深、大豎井開挖時(shí)的新型旋轉(zhuǎn)樓梯通道施工技術(shù)

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(shí)的新型旋轉(zhuǎn)樓梯通道施工技術(shù)

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(shù)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(shí)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(zhuǎn)樓梯通道，使用安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)，既能夠提高工作效率，又能滿足施工人員、監(jiān)理人員下井時(shí)的安全要求。

關(guān)鍵詞：深、大調(diào)壓井；開挖；旋轉(zhuǎn)樓梯；踏步；豎直爬梯；施工技術(shù)

1概述

毛爾蓋水電站位于阿壩州黑水縣境內(nèi)，裝機(jī)4臺，總裝機(jī)容量為420 MW。該電站調(diào)壓井開挖直徑為26.3 m，井身開挖高度達(dá)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(nèi)徑為22 m。調(diào)壓井井口以下0～30 m段為強(qiáng)卸荷巖體，圍巖風(fēng)化卸荷強(qiáng)烈，巖體松弛，完整性差，呈碎裂結(jié)構(gòu)及散體結(jié)構(gòu)，巖體極不穩(wěn)定，圍巖類別為V類;井口以下30～70 m段為弱風(fēng)化圍巖，巖體較破碎，呈鑲嵌-碎裂結(jié)構(gòu)，圍巖不穩(wěn)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(jié)構(gòu)，圍巖穩(wěn)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(shí)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(shí)速度慢、消耗體力大；上行時(shí)消耗體力就更大、安全隱患加大，爬梯上、下時(shí)不能多人在爬梯上同時(shí)通行，以避免發(fā)生意外時(shí)發(fā)生連鎖反應(yīng)而造成傷害他人;采用吊籠時(shí)由于鋼繩易出現(xiàn)意外而造成事故、吊籠鋼繩卷過頭翻欄傷人、吊籠上、下時(shí)單邊超重會出現(xiàn)翻籠事故、當(dāng)?shù)趸\運(yùn)行時(shí)容易產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和墜落事故等。第三種方式是引進(jìn)建筑專用的工業(yè)電梯來滿足施工所需，但工業(yè)電梯施工成本太高，爆破時(shí)保護(hù)成本亦較大，運(yùn)行時(shí)存在安全隱患大等缺陷。

2大型豎井旋轉(zhuǎn)樓梯的設(shè)計(jì)

旋轉(zhuǎn)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(nèi)側(cè)寬度較小并形成較陡的坡度，行走時(shí)不安全且構(gòu)造較為復(fù)雜。根據(jù)螺旋式樓梯是圍繞一根單柱布置的啟示，考慮到調(diào)壓井開挖是從上向下進(jìn)行的，因此，在大型調(diào)壓井開挖和支護(hù)過程中使用了大量的錨桿用以穩(wěn)定圍巖，旋轉(zhuǎn)樓梯則充分利用支護(hù)留出的錨桿和適當(dāng)加密的錨桿作骨架，采用鋼筋制作下井旋轉(zhuǎn)樓梯。

毛爾蓋水電站的調(diào)壓井開挖直徑為26.3 m，調(diào)壓井井身高設(shè)為171 m，施工時(shí)人員上、下調(diào)壓井通道采用的是旋轉(zhuǎn)樓梯，該旋轉(zhuǎn)樓梯按俯角40°下臥，充分利用預(yù)埋鋼筋和錨桿加固焊接完成，從調(diào)壓井旋轉(zhuǎn)樓梯跟進(jìn)上部倒掛混凝土及開挖支護(hù)同步作業(yè)完成。樓梯寬度設(shè)計(jì)為0.8 m，外側(cè)護(hù)欄高1.2 m，護(hù)欄外側(cè)與梯底均進(jìn)行封閉。在調(diào)壓井上部0～70 m倒掛混凝土部分中在混凝土內(nèi)預(yù)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(tǒng)錨桿為受立筋，旋轉(zhuǎn)樓梯每一周圈設(shè)置一個(gè)休息平臺，旋轉(zhuǎn)樓梯安裝隨開挖同步進(jìn)行，在離工作面4～5 m處設(shè)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(zhuǎn)樓梯。調(diào)壓井旋轉(zhuǎn)樓梯布置情況見圖1。

3旋轉(zhuǎn)樓梯的施工

在調(diào)壓井施工前，對調(diào)壓井下井通道之旋轉(zhuǎn)樓梯進(jìn)行了設(shè)計(jì)，由設(shè)計(jì)方提出旋轉(zhuǎn)樓梯的相關(guān)技術(shù)要求、下臥傾角，編寫出樓梯的施工工藝要求、旋轉(zhuǎn)樓梯施工中的專項(xiàng)安全措施等，從而為施工大型豎井下井通道旋轉(zhuǎn)樓梯提供了技術(shù)保障。旋轉(zhuǎn)樓梯的具體施工要求如下。

(1)根據(jù)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出的旋轉(zhuǎn)樓梯大樣圖，第一次應(yīng)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(dāng)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(yīng)飽滿，焊接順序?yàn)閺纳系较?、依次進(jìn)行。

(3)旋轉(zhuǎn)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(fā)生彎曲并造成焊接接頭脫落。為加強(qiáng)踏步的強(qiáng)度，在樓梯寬度0.8 m的中間加設(shè)了一根φ25鋼筋作骨架，以確保踏步的鋼度。

(4)施工現(xiàn)場自制的“旋轉(zhuǎn)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(qiáng)旋轉(zhuǎn)樓梯的鋼度，在調(diào)壓井向下開挖的支護(hù)中按俯角40°之間的錨桿間距的中間部位補(bǔ)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(qiáng)了旋轉(zhuǎn)樓梯的強(qiáng)度。

(5)踏步的安裝焊接。旋轉(zhuǎn)樓梯的每個(gè)踏步鋪設(shè)都是獨(dú)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(dá)15 cm，踏步鋼筋應(yīng)焊接密實(shí)，踏步與踏步之間的高度應(yīng)控制在18～20 cm內(nèi)。安裝踏步是旋轉(zhuǎn)樓梯的最后一道工序，踏步尺寸要標(biāo)準(zhǔn)，要求其上部水平，焊接牢固。

(6)休息平臺的制作。在旋轉(zhuǎn)樓梯的每一周圈設(shè)置一個(gè)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(shè)3 cm厚的木板，以滿足施工人員下、上井時(shí)休息和恢復(fù)體力。

(7)防護(hù)欄桿。在旋轉(zhuǎn)樓梯踏步安裝完成的同時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行旋轉(zhuǎn)樓梯外側(cè)防護(hù)欄桿的安裝，其防護(hù)欄桿高1.2 m，欄桿立柱間距為1.5 m，防護(hù)欄的欄桿設(shè)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(shí)立柱成彎勾狀，待該彎鉤鉤在縱向主筋上再進(jìn)行焊接。防護(hù)欄桿和立柱均采用φ22鋼筋制作。在調(diào)壓井開挖期間，旋轉(zhuǎn)樓梯的使用情況見圖2。

4質(zhì)量保證措施

(1)質(zhì)量要求。①調(diào)壓井旋轉(zhuǎn)樓梯通道下臥時(shí)必須嚴(yán)格按照俯角40°準(zhǔn)確布設(shè)，以保證旋轉(zhuǎn)樓梯較平緩地下臥;②對于旋轉(zhuǎn)樓梯的錨桿和在錨桿與錨桿間增加的承重錨桿應(yīng)保證其注漿質(zhì)量和外留長度;③旋轉(zhuǎn)樓梯的三根縱向鋼筋的搭接長度應(yīng)滿足規(guī)范要求，搭接處的焊接應(yīng)飽滿;④樓梯的踏步鋼筋要求焊接后平整，踏步不應(yīng)出現(xiàn)斜面，同時(shí)，每一個(gè)踏步的高度不準(zhǔn)出現(xiàn)過大超高;⑤調(diào)壓井中的整個(gè)旋轉(zhuǎn)樓梯必須牢固、穩(wěn)定;⑥旋轉(zhuǎn)樓梯外側(cè)的防護(hù)欄焊接應(yīng)牢固。

(2)質(zhì)量控制要點(diǎn)。①調(diào)壓井旋轉(zhuǎn)樓梯在制作時(shí)首先從井口制作一個(gè)平臺伸入調(diào)壓井中，隨后按照設(shè)計(jì)好的承重錨桿上布設(shè)縱向受力鋼筋時(shí)嚴(yán)格控制寬度和下臥角度，以確保樓梯位置的定位準(zhǔn)確。②在縱向受力鋼筋焊接時(shí)，應(yīng)保證三根受力鋼筋相對平行，在踏步鋼筋焊接安裝時(shí)確保踏步平整，不出現(xiàn)斜面踏步。

5安全保證措施

(1)旋轉(zhuǎn)樓梯作業(yè)前，應(yīng)對施工人員進(jìn)行安全教育，對參加制作和參與旋轉(zhuǎn)樓梯焊接的施工人員進(jìn)行書面安全交底工作。

(2)在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)樓梯施工時(shí)，由于施工中人員均在高空中作業(yè)，作業(yè)時(shí)必須搭設(shè)活動梯子，梯子一端應(yīng)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(cè)安全欄桿、踏步時(shí)應(yīng)栓安全繩，并將安全繩拴在牢固的錨桿上。

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

(4)施工人員在焊接旋轉(zhuǎn)樓梯時(shí)，其上、下通行必須借助于臨時(shí)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(cè)向欄桿應(yīng)由專業(yè)的質(zhì)檢人員進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，如檢查焊接長度、焊縫飽滿度；當(dāng)出現(xiàn)焊接長度不夠和焊縫夾焊渣、焊縫不飽滿時(shí)，應(yīng)對有質(zhì)量問題的受力筋、踏步、側(cè)向欄桿進(jìn)行重焊或補(bǔ)焊。

(6)在旋轉(zhuǎn)樓梯施工中，應(yīng)由專人負(fù)責(zé)安全檢查。對于在旋轉(zhuǎn)樓梯施工時(shí)發(fā)現(xiàn)的安全問題，應(yīng)及時(shí)報(bào)告給有關(guān)人員并及時(shí)進(jìn)行處理。當(dāng)施工出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，應(yīng)立即停止施工并起動應(yīng)急措施。

(7)旋轉(zhuǎn)樓梯的外側(cè)欄桿按設(shè)計(jì)要求施工完成后 ，應(yīng)檢查每根欄桿是否按40 cm距離進(jìn)行布置與焊接；同時(shí)，在欄桿的外側(cè)及時(shí)布置雙層柔性保護(hù)裝置:第一層用防護(hù)密網(wǎng)，密網(wǎng)按30 cm的綁扎距離固定在外側(cè)欄桿的立柱、三道縱向欄桿上，一定要保證防護(hù)網(wǎng)的綁扎距離和質(zhì)量。防護(hù)密網(wǎng)施工完成后，在防護(hù)密網(wǎng)外側(cè)再布置一層安全網(wǎng)，該層安全網(wǎng)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(shí)的安全。

(8)每節(jié)旋轉(zhuǎn)樓梯的踏步施工完成、踏步經(jīng)檢查符合質(zhì)量要求后，應(yīng)及時(shí)在踏步下安裝一層保護(hù)鐵絲網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)的安裝應(yīng)在側(cè)欄桿保護(hù)網(wǎng)之前進(jìn)行，鐵絲網(wǎng)應(yīng)固定在三根縱向受力鋼筋上，固定采用12#鐵絲把鐵絲網(wǎng)綁扎在所有受力鋼筋上，綁扎距離為30～40 cm。保護(hù)鐵絲網(wǎng)施工完成后，應(yīng)及時(shí)檢查鐵絲網(wǎng)綁扎距離、有無漏綁扎情況，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即補(bǔ)救。

6結(jié)語

毛爾蓋水電站調(diào)壓豎井井深達(dá)171 m。在該項(xiàng)目施工中，依托工程的深、大調(diào)壓豎井，項(xiàng)目部創(chuàng)新并自行設(shè)計(jì)制作了沿井壁螺旋下行的“旋轉(zhuǎn)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(chuàng)造了良好條件，真正體現(xiàn)了“以人為本”的施工理念，也加快了施工進(jìn)度，所取得的經(jīng)驗(yàn)如下。

(1)在深、大調(diào)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(zhuǎn)樓梯則有效地解決了這一問題。

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

(3)毛爾蓋水電站的大型調(diào)壓井開挖施工中的上、下通道采用旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)樓梯的質(zhì)

量要求、安全防護(hù)等問題。

通過毛爾蓋水電站調(diào)壓井工程旋轉(zhuǎn)樓梯的安裝使用，其施工經(jīng)驗(yàn)可以很好地解決旋轉(zhuǎn)樓梯的架設(shè)問題。旋轉(zhuǎn)樓梯系統(tǒng)的使用節(jié)約了投資，增加了安全裕度，技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。該旋轉(zhuǎn)樓梯技術(shù)可廣泛應(yīng)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(shù)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(shù)及管理工作.

(責(zé)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(xiàn)標(biāo)識碼:B

中圖分類號:TV52;TV554;TV547

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