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、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，以保證施工作業的安全。在長九神山灰巖礦項目地下溜破系統工程中，儲礦倉作為大直徑（8m）垂直溜井的下部結構，同時也是連通主破碎硐室的重要結構，是很關鍵的施工部位。設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，同時施工方法應具備快速高效的特性，才能在保證施工安全、質量的同時，跟進施工進度。依托長九項目施工經驗，本文敘述了一種創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，基于電動起重機的使用對施工作業順序進行緊密調配，能有效的保障施工的安全、質量、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。儲礦倉內壁設計全斷面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壁均為鋼筋混凝土襯砌結構，中部澆筑混凝土基礎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。料倉下部混凝土結構接觸礦石表面（上表面、卸料口）均滿鋪設錳鋼板，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 工程地質條件

地層產狀N35～87°E，SE∠31°～65°，層理裂隙較發育。硐室埋深約220m～250m，硐身主要穿越南陵湖組微風化灰巖，巖體較完整，圍巖相對穩定，可穩定數日-數月，局部破碎，夾黑色瀝青質膠結物，開挖時有掉塊現象，地震縱波Vp=4400m/s～5800m/s。根據設計方提供地質勘探資料，儲礦倉段圍巖分級為Ⅳ級。儲礦倉段主要為微風化灰巖，巖性為薄層泥晶灰巖夾中-厚層泥晶灰巖、瘤狀灰巖，裂隙節理較發育，裂隙面夾黑色鈣質膠結物，裂隙面約8～12條/米，部分溜井段巖芯段層理發育，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，部分段層理發育，開挖施工中多處巖面出現漏水、滲水現象，已進行插管導排。

2 優化設計

綜合考慮施工條件和實施難度，將錳鋼板進行了材質和塊度優化，60mm錳鋼板優化為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化為1m×3m，并對礦倉下部大塊度的耐磨板進行分割，優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，材質抗磨性能更佳。

3 施工技術準備

施工前，根據施工進度計劃，單梁起重機的設備采購，承載結構的安裝，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措施準備到位。對項目管理及現場施工人員進行了多次安全技術交底，施工前技術準備工作逐一落實，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構牛腿作支撐點，上搭設鋼梁，鋪設行走軌道。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，就位后人工在作業平臺上進行軌道加固、設備調試等。作業順序：①施工作業平臺搭設，②起重機行走梁、軌道安裝，③起重機主梁吊裝，④軌道加固、設備調試。

圖1 電動單梁起重機設備圖

圖2 電動單梁起重安裝圖紙截圖（局部）

施工作業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。平臺外側用φ12圓鋼焊接護欄。鋼筋架外側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備，對施工工序進行了緊密調配，從下而上分層作業，使錳鋼板吊裝、鋼筋制安、錨桿施作、排架搭設、混凝土澆筑等工序合理接續，各班組無縫銜接轉換，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、質量、進度得到了三重保證。

5.1 工序調配

因作業面為方形，有相對獨立的四條作業線，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，⑧第二層錨桿施作，⑨工序循環……

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運，輔助其他班組作業，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循環交替。支護班組負責錨桿施作，搭設腳手架工作，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 耐磨板穩定系統

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定系統，既增加了耐磨板作為混凝土模板的穩定性，又加快了耐磨板安裝就位作業效率。該穩定系統由8#槽鋼作為骨架，在測量放樣時縱橫分布在耐磨板內側的分塊處，和錨桿進行焊接，穩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，倒車入儲礦倉下方留設的施工通道內，電動單梁起重機行走至錳鋼板正上方，掛穩吊鉤，人工配合緩慢起吊，待吊繩穩定后，操作吊車行走至工作面上方，貼緊槽鋼穩定系統后垂直下放，上下層鋼板利用內側吊耳卡位，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，起到二次穩固作用。

5.2.3 分層施工

根據混凝土供應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、立模根據分倉高度逐次循環施工。

6 結語

篇幅有限，文中未對現場安全管控、進度計劃、質量驗收、施工設備以及結構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配方法，請閱者注意。

對于地下封閉空間，小尺寸斷面的結構施工，選擇合理的設備，突破常規的施工方法，能較明顯的提高施工效率，縮短圍巖暴露時間，規避安全風險。通過在長九神山灰巖礦項目地下溜破系統的施工實踐，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，存在鋼絲繩旋轉打結情況。后經廠家進行設備技術改造，將提升鋼絲繩調整為單根，有效的解決了打結問題，施工條件允許情況下，應選擇大型號電機，以提高設備運行安全穩定性。