一种深大竖井施工临时辅助工作吊盘及使用方法与流程

【技术领域】

本发明属于隧道施工技术领域，尤其涉及一种深大竖井施工临时辅助工作吊盘及使用方法。

背景技术：

目前国内深大竖井施工过程中，由于竖井为垂直结构物，如在井筒范围内进行井壁拆换、井壁修整、井壁质量检测必须将井筒内的吊盘作为工作平台才能安全、顺利的展开作业。而井筒内的吊盘上设有抽水泵、集水箱、抓岩机主机、信号操作台、喇叭口等设施等，存在较小的富余空间，需要将喇叭口封闭，抓岩机主机及信号操作台移位才能腾出作业空间，工作量较大且耗时较长。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种深大竖井施工临时辅助工作吊盘及使用方法，解决了竖井井壁拆换、井壁修整、井壁质量检测等作业的工作平台狭窄问题，更好的为作业人员提供了一个即宽敞又安全的作业平台。利用此平台作业，不仅保证了施工安全，而且拆除和安装简单，便于随用随装。

本发明采用以下技术方案：一种深大竖井施工临时辅助工作吊盘，设置于深大竖井内，且位于工作盘的下方，与工作盘可拆卸连接；包括：主梁，由四根水平设置的钢梁组成，钢梁纵横垂直交叉，成“井”字形排布；四根钢梁的长度相一致，且均小于竖井的直径；辅助梁，为圆环状，由多个弧形段首尾可拆卸连接；环绕于主梁的外侧一周，与对应的钢梁的端部可拆卸连接；平台顶面钢板，为圆形，有多个扇形钢板拼装而成；设置于主梁和辅助梁上部，与主梁可拆卸连接。

进一步地，绕平台顶面钢板的一周间隔设置有多个竖直向的钢丝绳，用于与工作盘可拆卸连接。

进一步地，组成辅助梁的圆弧段间，以及各钢梁的端部与辅助梁间均通过螺栓可拆卸连接。

进一步地，组成主梁纵横交叉钢梁间通过竖直向的螺栓相连接。

进一步地，在竖井深度为50m，井壁模板厚度45cm时，主梁采用20#工字钢制作，辅助梁由20#槽钢加工成圈，平台顶面钢板选用δ12mm钢板，钢丝绳的规格为ф20。

本发明公开了一种深大竖井施工工作平台系统，包括上述的一种深大竖井施工临时辅助工作吊盘，还包括位于辅助工作吊盘上方、且位于深大竖井内的工作盘，工作盘包括上下间隔且水平设置的上层工作台、中层工作台和下层工作台，各工作台间通过钢丝绳相连接；各工作台上用于承载放置器械；

在各工作台上的左右两侧均开设有上下相连通的通孔，同一侧的各通孔的位置相对应，分别为主提喇叭口和副提喇叭口，为上下运输的通道。

本发明公开了上述的一种深大竖井施工临时辅助工作吊盘或一种深大竖井施工工作平台系统的使用方法，该使用方法如下：

将拼装好的下层工作台、中层工作台和上层工作台通过钢丝绳顺次间隔连接在一起，用吊车将下层工作台吊放至竖井内，然后吊放中层工作台和上层工作台，在各层工作台间设置立柱，安装主提喇叭口和副提喇叭口；施工；

将拼装主梁、辅助梁、平台顶面钢板和钢丝绳通过各主提喇叭口和副提喇叭口下放至筒底，在筒底将主梁和辅助梁拼装在一起，然后放置平台顶面钢板，固定，通过竖直向的钢丝绳与下层工作台连接。

本发明的有益效果是：(1)该临时辅助工作吊盘成本较低，拼装工艺简单，实用性强。

(2)安装耗时短，省去工作盘上设施搬移的时间。

(3)该临时辅助工作吊盘作业空间广，能满足模板、器具堆放和同时作业的需求。

(4)采用钢丝绳上下连接，经检算后，安全系数远远大于规范要求，故安全性较高。

【附图说明】

图1为本发明深大竖井施工临时辅助工作吊盘的结构示意图；

图2为一种深大竖井施工工作平台系统的结构示意图。

其中：1.主梁；2.辅助梁；3.螺栓；4节点；6.钢丝绳；7.下层工作台；8.中层工作台；9.上层工作台；10.立柱；11.主提喇叭口；12.副提喇叭口；13.吊盘及稳绳悬吊点；14.平台顶面钢板。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明实施例公开了一种深大竖井施工临时辅助工作吊盘，如图1所示，设置于深大竖井内，且位于工作盘的下方，与工作盘可拆卸连接；包括：主梁1，由四根水平设置的钢梁组成，钢梁纵横垂直交叉，成“井”字形排布；四根钢梁的长度相一致，且均小于竖井的直径；辅助梁2，为圆环状，由多个弧形段首尾可拆卸连接；环绕于主梁1的外侧一周，与对应的钢梁的端部可拆卸连接；平台顶面钢板14，为圆形，有多个扇形钢板拼装而成；设置于主梁1和辅助梁2上部，与主梁1可拆卸连接。主梁1和辅助梁2间，以及辅助梁2均设置为可拆卸拼装的部件，使用时，将各部件吊放至竖井内，在井底进行拼装，不必拆除工作盘，节省了施工时间；同时，也不必重新搭建承载件。部件拼装后，平台顶面钢板14为一大的作业平台，方便人员施工，且能保证施工人员的安全。

绕平台顶面钢板14的一周间隔设置有多个竖直向的钢丝绳6，用于与工作盘可拆卸连接。组成辅助梁2的圆弧段间，以及各钢梁的端部与辅助梁2间均通过螺栓可拆卸连接。组成主梁1纵横交叉钢梁间通过节点4相连接。节点4选择竖直向的螺栓。

在竖井深度为50m，井壁模板厚度45cm时，主梁1采用20#工字钢制作，辅助梁2由20#槽钢加工成圈，平台顶面钢板14选用δ12mm钢板，钢丝绳6的规格为ф20。

一种深大竖井施工工作平台系统，如图2所示，包括上述的一种深大竖井施工临时辅助工作吊盘，还包括位于辅助工作吊盘上方、且位于深大竖井内的工作盘，工作盘包括上下间隔且水平设置的上层工作台9、中层工作台8和下层工作台7，各工作台间通过钢丝绳相连接；各工作台上用于承载放置器械；在各工作台上的左右两侧均开设有上下相连通的通孔，同一侧的各通孔的位置相对应，分别为主提喇叭口2和副提喇叭口6，为上下运输的通道。

上述一种深大竖井施工临时辅助工作吊盘或一种深大竖井施工工作平台系统的使用方法如下：

将拼装好的下层工作台7、中层工作台8和上层工作台9通过钢丝绳顺次间隔连接在一起，用吊车将下层工作台7吊放至竖井内，然后吊放中层工作台8和上层工作台9，在各层工作台8间设置立柱10，安装主提喇叭口2和副提喇叭口6；施工。将拼装主梁1、辅助梁2、平台顶面钢板14和钢丝绳6通过各主提喇叭口2和副提喇叭口6下放至筒底，在筒底将主梁1和辅助梁2拼装在一起，然后放置平台顶面钢板14，固定，通过竖直向的钢丝绳6与下层工作台7连接。钢丝绳6的一端连接于吊盘及稳绳悬吊点13处。

辅助工作吊盘在安装之前，首先对该吊盘的各构件进行加工，最后下放至竖井井底工作面进行安装，操作步骤如下：

在地面拼装深大竖井施工临时辅助工作吊盘，并复核尺寸是否满足现场施工需求；

辅助工作吊盘钢梁使用i16加工而成，i16理论重量为20.513kg/m，根据图纸计算，工作盘的钢梁总重量约为：370kg。使用的钢板厚度为8mm，8mm钢板理论重量为62.8kg/m²，计算得，钢板的总重量约为：790kg。20#槽钢理论重量为25.77kg/m，故槽钢的总重量为470kg。平台顶面钢板14上堆放的材料、工器具重量约为1500kg。在平台顶面钢板14上的施工人员10人，每人重80kg，共计800kg。使用6根型号为6×37-20-1670的钢丝绳6作为辅助工作吊盘的悬吊钢丝绳，该钢丝绳6单根破断拉力为22t，故安全系数验算如下：

安全系数为：22×6/0.37+0.79+0.47+1.5+0.8＝33.58＞13，满足井下使用要求。

经验算后，拆卸深大竖井施工临时辅助工作吊盘，将各配件下放至井底工作面拼装，辅助工作吊盘拼装完成后，使用钢丝绳6把临时辅助工作吊盘的钢梁和工作盘的钢梁连接在一起，钢丝绳6上下两端头分别使用元宝卡子固定并设置安全弯。安装好以后提升运行。

以下为现场施工情况：

某段隧道全长34.538km，隧道设置“一平一斜两竖”辅助坑道。其中1号竖井采用主副井布置型式，主井位于隧道d1k205+080线路中线右侧30m处，井深762.59m，内径为6.0m；副井位于隧道d1k205+053左侧52m处，井深764.74m，内径为5.0m。竖井主井建成后用于出碴、排污风，副井建成后用于进料、进新鲜风、排水、人员进出并兼做安全出口。

工程于2016年2月进场施工，2016年6月20日主井通过开工条件验收，2016年7月17日副井通过开工条件验收，截至2019年6月，主井完成掘砌730.9m，副井完成掘砌634.2m。

2018年1月15日，副井s1zk0+626.7～+630.3段进行掘砌，在掘进爆破完成后，出碴过程中井壁局部出现片帮，左侧井壁出现突(涌)水，水位上升快，实测突水量约300m3/h。2018年4月30日，井内水深626m。

工作盘结构及安装步骤如下：

隧道1#竖井主副井为了满足井筒施工需要，井筒内安装三层工作台，主井三层工作台的直径均为5700mm，副井三层工作台直径为4800mm。主井三层工作台均由i32a钢梁、32a槽钢梁构成，副井三层工作台均由i28a钢梁、28a槽钢梁连接组成。主副井工作台间距均为4500mm，每层工作台上的左右两侧对应的布置主副喇叭一个。

悬吊钢丝绳选型验算：

主副井工作盘以主井单层工作台最重，使用钢丝绳扣选择以主井工作台钢丝绳扣为准。

a.上层工作台与中层工作台选择8根6×37-18-1670型钢丝绳捆绑，单层工作台重量为2t，钢丝绳扣捆绑承载的重量包括中层工作台、下层工作台、立柱以及喇叭口，合计重量为约5t，单股钢丝绳的破断张力为16t，破断张力总和为128t。128t÷5t＝25.6＞6，满足使用要求。

b.工作台吊装，在井口外侧拼装完毕后，把工作台调往井口上，选择4根6×37-18-1670型钢丝绳，单层工作台重量为2t，单股钢丝绳的破断张力为16t，则上中层工作台吊装时，重量为4t，16t×4÷4t＝16＞6，满足使用要求。则下层工作台吊装时，重量为2t，16t×4÷2t＝32＞6，满足使用要求。

安装方案：

在井口空间无障碍地段进行吊盘的拼装工作，先拼装下层工作台7，下层工作台7拼装好后，开始在其上铺设铺板，铺板铺设完毕后在下层工作台7旁边拼装中层工作台8，中层工作台8钢梁拼装完毕后，铺设铺板，然后再在中层工作台8上拼装上层工作台9，上层工作台9拼装完毕后，铺设铺板。再用钢丝绳将中层工作台8与上层工作台10捆绑在一起。在井筒上铺设钢管，用吊车把下层吊盘吊放在井筒上，再用吊车把上中层工作台吊放在井筒上，然后使用吊盘绳把上中层工作台提升到合适的位置，安装中层工作台与下层工作台之间的立柱，安装下层吊工作台喇叭口。待井筒进行试挖结束后，试挖30m，进行中、上层工作台立柱和喇叭口的安装。

主副井吊盘安装方法相同，所以副井吊盘安装方法同上。

副井淹井采用灌注改性水泥浆液形成止水垫和溃口局部采用靶向注浆的方式进行处理。治水完成后需对止水垫进行破除，破除止水垫过程中，发现止水垫区域井壁受积水长时间浸泡和靶向注浆的影响，发生开裂现象，且稳定性较差。需对止水垫区域的井壁进行拆换。为快速高效的对井壁进行拆换。在工作盘的下方安装上述临时辅助工作吊盘。

临时辅助工作吊盘在本工程的实施情况：

本工程需要对上述竖井的井壁进行拆换，深50m，井壁厚度45cm。

实施过程如下：(1)对主梁1、辅助梁2、平台顶面钢板14进行加工；(2)加工完成后在地面拼装并复核加工尺寸是否满足现场施工需求；(3)所有构配件加工完成后计算重量，重量包含构配件重量、工作盘上堆放的材料重量、作业人员重量之和，用于检算选择悬吊钢丝绳6的规格及数量。(4)主梁1采用20#工字钢制作，辅助梁2由20#槽钢加工成圈，采用ф20×80mm螺栓连接。平台顶面钢板14与竖筒模板的间距为8cm，确保向上提升时不刮碰模板。临时辅助工作吊盘与工作盘连接采用6根ф20钢丝绳连接，工作盘上铺设δ12mm钢板。(5)安装好以后该临时辅助工作吊盘上放约2.5t重的荷载，然后提升，试运行。(6)试运行成功后，正式利用该临时辅助工作吊盘进行井壁拆换。

3、临时辅助工作吊盘在本工程的实用效果：

该临时辅助工作吊盘用钢量约1t，含工字钢钢梁、平台铺设的钢板及连接螺栓总投资为6423元，造价较低。拼装时间仅用3.5小时即可完成，极大程度的节约了成本和时间。运用此工作吊盘作为作业平台，于2018年11月6开始对副井进行井壁拆换，至2018年12月20日置换结束，共用时28天，作业效率较高。

采用本发明中的深大竖井施工临时辅助工作吊盘进行施工，打破了竖井井下临时作业平台先例。该临时辅助工作吊盘易于加工、拼装，费用低，工效高，成本投入少。