专利名称：一种防水闸门硐室的掘砌方法
技术领域：
本发明涉及矿山井巷施工领域，特别是涉及各类矿山井下防水闸门硐室的掘砌施工方法。
背景技术：
防水闸门硐室断面尺寸跨度大且硐室轮廓较为复杂，以_16m水平1#防水闸门硐室为例最小处3. 4X3. 37m，最大处9. 13mX8. 33m。预埋钢筋量多达6吨且结构相当复杂， 由Φ20πιπι螺纹钢绑扎成的双层钢筋网构筑出4m长，2. 5mX 2. 5m的井字形通道，钢筋网通道端部由钢筋网绑扎成喇叭口形状并与门框上的450根带钩钢筋相穿插交错，以此来固定近两吨的门框。且一般门框找正采用锚杆加手拉葫芦悬吊找正，但其操作较为困难，尤其在横向找正，保证门框下沿水平方面，可操作性较差。而且，悬吊找正法致使后期门框上带钩钢筋焊接作业难以进行。
另外，硐室工程量较大，开凿量超过500m3，混凝土浇灌量近300m3。施工质量要求高，根据设计要求，防水闸门需要承最大静水压2. OMpa，预埋门框的位置及偏斜度等要求极严，对混凝土强度及整个硐室砼体的防渗性能也有较高的要求。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种防水闸门硐室的掘砌方法，用于解决现有技术中防水闸门硐室的掘砌存在的施工困难等问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下一种防水闸门硐室的掘砌方法，包括
步骤1，采用控制爆破对硐室进行多次刷扩，直到满足硐室设计规格；这里，控制爆破原理是指通过一定的技术措施严格控制爆炸能量和爆破规模，使爆破的声响、震动、飞石、倾倒方向、破坏区域以及破碎物的散坍范围在规定限度以内的爆破方法。
步骤2，基础浇灌对硐室的楔形底部坑槽进行浇灌，浇灌高度达到钢筋网通道的竖筋下沿位置；因为硐室主体段，钢筋网通道及门框上下左右均包裹厚度2m-3m的混凝土， 所以为便于绑筋作业进行，必须先进行楔形底部坑槽浇灌，一次浇灌的凝固效果不佳时可进行多次浇灌。
步骤3，按从下至上的顺序进行绑筋。
步骤4，采用钢管脚手架支撑防水闸门的门框，门框配合用螺杆顶头，且门框的垂直高度在搭设钢管脚手架时确定，通过调节螺杆实现门框纵向与横向位置的微调和找正， 并固定住门框。
步骤5，在门框预埋斜面上焊接带钩钢筋；焊接作业选用适当功率的焊机，既要满足焊接作业要求，又要防止功率过大而致使门框形变。为使前后两次浇灌的混凝土有较好连结作用，钢筋绑扎、门框预埋及带钩钢筋焊接作业均24小时倒班作业，缩短两次浇灌间隔时间，并在浇灌前用水清洗接触面。
步骤6，按由下而上、由里而外的顺序进行硐室浇灌，并对浇灌好的硐室进行注浆。
进行硐室浇灌时，为保证混凝土凝固后的强度，防止混凝土浆明显分层，单次浇灌垂直高度不可过大。故考虑增大单次浇灌长度(沿硐室轴向)，以减少浇灌次数和养护次数， 有效的缩短工期。但同时，单次浇灌长度的增加就意味着单次立模量的增加，这就需要施工力量的保证。在浇灌硐室主体段时，尤其是门框底部和顶部，由于混凝土面积较大致使浇灌量庞大，高质量的振捣作业成为保证工程质量的重要工序。
随浇筑混凝土，在各个部位预埋注浆管，管口需做保护处理，并顶到岩面，防止浇灌时混凝凝土灌入。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步,步骤I具体包括
步骤11，确定硐室起点和终点位置，再结合硐室设计规格，确定出门框所在平面的位置，即最大断面处；
步骤12，按照先墙再拱最后基础坑槽的顺序进行布眼刷扩；
步骤13，刷扩时遵循多打眼少装药的原则，采用控制爆破，多次刷扩，直到满足硐室设计规格；
步骤14，刷扩硐室顶部时，将刷墙形成的渣堆作为基础进行作业，省却了搭建平台的工序；
步骤15，对局部岩石稳定性较差的地方，进行临喷支护。局部岩石稳定性较差是由于硐室规格较大，其顶板跨度与暴露面积都比较大造成的。
进一步，所述步骤I中采用控制爆破的方式刷扩硐室的顺序依次为硐室后室、硐室主体段、硐室前室，这样材料可由前室进入，又便于铲运机出渣。
进一步，所述步骤2中烧灌高度为300mm。
进一步，所述步骤3具体包括绑筋作业在完成基础浇灌之后两天内进行，先绑扎硐室两侧与底部的钢筋网，顶部钢筋绑扎留待顶部浇灌之前进行。绑筋作业在完成基础浇灌之后两天内进行是为保证下部混凝土与上部混凝土有较好连结作用以及整个混凝土结构防渗性能符合要求。
进一步，所述步骤3中进行绑筋的钢筋网通道长4m，网度为200mmX 200mm，且钢筋网通道呈井字形结构。
进一步，所述步骤4中门框横向不偏，且横档必须与硐室轴向垂直，门框下沿内侧垂直位置偏差不得超过5mm，以保证铺设轨道能使矿用机车正常运行，门框上沿需后仰2 度，以满足手动关闭闸门时其自重的助力作用。
进一步，所述步骤4中固定门框的步骤包括门框找正后，用4根直径32mm长锚杆在左前、左后、右前、右后四个方向上固定住门框。
进一步，所述步骤5中带钩钢筋的规格为直径32mm,间距150mmX 150mm。
进一步，由于防水闸门硐室本身的用途及设计要求，其防渗等级与强度等级均有较高的要求，而实际浇灌作业，因混凝土凝固收缩，难以与岩面很好的连结，这就需要注浆来保证硐室整体结构的防渗性能。因此，所述步骤6中进行注浆的步骤包括
步骤61，注浆管呈放射状布置在硐室拱部、两帮及底部；
步骤62，注浆前先用清水做联通试验，对不与联通的注浆管用堵帽封住；
步骤63，采用全方位注浆，水平方向顺序依次为后室、硐室主体段和前室；垂直方向顺序为硐室底部、两帮、顶部；
步骤64,选用水泥单液衆,水泥选用标号为525普通娃酸盐水泥,水灰重量配比选择为0.6 :1 ；
步骤65，出现冒浆时，采用双液注浆。双液注浆即在上述单液浆中掺入一定量的水玻璃，加快初凝。双液结合实际需要选择合适配比进行配制。
对于上述注浆过程，注浆起始压力应由小到大，逐渐增加。
本发明的有益效果是本发明有效提高防水闸门硐室的施工效率，大大的缩短了工期，创造了经济效益。刷扩采用控制爆破，多次刷扩达到设计要求，有效控制了超挖现象， 节约了成本，又确保了硐室掘进轮廓围岩的稳定性，同时也克服了岩石稳定性差等客观因素的限制。另外钢管脚手架法门框找正，操作方便，取材简单；加大单次浇灌纵向长度的方法，能有效缩短施工工期，这两点对其他矿山防水闸门硐室施工具有参考价值。
图I为本发明所述防水闸门硐室的掘砌方法的流程示意图2为本发明实施例所述门框与钢管脚手架及螺杆顶头布置的主视图3为本发明实施例所述门框与钢管脚手架及螺杆顶头布置的俯视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下
I、钢管脚手架，2、门框，3、螺杆顶头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图I所示，以-16m防水闸门硐室为例，本实施例的一种防水闸门硐室的掘砌方法，包括
步骤1，采用控制爆破对硐室进行多次刷扩，直到满足硐室设计规格。步骤I的实施又具体包括
步骤11，确定硐室起点和终点位置，再结合硐室设计规格，确定出门框所在平面的位置及最大断面处；
步骤12，按照先墙再拱最后基础坑槽的顺序进行布眼刷扩；
步骤13，刷扩时遵循多打眼少装药的原则，采用控制爆破，多次刷扩，直到满足硐室设计规格；
步骤14，刷扩硐室顶部时，将刷墙形成的渣堆作为基础进行作业，省却了搭建平台的工序；
步骤15，对局部岩石稳定性较差的地方，组织临喷支护。局部岩石稳定性较差的是由于硐室规格较大，其顶板跨度与暴露面积都比较造成的。
且对于所述步骤1，其采用控制爆破的方式刷扩硐室的顺序依次为硐室后室、硐室主体段、硐室前室，这样材料可由前室进入，又便于铲运机出渣。
步骤2，基础浇灌对硐室的楔形底部坑槽进行浇灌，浇灌高度以达到钢筋网通道的竖筋下沿位置为宜；因为硐室主体段，钢筋网通道及门框上下左右均包裹厚度2m-3m的混凝土，所述为便于绑筋作业进行，必须先进行楔形底部坑槽浇灌，一次浇灌的凝固效果不佳时可进行多次浇灌。本实施例中选择的浇灌高度为300_。
步骤3，按从下至上的顺序对硐室进行绑筋，其进行绑筋的钢筋网通道长4m，网度为200mmX 200mm，且钢筋网通道呈井字形结构。绑筋过程具体为绑筋作业在完成基础浇灌之后两天内进行，先绑扎硐室两侧与底部的钢筋网，顶部钢筋绑扎留待顶部浇灌之前进行。绑筋作业在完成基础浇灌之后两天内进行是为保证下部混凝土与上部混凝土有较好连结作用以及整个混凝土结构防渗性能符合要求。
步骤4，如图2及图3所示，采用混凝土支护立模用的钢管脚手架I支撑防水闸门的门框2，门框2配合有螺杆顶头3，门框2的垂直高度在搭设钢管脚手架I时确定，通过调节螺杆顶头3实现门框位置的微调和找正，并固定住门框2。具体安装时门框横向不偏， 且横档必须与硐室轴向垂直，门框下沿内侧垂直位置偏差不得超过5mm，以保证铺设轨道能使矿用机车正常运行，门框上沿需后仰2度，以满足手动关闭闸门时其自重的助力作用。并且，固定门框的步骤包括门框找正后，用4根直径32mm长锚杆在左前、左后、右前、右后四个方向上固定住门框。
步骤5，在门框上预埋斜面焊接带钩钢筋；焊接作业选用适当功率的焊机，既要满足焊接作业要求，又要防止功率过大，焊接时致使门框形变。为使前后两次浇灌的混凝土有较好连结作用，钢筋绑扎、门框预埋及带钩钢筋焊接作业均24小时倒班作业，缩短两次浇灌间隔时间，并在浇灌前用水清洗接触面。本实施例采用的带钩钢筋的规格为直径32mm， 间距 150mmX 150mm。
由于防水闸门硐室本身的用途及设计要求，其防渗等级与强度等级均有较高的要求，而实际浇灌作业，因混凝土凝固收缩，难以与岩面很好的连结，这就需要注浆来保证硐室整体结构的防渗性能，即执行步骤6。
步骤6，按由下而上、由里而外的顺序进行硐室浇灌，并对浇灌好的硐室进行注浆， 具体包括
步骤61，注浆管呈放射状布置在硐室拱部、两帮及底部；
步骤62，注浆前先用清水做联通试验，对不与联通的注浆管用堵帽封住；
步骤63，采用全方位注浆，水平方向顺序依次为后室、次硐室主体段和前室；垂直方向顺序为硐室底部、次两帮、顶部；
步骤64,选用水泥单液衆,水泥选用标号为525普通娃酸盐水泥,水灰重量配比选择为0.6 :1 ；
步骤65，出现冒浆时，采用双液注浆。双液注浆即在上述单液浆中掺入一定量的水玻璃，加快初凝。双液结合实际需要选择合适配比进行配制。
进行硐室浇灌时，为保证混凝土凝固后的强度，防止混凝土浆明显分层，单次浇灌垂直高度不可过大。故考虑增大单次浇灌长度(沿硐室轴向)，以减少浇灌次数和养护次数， 有效的缩短工期。但同时，单次浇灌长度的增加就意味着单次立模量的增加，这就需要施工力量的保证。在浇灌硐室主体段时，尤其是门框底部和顶部，由于混凝土面积较大致使浇灌量庞大，高质量的振捣作业成为保证工程质量的重要工序。
随浇筑混凝土，在各个部位预埋注浆管，管口需做保护处理，并顶到岩面，防止浇灌时混凝凝土灌入。
对于上述注浆过程，注浆起始压力应由小到大，逐渐增加。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种防水闸门硐室的掘砌方法，其特征在于，包括步骤I，采用控制爆破对硐室进行多次刷扩；步骤2，基础浇灌对硐室的楔形底部坑槽进行浇灌，浇灌高度达到钢筋网通道的竖筋下沿位置；步骤3，按从下至上的顺序进行绑筋；步骤4，采用钢管脚手架支撑防水闸门的门框，门框上配合用螺杆顶头，且门框的垂直高度在搭设钢管脚手架时确定，通过调节螺杆实现门框纵向与横向位置的微调和找正，并固定住门框；步骤5，在门框预埋斜面上焊接带钩钢筋；步骤6，按由下而上、由里而外的顺序进行硐室浇灌，并对浇灌好的硐室进行注浆。
2.根据权利要求I所述的掘砌方法，其特征在于，步骤I具体包括步骤11，确定硐室起点和终点位置，再结合硐室设计规格，确定出门框所在平面的位置；步骤12，按照先墙再拱最后基础坑槽的顺序进行布眼刷扩；步骤13，采用控制爆破，多次刷扩，直到满足硐室设计规格；步骤14，刷扩硐室顶部时，将刷墙形成的渣堆作为基础进行作业；步骤15，对局部岩石稳定性较差的地方，进行临喷支护。
3.根据权利要求I所述的掘砌方法，其特征在于，所述步骤I中采用控制爆破的方式刷扩硐室的顺序依次为硐室后室、硐室主体段和硐室前室。
4.根据权利要求I所述的掘砌方法，其特征在于，所述步骤2中的浇灌高度为300mm。
5.根据权利要求I所述的掘砌方法，其特征在于，所述步骤3具体包括绑筋作业在完成基础浇灌之后两天内进行，先绑扎硐室两侧与底部的钢筋网，顶部钢筋绑扎留待顶部浇灌之前进行。
6.根据权利要求I所述的掘砌方法，其特征在于，所述步骤3中进行绑筋的钢筋网通道长4m，网度为200mmX 200mm，且钢筋网断面成井字形结构。
7.根据权利要求I所述的掘砌方法，其特征在于，所述步骤4中门框横向不偏，且横档必须与硐室轴向垂直，门框下沿内侧垂直位置偏差不得超过5mm，门框上沿需后仰2度。
8.根据权利要求I所述的掘砌方法，其特征在于，所述步骤4中固定门框的步骤包括 门框找正后，用4根直径32mm长锚杆在左前、左后、右前、右后四个方向上固定住门框。
9.根据权利要求I所述的掘砌方法，其特征在于，所述步骤5中带钩钢筋的规格为直径 32mm,间距 150mmX 150mm。
10.根据权利要求I所述的掘砌方法，其特征在于，所述步骤6中进行注浆的步骤包括步骤61，注浆管呈放射状布置在硐室拱部、两帮及底部；步骤62，注浆前先用清水做联通试验，对不与联通的注浆管用堵帽封住；步骤63，采用全方位注浆，水平方向顺序依次为后室、次硐室主体段和前室；垂直方向顺序为硐室底部、次两帮、顶部；步骤64，选用水泥单液浆，水泥选用标号为525普通硅酸盐水泥，水灰重量配比选择为O.6 1 ；步骤65，出现冒浆时，采用双液注浆。
全文摘要
本发明涉及一种防水闸门硐室的掘砌方法，包括步骤1，采用控制爆破对硐室进行多次刷扩，直到满足硐室设计规格；步骤2，进行基础浇灌；步骤3，按从下至上的顺序进行绑筋；步骤4，采用钢管脚手架支撑防水闸门的门框，配合螺杆顶头实现门框位置微调找正，并固定住门框；步骤5，在门框预埋斜面上焊接带钩钢筋；步骤6，按由下而上、由里而外的顺序进行硐室浇灌，并对浇灌好的硐室进行注浆。本发明有效提高了防水闸门硐室的施工效率，大大的缩短了工期，其采用控制爆破进行多次刷扩，有效控制了超挖现象，既节约成本又确保了硐室掘进轮廓围岩的稳定性；且用钢管脚手架法门框找正，操作方便，取材简单。
文档编号E21D9/01GK102937024SQ20121045284
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者徐坤, 刘峰, 伍耀斌, 宋肖杰, 李宏毅 申请人:金诚信矿业管理股份有限公司