率，縮短圍巖暴露時間，規(guī)避安全風險。通過在長九神山灰?guī)r礦項目地下溜破系統(tǒng)的施工實踐，電動單梁起重機適用于小斷面高硐身的空間襯砌施工，能有效提高施工效率，保障施工進度。該方法還存在一些缺陷，在電動單梁起重機的運行中，因電機小，提升高度大，存在鋼絲繩旋轉(zhuǎn)打結(jié)情況。后經(jīng)廠家進行設(shè)備技術(shù)改造，將提升鋼絲繩調(diào)整為單根，有效的解決了打結(jié)問題，施工條件允許情況下，應(yīng)選擇大型號電機，以提高設(shè)備運行安全穩(wěn)定性。