CN110952986B - 一种基于钢平台的竖井二次扩挖方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于钢平台的竖井二次扩挖方法，钢平台包括8条支钢和8条边钢，8条支钢的一端共同固定于中心处，每相邻两条支钢的另一端之间都固定一条边钢，使得8条边钢依次相连形成八边形的外围框架；在支钢和边钢形成的骨架上覆盖有螺纹钢网，在边钢形成的外围框架上设置有4个可拆卸的支撑柱。在竖井二次扩挖时，将钢平台、工人以及钻孔机械运输到竖井内，罐笼则作为需要二次运输时的运输工具；施工过程中，钢平台一直与罐笼相连，人员在钢平台上进行钻孔、装药，装药后进行爆破；爆破后安装支撑柱，人员在钢平台上进行清渣，完成竖井扩挖。本发明降低了进行钻孔、装药、清渣人员的安全风险，降低了单次爆破的循环时间，提高了开挖效率。

Description

一种基于钢平台的竖井二次扩挖方法

技术领域

本发明涉及建筑施工中竖井扩挖领域，特别是一种基于钢平台的竖井二次扩挖方法。

背景技术

水利水电工程施工中存在各种功能性或结构性竖井，例如通风竖井、排风竖井、闸门井、调压井、引水竖井、发电竖井等，竖井开挖施工处于整个地下洞室群施工工期的关键线路上，如何保证竖井安全、高质量及快速的开挖作业，成为目前水利水电工程引水系统施工亟待解决的难题。由于竖井施工具有空间小、施工难度大、工序复杂、危险性高等特点，在实际施工中对该环节的技术要求比较高，该环节的工程质量不仅关系着工程的施工质量，还关系着人们的生命及财产安全，因此在竖井开挖支护施工过程中进行相应的安全技术方法研究是极为必要的。

竖井在施工过程中主要有两种施工方式，分别是正井施工法和反井施工法，随着水利水电工程施工技术的成熟与发展，目前大多数竖井的开挖一般先利用反井钻机自上而下钻取导孔(φ190-250mm)，然后自下而上进行反导井(φ1-1.4m)的钻挖，反导井施工结束后进行溜渣井扩挖(φ3-4m)，紧接着从上到下进行二次扩挖。在二次扩挖过程中，通常由人工乘坐圆形罐笼，通过竖井起重机运输至掌子面，然后通过YT-28手风钻钻孔，自上而下依次进行爆破施工，爆破后人工将石渣清撬至下部平洞内装车出渣。由于竖井内空间狭小，操作人员在进行二次扩挖时，需要亲临掌子面进行钻孔爆破作业，安全隐患极高，在竖井施工工期长的特点下，现场管理要求苛刻，并且也无法保证万无一失，不利于风险管控。

竖井在施工过程中主要有两种施工方式，分别是正井施工法和反井施工法，随着水利水电工程施工技术的成熟与发展，目前大多数竖井的开挖一般采用反井施工法；主要施工工序分为：

（1）测量放线，测量工程师利用洞内测量控制点，及时向开挖面传递中线和高程，用全站仪测设隧道开挖支护轮廓线，确认后方可进行下道工序施工；

（2）竖井起重机及反井钻机安装；

（3）导孔钻进，根据地层围岩条件和钻井深度调整合理的钻孔压力和扭矩,保持匀速；

（4）反导井钻挖，主要通过电机带动液压马达，进而将作用力传导至钻具系统，促使钻具进行旋转，通过钻具的上下运动实现镰齿盘形滚刀在井底进行工作，通过对岩体的剪切、冲击以及挤压方式实现岩体破碎工作；

（5）竖井二次扩挖，以溜渣井为临空面进行扩挖。扩挖采用钻爆法施工，设计开挖边界线采用光面爆破。利用手风钻造孔、乳化装药、电雷管引爆非电管起爆。扩挖作业由竖井上口自上而下进行开挖。爆破石渣采用人工清理至溜渣井，落入竖井底部采用装载机装渣，汽车运渣至弃渣场。

（6）支护，竖井一次支护为全断面钢筋挂网和砂浆锚杆相结合, 并喷射C20混凝土。紧跟开挖掌子面,锚杆钻孔采用手风钻。

现有的竖井开挖过程中主要存在以下不足：

（1）在二次扩挖爆破前，通常采用圆形罐笼运输施工人员到扩挖掌子面，利用YT-28手风钻造孔、乳化装药、电雷管引爆非电管起爆，那么施工人员必须亲临掌子面进行钻孔、装药，在空间如此狭小的竖井洞内，站在掌子面上进行操作对于施工人员来说是极其不安全的，存在安全隐患。

（2）在二次扩挖爆破后，由人工将石渣清撬至下部平洞内装车出渣，此时在竖井口布置起重机，材料和施工人员由罐笼运输，由于洞内空间狭小且爆破后的掌子面并不平整，这给清撬石渣的施工人员造成了极大的操作困难和安全隐患问题，可能会发生高空坠落的安全事故。

（3）在二次扩挖的整个过程中，施工人员没有一个较为稳定、安全的操作平台，仅单独靠罐笼来回运输，使得循环时间过长、开挖效率低下。

相关术语

竖井：竖井是水利水电工程和其他工程领域均存在的一种洞壁直立的井状管道，可按照其直径、断面形状和功能等进行分类。

竖导井：竖井工程在施工过程中一般不采取全断面开挖，首先要利用手风钻打好竖导井，竖导井是为了给后续竖井的扩挖提供临空面。

正井开挖：正井开挖在实际施工工程中首先采用手风钻的方式从上到下爆破岩体，完成后通过人工方式进行装渣，通过卷扬机提升出渣。

反井开挖：反井开挖是在确保导孔完全贯通之后，在下平洞位置将钻头更换为扩孔钻头，从下至上在进行竖井扩宽，扩孔工程中产生的石渣会在水流及重力的作用下下坠到下平洞。

溜渣井：溜渣井实际是直径较大的导井，只是为了防止竖井开挖溜渣过程中堵塞导井的情况，一般会将直径较小的导井扩挖成直径较大的导井，称为溜渣井。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于钢平台的竖井二次扩挖方法，解决现有竖井扩挖过程中存在的不足和隐患，降低在洞内钻孔、装药、清渣的施工人员的安全风险，降低单次爆破的循环时间，提高开挖效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于钢平台的竖井二次扩挖方法，所述钢平台包括8条支钢和8条边钢，8条所述支钢的一端共同固定于中心处，每相邻两条支钢的另一端之间都固定一条边钢，使得8条边钢依次相连形成八边形的外围框架；在支钢和边钢形成的骨架上覆盖有螺纹钢网，在边钢形成的外围框架上设置有4个可拆卸的支撑柱；

所述扩挖方法包括以下步骤：

步骤1：在竖井扩挖之前，先安装好竖井起重机，所述竖井起重机在开挖期间用于运输人员及材料；

步骤2：准备扩挖时，竖井起重机先将钢平台和工人以及钻孔机械运输至竖井内，钢平台与罐笼采用钢丝绳相连；若运输过程中需要单独运输补充的炸药和钻孔设备，则将罐笼和钢平台的连接钢丝绳解开，罐笼单独进行运输作业，不影响工人们继续在钢平台上施工；

步骤3：施工过程中钢平台与罐笼相连，施工人员在钢平台上进行钻孔和装药；

步骤4：装药后进行爆破，在爆破结束后，将支撑柱安装于钢平台；通过竖井起重机将钢平台吊离掌子面一定距离，并将钢平台的支撑柱下放到掌子面上；

步骤5：施工人员佩戴安全绳在钢平台上进行清渣作业，完成竖井扩挖。

进一步地，在步骤4中，钢平台吊离掌子面的距离为20~30cm。

进一步地，二次扩挖采用的钢平台的外切圆的直径大于溜渣井直径，略小于竖井的设计开挖宽度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）在二次扩挖钻孔阶段，钢平台与罐笼相连，施工人员在平台上施工，无需登临掌子面进行操作，从本质上保证了人员安全；网状正八边形钢平台（设置螺纹钢网的最大间距为10cm）既可以封堵溜渣井，防止人员和工具坠落至井底，又可以作为施工人员钻孔、装药的操作平台，极大地降低了单次爆破的循环时间，提高了开挖效率。

2）在二次扩挖清渣阶段，网状正八边形钢平台可以通过底部支撑固定在掌子面上，给清渣的施工人员提供了一个较为稳定和安全的清渣平台，在保护了人员安全的前提下还提高了清渣的质量和效率。

3）本发明中设置钢平台悬挂于罐笼正下方，如若施工中需要二次运输，则可将罐笼和钢平台的连接钢丝绳解开，这样既可以运输需要补充的材料，又不影响施工人员继续在钢平台上施工，极大地提高了开挖效率。

附图说明

图1为现有扩挖方法中进行钻孔、装药示意图。

图2为现有扩挖方法中进行清渣示意图。

图3为本发明中钢平台结构示意图。

图4是本发明中钢平台应用安装示意图。

图5是本发明中采用钢平台后的扩挖示意图。

图中：边钢1；支钢2；螺纹钢网3；支撑柱4；竖井起重机5；二次扩挖边界6；罐笼钢丝绳7；载人罐笼8；钢平台9；溜渣井边界10；设计开挖边界11；上弯段扩挖范围12。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明中采用了新的施工平台，即钢平台9，所述钢平台9一直与上方载人罐笼8相连，必要时才解开连接绳进行单独工作，还可配置超载限制器、力矩限制器、缓冲器、防坠器等安全装置，保证了竖井人员、材料运输和施工操作的安全高效，钢平台9的具体如图3所示。

用于竖井二次扩挖的钢平台9，包括8条支钢2和8条边钢1，8条所述支钢2的一端共同固定于中心处，每相邻两条支钢2的另一端之间都固定一条边钢1，使得8条边钢1依次相连形成八边形的外围框架；在支钢2和边钢1形成的骨架上覆盖有螺纹钢网3，在边钢1形成的外围框架上设置有4个可拆卸的支撑柱4。由于竖井大多呈圆形，为了安全和稳定的因素考虑，二次扩挖的钢平台9采用正八边形的体型，以I18工字钢作为骨架，外切圆的直径大小设置为略大于溜渣井的直径，略小于竖井的设计开挖宽度，此种设计原因是保证钢平台9能平稳坐落在掌子面上并且留有足够的操作空间；在钢平台9上焊接满铺φ12螺纹钢网3，为了保证施工人员踩踏安全和通过网孔进行炮孔钻设，可设置最大纵横距离（螺纹钢网3的最大间距）为10cm；在钢平台9的下方焊接的四个可拆卸的支撑柱4，可防止钢平台9在施工人员清渣过程中来回旋转。

如图5所述，本发明竖井二次扩挖方法具体过程为：1）在扩挖之前，先安装好竖井起重机5，竖井起重机5在开挖期间主要用于人员的运输以及其他材料的运输；2）准备扩挖时，竖井起重机5先将钢平台9和工人以及钻孔机械运输到竖井内，罐笼8则作为需要二次运输时的运输工具。此时，施工人员可站在钢平台9上进行钻孔和装药，不必亲临掌子面；除此之外钢平台9还可以封堵溜渣井，可有效防止施工人员和工具坠落井底；3）装药后进行爆破，爆破结束后，先将钢平台9底部的四个支撑柱4安装完毕，通过竖井起重机5将钢平台9吊离掌子面20～30cm，作为溜槽通道；同时施工人员将钢平台9上的四处支撑柱4下放到掌子面上，起着稳定操作平台的作用，防止其在清渣过程中旋转；4）施工人员佩戴好安全绳，在钢平台9上进行清渣作业，完成竖井扩挖。

Claims (3)

1.一种基于钢平台的竖井二次扩挖方法，其特征在于：所述钢平台（9）包括8条支钢（2）和8条边钢（1），8条所述支钢（2）的一端共同固定于中心处，每相邻两条支钢（2）的另一端之间都固定一条边钢（1），使得8条边钢（1）依次相连形成八边形的外围框架；在支钢（2）和边钢（1）形成的骨架上覆盖有螺纹钢网（3），在边钢（1）形成的外围框架上设置有4个可拆卸的支撑柱（4）；

所述扩挖方法包括以下步骤：

步骤1：在竖井扩挖之前，先安装好竖井起重机（5），所述竖井起重机（5）在开挖期间用于运输人员及材料；

步骤2：准备扩挖时，竖井起重机（5）先将钢平台（9）和工人以及钻孔机械运输至竖井内，钢平台（9）与罐笼（8）采用钢丝绳相连；若运输过程中需要单独运输补充的炸药和钻孔设备，则将罐笼（8）和钢平台（9）的连接钢丝绳解开，罐笼（8）单独进行运输作业，不影响工人继续在钢平台（9）上施工；

步骤3：施工过程中钢平台（9）与罐笼（8）相连，施工人员在钢平台（9）上进行钻孔和装药；

步骤4：装药后进行爆破，在爆破结束后，将支撑柱（4）安装于钢平台（9）；通过竖井起重机（5）将钢平台（9）吊离掌子面一定距离，并将钢平台（9）的支撑柱（4）下放到掌子面上；

步骤5：施工人员佩戴安全绳在钢平台（9）上进行清渣作业，完成竖井扩挖。

2.根据权利要求1所述的竖井二次扩挖方法，其特征在于：在步骤4中，钢平台（9）吊离掌子面的距离为20~30cm。

3.根据权利要求1所述的竖井二次扩挖方法，其特征在于：二次扩挖采用的钢平台（9）的外切圆的直径大于溜渣井直径，略小于竖井的设计开挖宽度。

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