CN111577330A - 一种大断面斜井明槽段施工方法及其高强度组合模板 - Google Patents

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Abstract

本发明属于斜井施工技术领域,公开了一种大断面斜井明槽段施工方法及其高强度组合模板,包括内模板及设置于内模板外侧的外模板,所述内模板和外模板之间还设有弧形绑扎钢筋,所述内模板由多架组合模板拼装而成,每架组合模板由四条支腿和九块组合拱板构成,所述外模板包括钢板条和九厘板,所述钢板条通过九厘板和加长螺栓固定连接至内模板上,本发明高强度整体模板的使用,在施工应用中经济效益极为明显,既解决了传统拼装模板立碹骨浇筑混凝土速度缓慢,导致表土段施工进度迟缓,错茬成型差的情况,又增强了模板变形能力,延长了模板的使用寿命,更增加了施工的安全性和稳定性,且提高了工作效率和施工进度。

Description

一种大断面斜井明槽段施工方法及其高强度组合模板
技术领域
本发明属于斜井施工技术领域,尤其涉及一种大断面斜井明槽段施工方法及其高强度组合模板。
背景技术
在国家政策引领下和精煤市场供求关系影响下,中国平煤神马集团应势对优质矿井进行产能升级改造,释放优质产能;结合目前集团矿井生产存在的问题和集团长远发展规划,及时在首山一矿增设了主斜井工程,实现产能升级;因此,主斜井工程施工对工期提出更高的要求,必须加快施工速度;首山一矿主斜井作为集团重点工程项目,工期紧迫,行人口段明槽作为关键线路工程,其施工速度至关重要,影响着整个斜井工期,其施工进度和质量关系到施工单位的施工能力、管理水平以及其他参建单位的管理水平。
首山一矿主斜井设计工程量2723.1m,包括井身段、行人口段和运煤口段,行人口段和运煤口段均包含明槽施工,其中,主斜井人行口段明槽设计29.85m,坡度-19.8°,掘进宽度6.2m,掘进高度4.7m,掘进断面S=26.7m2,采用双层钢筋加砌碹支护,T=400mm,巷道铺底厚度为200mm,砂石片浆300mm,由于行人口明槽掘进断面较大,支护形式复杂、支护工作量大(明槽开挖后边坡临时锚网喷+砂石片浆铺底+双层钢筋绑扎支护+400mm厚混凝土浇筑),常规施工方法必然导致明槽段工期延误,因此,我单位不得不寻求新的施工工艺和施工设备来满足矿方对主斜井施工工期和质量要求,为实现工期目标,明槽必须尽早破土开挖,恰逢雨季,地表水涌水量较大,必然给表土开挖造成较大的影响,恶化作业环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种大断面斜井明槽段施工方法及其高强度组合模板。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种大断面斜井明槽段高强度组合模板,包括内模板及设置于内模板外侧的外模板,所述内模板和外模板之间还设有弧形绑扎钢筋,所述内模板由多架组合模板拼装而成,每架组合模板由四条支腿和九块组合拱板构成,所述外模板包括钢板条和九厘板,所述钢板条通过九厘板和加长螺栓固定连接至内模板上。
进一步的,每块组合拱板边缘均设有连接挂耳,相邻两块组合拱板之间通过穿设于挂耳上的螺栓固定连接。
进一步的,每个支腿横向和竖直方向上均设有连接孔,相邻支腿之间可以通过穿设于连接孔内的连接杆加固,且支腿横向的连接孔可以通过锚杆锚固到围岩上。
一种大断面斜井明槽段的施工方法,包括以下步骤:
1)明槽开挖:用分层分段的方法对明槽进行开挖,分层高度1.5-2米,分两段开挖,每段挖土长度15米;
2)组装内模板:先铺设斜井底板,再在井筒内搭建工作台,再将一架组合模板的支腿和组合拱进行固定组装,重复组装多架组合模板至长度达到30米即可;
3)钢筋绑扎:钢筋绑扎施工顺序为,内圈圆筋、内圈横筋、外圈圆筋、外圈横筋、拉筋;
4)组立外模板:将钢板条和九厘板通过加长螺栓连接至内模板上,外模板每隔0.5米在外模板顶部预留一个混凝土浇筑及振捣缺口;
5)混凝土浇筑及模板拆除:用混凝土输送泵从混凝土浇筑及振捣缺口处进行混凝土的浇筑,每浇筑一段用振动棒振捣一次,震捣至砼表面返浆为止,砼浇筑结束凝固48小时后,进行模板拆除工作;
6)管棚预注浆:管棚预注浆可与明草浇筑平行作业;
7)斜井防地表水:在井筒井壁外表面涂抹沥青防水层。
进一步的,所述步骤1)中在明槽开挖前在开挖边界以外设置一个二次沉淀池,且在井筒中心位置挖一个2米深的吸水井并放入水泵排至沉淀池,且每挖一层,吸水井也应相应挖深2米,开挖时根据开挖的边线进行开挖,且在开挖区域设置了排水沟,在明槽开挖过程中对边坡和仰坡进行喷浆加固,喷浆厚度50mm,仰坡布设锚网,锚杆规格φ22×2400mm,间距800×800mm,金属网采用φ4mm冷拔丝编制网,网孔50×50mm,确保边坡稳定。开挖一层,锚网喷支护一层,开挖顺序为由中间向两帮,最后刷边。
进一步的,所述步骤2)中在工作台的两帮顺井筒方向上下固定两根钢管,用于固定墙柱,固定墙柱时严格按所放边线上下垂直,墙柱间距为1250mm。
本发明具有的优点是:
1.采取引水沟+预注浆综合防治水技术,通过“防、堵、疏、排、截”等手段,实现了打干井和边坡稳定目的,工作面预注浆后,工作面总涌水量仅为0.5m³/h,实现了明槽总水量不超过2m³/h目标,明槽开挖过程中,开挖深度够一排网距离,锚网喷支护一排,在边坡表面形成堵水墙,喷浆前预埋注浆管,表土开挖、临时锚喷支护和边坡预注浆可实现平行作业,及时对表土及时进行封闭、加固,进行有效的防水、堵水,同时,明槽边坡及周围土体得到了有效加固,整体性更强,能有效防止土体坍塌,保持边坡稳定;
2、通过锚网喷+注浆综合护坡手段,明槽施工期间未发生一起边坡坍塌事故,实现了0事故率;
3、设计高强度组合钢模板作为明槽内模板,组合快、强度高,避免返工,井壁接茬平整、错台小、观感好,明槽段模板组装工期节省了6天,经计算,整个表土段模板组装可节省20天以上;
4、设计新型装配式木模板作为外模板,解决外模封堵难、加固难及井壁外表面成型差的问题,节约人工投入、混凝土材料投入,保证了井壁外表面成型规整,观感良好,井壁内、外表面光滑,井壁质量过硬,无麻面现象;
5、明槽段底板混凝土浇筑前,在底板预埋注浆管,底板混凝土强度具备条件后,进行壁后注浆,隔绝底板水源,明槽段井壁强度具备回填条件后,在回填空间预埋注浆管,回填完成后进行壁后注浆,隔绝井壁周围水源和地表水等。从而,保证了斜井永久质量,经不完全估算,该研究成果获得直接经济效益213.4万元以上。
附图说明
图1是本发明高强度组合模板断面结构示意图。
图2是本发明高强度组合模板侧视结构示意图。
图3 是本发明中组合模板的局部放大图。
1、组合模板;11、支腿;12、组合拱板;121、挂耳;2、钢板条、3、九厘板;4、加长螺栓。
具体实施方式
如图所示,一种大断面斜井明槽段高强度组合模板,包括内模板及设置于内模板外侧的外模板,所述内模板和外模板之间还设有弧形绑扎钢筋,所述内模板由多架组合模板1拼装而成,每架组合模板1由四条支腿11和九块组合拱板12构成,所述外模板包括钢板条2和九厘板3,所述钢板条2通过九厘板3和加长螺栓4固定连接至内模板上。
进一步的,每块组合拱板12边缘均设有连接挂耳121,相邻两块组合拱板12之间通过穿设于挂耳121上的螺栓固定连接。
进一步的,每个支腿11横向和竖直方向上均设有连接孔,相邻支腿11之间可以通过穿设于连接孔内的连接杆加固,且支腿11横向的连接孔可以通过锚杆锚固到围岩上。
一种大断面斜井明槽段的施工方法,包括以下步骤:
1)明槽开挖:根据斜井水文地质资料可知,第四系松散空隙含水层最大涌水量约为34.6m³/h,水量较大,开挖过程中,应严格按照作业规程和研究成果做好防治水工作。为便于开挖过程中排水,在开挖边界以外合适位置设置了二级沉淀池,明槽开挖前,首先把施工区域杂物清理平整,画出开挖的边线。开挖时,在开挖区域周围开挖了排水沟,避开雨天(季)施工,并配备了防洪物资。施工过程中根据表土层的稳定情况调整了开挖深度。明槽采取了分层分段开挖的办法,分层高度1.5~2m,分段2段开挖,每段挖土长度15m;明槽段选用大型挖掘机进行开挖,人工铁锹配合,配套铲车转运土。先在画出的边线匡内平挖2m深,再从明槽远端往下开挖,在挖至3.5m深时开始出水,为便于开挖先在井筒中心位置挖出一个2m深的吸水井放入水泵,把周围水流至水井,利于四周开挖,每挖一层,把吸水井延深一次。即将开挖完成时,在井筒最深处两侧挖两个吸水小井(井筒设计井壁以外不能影响立模板浇筑混凝土),放置水泵排到地面沉淀池中。为了便于挖掘机甩土,后期挖土采取由远到近由深到浅后退式进行,受地面铁路影响,而且边坡、迎坡坡度大(边坡设计50°迎坡60°),明槽开挖过程中,及时对边坡和仰坡进行喷浆加固,喷浆厚度50mm,仰坡还需布设锚网,锚杆规格φ22×2400mm,间距800×800mm,金属网采用φ4mm冷拔丝编制网,网孔50×50mm,确保边坡稳定。开挖一层,锚网喷支护一层,这样不但防止边坡和迎坡坍塌,而且对表土涌水形成一道堵水墙,为进一步挖土创造条件。由于明槽断面较大,明槽左、右两侧开挖与支护交替进行,保证边坡及时得到支护。开挖顺序为由中间向两帮,最后刷边,刷边前,再次校核边线,避免大量超、欠挖。刷边时,在斜井设计开挖尺寸以外加宽500mm,并挖出临时水沟作为引水沟,把水引到斜井底部两侧吸水井。
明槽段施工恰逢雨季,地表水涌水量对明槽挖土也造成一定的影响。开挖至明槽底部时,涌水量开始增大,涌水量最大时达43m3/h,威胁施工安全。大量涌水通过两侧引水沟流向井底吸水井,通过排水泵及时排入沉淀池。两侧涌水,尤其是仰坡处涌水衰减不明显,因此,我们及时按研究成果分段进行了工作面注浆。注浆材料采用水泥浆,必要时选用水泥+水玻璃双液浆,通过浆液渗透、扩散渗水裂隙,达到加固、封堵出水目的,工作面涌水量很快得到了控制,解除了水灾危害。
实施效果:采取引水沟+预注浆综合防治水技术,通过“防、堵、疏、排、截”等手段,实现了打干井和边坡稳定目的。工作面预注浆后,工作面总涌水量仅为0.5m³/h;用分层分段的方法对明槽进行开挖,分层高度1.5-2米,分两段开挖,每段挖土长度15米;
2)组装内模板:为缩短施工时间及工序转换,我们设计了组合钢模板,并内部机修厂进行了非标加工,共计加工30m组合模板(明槽以下的表土段和主斜井运煤口均可使用),经工程处验收合格运抵施工现场。
每架组合模板由4条腿和9块组合拱构成,其加工精度比较高,如果出现10mm的偏差就很难组合到一块。所以在立喧骨腿子前,先把井筒底板严格按给出的腰线进行铺设,铺设时先在腰线下找出几个点,再用铝合金尺杆找成一条线。
斜井底板铺设完成后,在井筒内搭建工作台,工作台先从工作面往上搭建,搭建时钢管扎在迎头的土里面工作台的搭设要牢固可靠,工作台上铺设的木板厚度不得小于50mm,结实牢固。工作台的两帮顺井筒方向上下固定两根钢管,用于固定墙柱,固定墙柱时严格按所放边线上下垂直。墙柱间距(中-中)1250mm。
实施效果:内模板表面光滑,模板强度高,内模板组装工期比采用传统的盒子板节省了一半时间,实现了快速组装;
3)钢筋绑扎:钢筋绑扎施工顺序为,内圈圆筋、内圈横筋、外圈圆筋、外圈横筋、拉筋,施工方法:先内圆筋放设几道,用木楔赛垫与内模保持50mm间距。再放3-4道横筋用铁丝捆扎牢固,接着从工作面随巷道坡度放设第一道横筋上的内圆筋。内圆筋铺完再铺横筋,横、圆筋间距按设计要求250mm一道。外圆筋铺设和内圆筋一样,先用250mm钩子筋铺设几个点位,再把横筋按要求铺设,点位找好固定好检查无问题时开始铺设,但是内外筋一定保持垂直。横筋与第一道横筋也要保持垂直。等全部铺设结束后,再用400mm 钢筋隔一米绑扎一个支撑掉,把木楔全部取出,浇筑混凝土时严禁有木楔。钢筋搭接不得小于钢筋40倍;
4)组立外模板:钢筋绑扎完毕后,即可组立外模板。外模板由钢板条、九厘板以及连接加长螺杆配合架设。选用木模板,在连接筋处绑扎一根400mm钢筋,每隔500mm一根,待绑扎完后开始立模板,墙体模板的链接处用木方链接,墙体模板400mm一道木方上下打横撑子加固。拱部模板连接处用钢带链接,每隔500mm用拉丝与内模板连接,正顶处留一块模板用于浇筑混凝土及震捣,对比以往盒子板施工,该组合模板由于连接牢靠,每块模板整体成型、搭接少,解决了明槽外部模板加固难,成型差等问题,可有效减少出现麻面、孔洞的现象。该组合钢模板可一次架设成型,拱部模板一次成型,曲线较为美观,加固后进行混凝土浇筑,减少了工序间的转换,提高生产效率;
5)混凝土浇筑及模板拆除:钢筋绑扎完毕后,即可组立外模板。外模板由钢板条、九厘板以及连接加长螺杆配合架设。选用木模板,在连接筋处绑扎一根400mm钢筋,每隔500mm一根,待绑扎完后开始立模板,墙体模板的链接处用木方链接,墙体模板400mm一道木方上下打横撑子加固。拱部模板连接处用钢带链接,每隔500mm用拉丝与内模板连接,正顶处留一块模板用于浇筑混凝土及震捣,对比以往盒子板施工,该组合模板由于连接牢靠,每块模板整体成型、搭接少,解决了明槽外部模板加固难,成型差等问题,可有效减少出现麻面、孔洞的现象。该组合钢模板可一次架设成型,拱部模板一次成型,曲线较为美观,加固后进行混凝土浇筑,减少了工序间的转换,提高生产效率;
6)管棚预注浆:沿斜井底部拱顶轮廓线以上500mm及两侧施工管棚注浆管,第一轮循环的支护管棚管长8m,掘6m,留2m搭接长度。后续表土段工程管棚预注浆支护长按6m,掘4m,留2m搭接长度。具体施工时根据实际情况确定,钢管间距300mm,钢管采用¢50mm无缝钢管,管棚管外端焊接一根一寸管和一根4分管,分别为2m长和1.5m长(作为注浆管和出浆管),封口深度为1m,钢管管体事先钻上出浆孔(出浆孔间距200~300mm),注浆时浆液能够扩散到钢管周围,里端加工成锥形,便于安装,在预埋管¢75mm×10m钢管(一头焊接¢108mm法兰堵盘;另一头用电钻钻有花孔,花孔钢管长度1m),预埋管安装好后,用螺丝拧紧,连接注浆管路进行注浆,当注浆压力达到4MPa 时停止注浆,同时对注浆面进行观察,发现出浆及时停止注浆。反复注浆直至达到设计要求。开始进行注浆时,接头上的¢25mm球阀打开,让管棚管中浆液顺着钻孔向外回浆,使管棚周围充满浆液团结成一体与注浆后土层形成坚固的整体。封孔压力控制到4MPa。施工一个预埋孔,安装一个孔,注一个孔,直至注浆结束,管棚预注浆施工可与明槽浇筑井壁平行作业,为斜井进入暗硐施工创造了良好条件,与回填后再进行工作面预注浆相比,敞开空间操作更方便,注浆泵直接设置在地面,减少了措施工程占用时间,节约了工期
7)斜井防地表水:为确保斜井永久使用质量,明槽回填前,井筒井壁外表层应抹沥青防水层,防止地表水下渗进入斜井,在明槽两侧边坡预埋注浆管,然后按要求规定回填。采用人工加机械夯实的方法进行回填。井筒钢筋砼井壁浇注28天后,采用粘性土或拌合土水平分层填筑,逐层碾压。回填土中所含石块的最大直径不得超过100mm,粘土铺设厚度一般控制在300~400mm,压实遍数为4~6遍。预埋注浆管在斜井两侧的回填空间内均匀布置,共布置注浆管10根,回填完成后,在地面进行臂后注浆。本次注浆加固运用单、双液浆+QBZ-BI防水剂(3.8%)相结合注浆法。终孔注浆压力控制在4MPa,以不造成井壁损坏及地面出浆为准。
效益分析
一、经济效益分析
所列经济效益的计算依据:
1、设计高强度组合模板,所有表土砌碹段均能使用,相对于传统模板一个小班一架,整体组合模板一个小班两架,施工30米斜井节省5天时间,141m节省人工=240元/人工*12人*3*141/28*5天x240元=21.6万。
2、141米表土段可提前141/28*5=25天,节约挖掘机赁费用=4000*25=10万元。
3、地面深浅孔注浆截水方案预算约173万,采用引水沟+预注浆+壁后注浆施工方案预算66万,表土水治理节约费用=173-66=107万。
综合以上分析,从技术的应用效果来看,提高了工程进度,节省了人力资源,最终获得经济效益138万。
二、社会效益
高强度整体模板的使用,在施工应用中经济效益极为明显,既解决了传统拼装模板立碹骨浇筑混凝土速度缓慢,导致表土段施工进度迟缓,错茬成型差的情况,又增强了模板变形能力,延长了模板的使用寿命,更增加了施工的安全性和稳定性,且提高了工作效率和施工进度。由此带来的安全所实现的社会效益则无法估算。

Claims (6)

1.一种大断面斜井明槽段高强度组合模板,其特征在于:包括内模板及设置于内模板外侧的外模板,所述内模板和外模板之间还设有弧形绑扎钢筋,所述内模板由多架组合模板拼装而成,每架组合模板由四条支腿和九块组合拱板构成,所述外模板包括钢板条和九厘板,所述钢板条通过九厘板和加长螺栓固定连接至内模板上。
2.如权利要求1所述的大断面斜井明槽段高强度组合模板,其特征在于:每块组合拱板边缘均设有连接挂耳,相邻两块组合拱板之间通过穿设于挂耳上的螺栓固定连接。
3.如权利要求2所述的大断面斜井明槽段高强度组合模板,其特征在于:每个支腿横向和竖直方向上均设有连接孔,相邻支腿之间可以通过穿设于连接孔内的连接杆加固,且支腿横向的连接孔可以通过锚杆锚固到围岩上。
4.一种如权利要求1-3任一所述的大断面斜井明槽段的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)明槽开挖:用分层分段的方法对明槽进行开挖,分层高度1.5-2米,分两段开挖,每段挖土长度15米;
2)组装内模板:先铺设斜井底板,再在井筒内搭建工作台,再将一架组合模板的支腿和组合拱进行固定组装,重复组装多架组合模板至长度达到30米即可;
3)钢筋绑扎:钢筋绑扎施工顺序为,内圈圆筋、内圈横筋、外圈圆筋、外圈横筋、拉筋;
4)组立外模板:将钢板条和九厘板通过加长螺栓连接至内模板上,外模板每隔0.5米在外模板顶部预留一个混凝土浇筑及振捣缺口;
5)混凝土浇筑及模板拆除:用混凝土输送泵从混凝土浇筑及振捣缺口处进行混凝土的浇筑,每浇筑一段用振动棒振捣一次,震捣至砼表面返浆为止,砼浇筑结束凝固48小时后,进行模板拆除工作;
6)管棚预注浆:管棚预注浆可与明草浇筑平行作业;
7)斜井防地表水:在井筒井壁外表面涂抹沥青防水层。
5.如权利要求4所述的一种大断面斜井明槽段的施工方法,其特征在于:所述步骤1)中在明槽开挖前在开挖边界以外设置一个二次沉淀池,且在井筒中心位置挖一个2米深的吸水井并放入水泵排至沉淀池,且每挖一层,吸水井也应相应挖深2米,开挖时根据开挖的边线进行开挖,且在开挖区域设置了排水沟,在明槽开挖过程中对边坡和仰坡进行喷浆加固,喷浆厚度50mm,仰坡布设锚网,锚杆规格φ22×2400mm,间距800×800mm,金属网采用φ4mm冷拔丝编制网,网孔50×50mm,确保边坡稳定,开挖一层,锚网喷支护一层,开挖顺序为由中间向两帮,最后刷边。
6.如权利要求4所述的一种大断面斜井明槽段的施工方法,其特征在于:所述步骤2)中在工作台的两帮顺井筒方向上下固定两根钢管,用于固定墙柱,固定墙柱时严格按所放边线上下垂直,墙柱间距为1250mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114233384A (zh) * 2021-12-30 2022-03-25 中煤第三建设(集团)有限责任公司 一种采用逐层排水方法的明槽段施工系统及方法

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