可调节整体方形模板在方形竖井中的开发及应用

李建国，王祖辉

(湖南涟邵建设工程(集团)有限责任公司，　湖南 娄底市　417000)



可调节整体方形模板在方形竖井中的开发及应用

李建国，王祖辉

(湖南涟邵建设工程(集团)有限责任公司，湖南 娄底市417000)

为满足地下岩体工程的需要，方形竖井越来越多地得到应用。对于短掘短砌混合作业的方形竖井井筒施工，传统常规井筒砌壁支护工艺制约着其施工质量和进度。新型开发的可调节整体方形模板由4组直角组合模板及其联接装置组成，实际工程应用表明，其整体刚度高和防爆能力强，可适应凿岩钻爆要求，能适应方形竖井的超欠挖，脱模立模省时省力，砌壁平整光滑且模板不走样，这对方形竖井安全优质快速施工具有重要的借鉴意义。

方形竖井；可调节整体方形模板；工程应用；井筒掘砌

0　引　言

为满足地下岩体工程的需要，地下方形竖井越来越多，如四川嘉陵江枢纽工程船闸项目方形竖井[1]、锦屏一级水电站大坝电梯竖井[2]等，方形竖井作为地下岩体井巷，其成巷施工要遵循井巷掘砌作业方式，短掘短砌混合作业是方形竖井常用的施工方法。因方形竖井断面形状特殊，要保证方形竖井在安全优质的条件下实现快速施工，不仅要求凿岩爆破成形效果好[1]，而且对井筒砌壁支护工艺也提出了很高的要求。

现浇混凝土支护是保证矿山竖井井筒井壁质量的重要环节，目前圆形竖井砌壁因井筒截面边界连续光滑，多采用整体金属模板现浇混凝土砌壁支护[3￣4]，但方形竖井有4个直角的影响，其砌壁支护时通常采用散装散拼的传统常规脚手架支模和滑升模板施工[5]，因为模板整体性差，存在用工较多、劳动强度大、井壁混凝土表面易拉裂的缺点，同时，井筒凿岩爆破，产生大量飞石、强烈的冲击波和爆破震动，在受限空间里，易使滑升模板的铰链结构或角模联接结构损坏造成支拆模板困难，这些都严重制约着方形竖井井筒施工质量和进度。为解决相关问题，针对方形井筒施工开发设计了一种能适应方形竖井的可调节整体方形金属模板，该模板整体刚度大且防爆能力强，液压油缸脱模立模，省时省力，具有砌壁方便、节省用工和施工质量好的优点。

1　可调节整体方形模板技术参数

可调节整体方形模板由4组直角组合模板及其联接装置组成，相邻2组直角组合模之间的联接装置主要包括T型板、搭接槽钢、限位千斤顶及液压油缸等，图1为可调节整体方形模板截面示意，图2为可调节整体方形模板内部展开平面示意。可调节整体方形模板结构参数为非标准设备，可根据具体施工的方形竖井设计净断面尺寸进行定制加工，以云南玉溪大红山铁矿1号铜矿带150万t/a地下溜破系统2#方形电梯井为例来说明主要技术参数。

方形电梯井的净断面尺寸为4500 mm×3200 mm,混凝土砌壁高度设计为3000 mm，相应的可调节整体方模横截面尺寸的调节伸缩范围为(4600～4300)mm×(3300～3000) mm，整体方模结构高度为3000 mm。

图1　可调节整体方形模板截面

图2　可调节整体方形模板展开平面

整体方模包括4组直角组合模板，模板的围板采用6 mm厚钢板，连接筋板采用10 mm厚钢板，横肋用20号槽钢，型号[20a，间距为205 mm，模板厚度106 mm，顶部加强采用70 mm角钢，直角导向槽钢采用[18a槽钢和10 mm厚钢板。

搭接丁字板采用10 mm厚钢板，宽度为550 mm，导向槽钢采用[18a槽钢和10 mm厚钢板制成，长700 mm；通过2块导向槽钢压盖将2组直角组合模板和T型板联接在一起；T型板需用4块，整体方模有4处伸缩口。每处伸缩口布置2个并联液压油缸，2个限位千斤顶，3个限位螺栓；总共安装8个油缸，采用一个手动二位二通进行控制，限位千斤顶的内直径为50 mm，外直径为60 mm，限位螺栓直径为15 mm。

2　 可调节整体方形模板施工工艺

2.1施工工艺流程

可调节整体方形模板施工工艺流程见图3。

2.2施工工艺操作要点

(1) 施工准备及整体方模制作。根据方形井筒断面情况确定整体方模的规格，绘制设计图纸并按要求进行人工、机械、材料组织，编制整体方模制作与施工方案。制作加工原则：满足刚度要求，坚固耐用，经济合理；支模尺寸应比设计断面大20～40 mm，保证净断面尺寸不得小于设计值且不大于设计值50 mm；符合节约资源与保护环境的要求。不同方形竖井的工程情况会不一致，但这种整体方模的结构计算简单，一般施工技术人员都能够完成。

图3　可调节整体方形模板施工工艺流程

(2) 整体方模井下落模。方形井筒掘至井口以下10 m位置时，停止掘进，将制作好的整体方模拆分，按编号顺序吊至方形井底随吊盘一起组装；下放中垂线，检查井筒掘进断面，欠挖处采用风镐或补炮处理，然后，平整工作面，平整时，井筒周边应尽量控制在一个水平面，将上循环整体方模松模，采用稳车悬吊下放整体方模至井底碴面上。

(3) 整体方模的调模和稳模。整体方模落底后暂不座实碴面，根据4个直角下放的4根中垂线，人力推动模板将模板调至设计位置，并调平调直模板，落模座实碴面。将气动液压泵用吊桶下至工作面，接通风路、油路，使整体方模液压油缸撑开，将模板撑开靠牢，支起限位千斤顶，搭好浇筑工作台。检查整体方模的标高，平整度偏差控制在10 mm以内，由质检人员和监理对整体方模结构尺寸、搭接缝宽度，垂直度等进行质量验收，监理验收合格后，方可进入下一道工序施工。稳立好整体方模后，钢模悬吊绳必须处于拉紧状态。

(4) 浇筑混凝土。搭好浇注工作台，开始浇注混凝土；采用混凝土运送罐车将料运至井下方形井井口，井筒采用溜灰管下料；砼的浇筑采用对称分层环形浇灌的方法，分层厚300 mm，必须对称浇灌以防钢模一侧砼堆积太多挤压整体方模造成跑模；用插入式风动振动棒振捣，接茬口处理待吊盘下落至该位置时，在吊盘上处理。

(5) 养护脱模至下一循环点。将混凝土养护至强度能保证其表面及棱角不因拆模而受损的条件下，依据井内温度情况、混凝土强度等级确定脱模时间；脱模时，先放松模板悬吊钢丝绳100 mm，下放气动液压泵到工作面，接通风、油路，松开限位千斤顶，

联动收缩液压油缸使方模脱离井壁，稳车下放整体方模至下一循环支承点。

3　可调节整体方形模板应用

云南玉溪大红山铁矿I号铜矿带150万t/a工程溜破系统布置于矿体西南翼、箕斗竖井旁，2#方形电梯井井筒高度约100 m，其主要服务140，100，130，48 m水平，井筒断面为方形，净断面尺寸为4.5 m×3.2 m。采用可调节整体方形模板进行施工作业，2#电梯井施工工期为3个月，综合平均月进尺达到35 m，砌壁质量好，模板及配件清洁保养后可周转使用，节省了人工费用、材料费用等施工成本31万元，在安全优质的条件下实现快速施工，取得了很好的经济效益和社会效益。另外，大红山铁矿400万t/a二期废石提升系统1#方形电梯竖井施工时，净断面尺寸为2.75 m×3.7 m，综合平均月进尺达到49 m，亦实现了安全优质的快速施工。

4　结　论

可调节整体方形模板的开发是适应当前地下岩体工程的发展需要,是对传统的方形竖井砌壁支护施工工艺的革新。工程实践表明，根据地下方形竖井短段掘砌施工作业特点开发的可调节整体方形模板，其整体刚度高和防爆能力强，可适应凿岩钻爆的要求，脱模立模省时省力，能适应方形竖井受限空间内的超欠挖，砌壁平整光滑且模板不走样，适用于方形竖井的快速施工，应用前景广阔，可带动方形竖井建井技术向前发展。

[1]李泽华,蒲加顺,王永辉,等.方形竖井预裂爆破一次成型施工工艺[J].四川水利,2009,323(1):95￣97.

[2]周振兴,李宇.锦屏一级电站电梯竖井整体液压自动爬升模板设计[J].四川水利,2012(3):26￣27.

[3]黄明健,王军华,谢海鹏.大红山铁矿箕斗竖井的快速施工技术[J].采矿技术,2014,14(4):47￣50.

[4]刘建超,李宗旭.立井变径金属模板的研制和应用[J].建井技术,2012,33(2):40￣42.

[5]杜林,王治华.液压滑升模板工艺在陕西麟北煤业冻结主井的应用[J].煤炭与化工,2014,37(2):107￣109.

2016￣05￣13)

李建国(1963-)，男，工程师，主要从事矿山建设及生产方面的技术与管理工作，Email：2607242631@qq.com。