第一篇：B080309 深部复杂条件高应力水仓支护技术研究与实践

深部高应力复杂条件下水仓联合支护技术

黄 磊

【平顶山市瑞平煤电有限公司，河南平顶山467500】

摘 要平煤集团瑞平公司张村矿井底水仓埋深605m，在高应力作用和构造带的影响下，原混凝土砌碹支护不能满足要求，巷道建成后，维修十分困难。经过对围岩性质的研究，决定采用锚、网、喷+U25型钢可缩支架+混凝土碹联合作为永久支护的施工方案，实践表明，该方案达到了较好效果，为类似巷道的施工提供了成功经验。

关键词 水仓 高应力 锚、网、喷 可缩支架 砌碹 联合支护

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引 言

瑞平公司张村矿位于朝川矿区中南部，井田走向长度约4.5km，倾斜宽约2.7km，主要开采二1煤层、四3煤层、五2煤层、五3煤层，矿井正常涌水量1021m/h，最大涌水量1488m/h。

张村矿原矿井全部采用混凝土砌碹作为永久巷道支护方式。自2003年恢复建设后，经过论证，基本上取消了砌碹支护。早期采用直径43mm、长1800mm的管缝式锚杆，在控制破碎带时，用直径43mm、长2200～2500mm的管缝式锚杆。自2004年开始，采用直径20mm、长2000～2200mm的等强螺纹钢锚杆和玻璃钢锚杆。采用树脂锚固剂锚固。从开拓巷道到回采巷道、从岩巷到煤巷，凡是条件具备的巷道均采用锚、网、喷或锚、网、梁（带）支护。目前正在推广锚、网、梁（带）+锚索的联合支护。

井底主排泵房及水仓原设计支护方式采用素混凝土砌碹支护,浇筑壁厚250mm。在施工中，由于高地应力及构造带的影响，出现巷道底臌、片帮、冒顶等问题，经过研究，将支护形式改为锚、网、喷作为前期支护，采用U25型钢可缩支架与混凝土砌碹联合支护作为永久支护。该支护方法经过实践取得了成功，节约了投资并缩短了矿井建设周期。

331 问题及分析

张村矿内外主排泵房及水仓设计在四3煤层底板中，距四3煤层约30～60m，为-250m水平（埋深605m）。水仓长度1006m，容水量9296m3，水仓设计断面净高3000mm（其中拱高1700mm，墙高1300mm）；巷道净宽3400mm；掘进断面面积11.09m,净断面面积9m。

水仓围岩为灰色灰岩（厚层状、隐品质结构、裂隙发育）与灰黑色泥岩（泥质结构、厚层状、细腻致密）。在施工-250水平井底车场单轨巷和泵房时，揭露出一条逆断层，该断层走向不少于1100m，倾角40°落差0～25m，预计水仓要穿过该断层。

在水仓施工中，起先按照原设计进行混凝土砌碹施工，接近断层时，由于巷道围岩破碎，局部围岩为大紫泥岩，加上断层裂隙的影响，巷道压力显著增大，先期施工的30m巷道受其影响，短期内发生了底臌、片帮、冒顶等现象。实践证明原方案不能满足工程实际需要。支护方案优化

针对水仓工程实际，提出了五种可能实施的支护方案：（1）方案一，混凝土砌碹支护

该巷道围岩岩石坚固性系数f值为3～6，高应力、节理化、强膨胀斜穿断层构造带，需采用强力刚性支护，混凝土砌碹厚度需大于500mm，为增加整体性和均布应力，提高支护能力，需要在混凝土内部增加双层直径16钢筋龙骨。

（2）方案二，锚、喷、网支护

采用直径20mm、长2000mm的等强锚杆，间排距300×300（mm）；金属网用直径4mm的冷拔钢丝制成，网格为100×100（mm），规格为900×3300（mm）；喷射混凝土厚度大于150mm。由于水仓巷道处在高应力、强膨胀、复合型软岩中，锚、网、喷支护刚开始还能起到效果，但随着围岩应力增加，当围岩应力超过了锚杆抗拉拔力极限值时，造成支护结构失稳，出现底臌、片帮、裂隙、掉顶等问题，从而出现安全隐患，增大维修量，影响施工进度，支护成本也随之增加。

（3）方案三，U型钢可缩性支架支护

根据工程实际，可采用U25型钢支架，间距200mm。如单独使用，钢材易腐蚀，不能满足水仓使用功能，需与其它支护方式联合使用。

（4）方案四，锚、喷、网+混凝土砌碹联合支护

采用直径20mm、长2000mm的等强锚杆，间排距700×700（mm）；金属网用直径4mm的冷拔钢丝制成，网格为100×100（mm），规格为900×3300（mm）；喷射混凝土厚度大于80mm。锚、网、喷支护作为前期支护，混凝土砌碹作为永久支护，砌碹厚度为400mm。

（5）方案五，锚、网、喷+U型钢可缩性支架+浇筑混凝土联合支护

采用直径20mm、长2000mm的等强锚杆，间排距700×700（mm）；金属网用直径4mm的冷拔钢丝制成，网格为100×100（mm），规格为900×3300（mm）；喷射混凝土厚度大于50mm。永久支护采用U25型钢可缩性支架，间距700mm，再浇筑厚150mm的混凝土。

上述方案中，前三种都不能满足工程需要，在工程施工完一段时间后，巷道会产生较大变形，严重影响巷道的使用，有的甚至会产生大面积破坏，这将大大提高维修费用。第四种方案属于刚性支护，如果围岩压力较大时，混凝土厚度也将相应增加，经济性较差。当混凝土厚度小于250mm时，施工完20天后，混凝土开始出现裂缝，巷道发生变形、掉块现象，并局部产生破坏。

第五种方案是一种柔性支护，锚、网、喷支护，锚杆打入岩体中，喷射混凝土固结于岩体表面，组成一个整体，积极主动加固围岩，充分利用岩体固有强度，前期对围岩进行了封闭，这样就大大减少了岩体变形及破碎。由于岩体的高应力和强膨胀性，在锚、网、喷施工完后，围岩还会发生一定的变形，以释放压力。过了压力释放前期，再安设U25型钢可缩性支架，再次对岩体进行支护，这时如果岩体再次来压，由于U型钢的可缩性，还可产生一定变形，释放一定的压力。最后浇筑混凝土，将支护转化为刚性支护，这时可以较小的支撑力支承较大的围岩应力，支护能力达到最大，可有效保持巷道断面形状，满中使用要求。

根据以上方案比较，选择第五种方案作为水仓的支护形式，为减小前期巷道变形，提高前期支护强度，加大循环作业距离，提高施工速度，喷射混凝土厚度改为80mm，U25型钢支架采用3750mm宽定型支架，浇筑混凝土成巷后巷道净断面宽度保证在3600mm以上。前期支护方式如图1所示，U25型钢可缩支架支护方式如图2所示。

图1 水仓锚、网、喷支护断面示意图

图2 水仓U25钢可伸缩支架支护断面示意图 施工方法

水仓巷道采用二次支护，第一次支护采用锚、网、喷支护，掘进巷道成型后立即进行，锚杆采用直径20mm、长2000mm的等强锚杆，用2卷树脂锚固剂卷锚固，间排距为700×700（mm）；金属网为直径4mm的冷拔丝，网格100×100（mm），喷射混凝土厚度为50mm，混凝土中速凝剂掺量为3%。

第二次支护在第一次锚网喷支护完成5天后进行，架设三组合的U25型钢支架，棚距700mm，棚腿棚梁间用两道U25卡兰联接，梁腿搭接长度400mm，支架间用金属拉杆连接，柱窝深度为250mm。U型钢支架施工完20天后进行浇筑混凝土，厚度150mm，这时压力基本趋于稳定，巷道变形停止。支护效果

锚、网、喷支护完成后，观测结果表明，巷道最大变形110mm；在U25型钢可缩性支架支护完成后巷道变形最大40mm。对U25型钢可缩性支架复喷30天后观测，巷道变形最大10mm，且变形趋于稳定，满足支护要求。

水仓蓄水后，对水仓巷道进行了连续监测，未发现有变形和掉碴现象。监测结果表明，锚、网、喷+U25型钢可缩性支架+浇筑混凝土联合支护在水仓工程中的应用取得成功，此项研究也为软岩支护及深部高应力复杂条件下巷道支护技术提供了成功案例。

作者简介 黄 磊 男，工程师，1973年出生，1997年毕业于辽宁工程技术大学矿建专业，在读硕士研究生。现任平顶山市瑞平煤电有限公司张村矿生产科科长，从事煤矿安全技术生产工作，注册安全工程师。

（收稿日期：2008-06-04；责任编辑：王方荣）

第二篇：B090402 高应力松碎围岩巷道返修支护技术实践

高应力松碎围岩巷道返修支护技术实践

高 波 高占锋

[山东泰丰矿业集团有限公司，山东 新泰 271204]

摘 要 王家寨煤矿3403运输巷在上层煤柱的应力和工作面的采动影响下，出现了高应力和巷道大变形的问题。针对巷道的支护情况和变形特征，采取锚网索的支护方式，分段整修、灵活处理的施工措施，使复杂地质条件下的巷道返修取得了成功，技术和经济效益良好。

关键词 高应力 返修 巷道破坏

---------概 述

由于井田受莲花山大断层（落差大于2000m）和井田大断层的影响，井田内次生构造极其发育。矿井生产进入-510m水平后由于围岩压力大和受采动影响，大部分巷道破坏严重，直接影响到矿井的安全生产。

3402工作面回采过程中，将其轨道巷进行沿空留巷作为3403工作面的运输巷。由于受上层区段保护煤柱（距离巷道顶板27m）以及3402工作面采动的影响，3403运输巷顶、帮受压变形严重，巷道顶板出现裂缝、网兜和大面积沉降现象，导致巷道无法满足通风、行人和运输的需要，影响了矿井的安全生产。在接续紧张的情况下，3403运输巷的返修支护问题成为泰丰矿急需解决的技术难题。巷道的受力情况及返修支护设计

2.1 原巷道断面特征

3402轨道巷（3403运输巷）于2006年完成掘进，巷道为矩形断面，设计宽度为2.8m，高度为2.3m。巷道原始支护为锚杆支护，局部巷道变形处采取了架设钢棚的方式进行了加强支护。

2.2 巷道的围岩特征与受力情况

巷道顶板为复合顶板，主要以粉砂岩、中砂岩、细砂岩为主，夹多层煤线、页岩，裂隙发育，节理多。粉砂岩抗压强度为33.1～64.5MPa，中砂岩60～114.9MPa，平均79.6MPa，底板遇水膨胀现象明显。

将所分析巷道假设为一个六面体模型，如图1所示。

图1 三维数值分析模型图

利用ANASY划分网格建立模型，然后将模型导入FLAC中进行计算。根据半平面体在边界上受垂直集中应力公式，计算出上层煤柱对巷道的应力。通过积分得到半平面体在边界上受均布载荷时任意一点应力增量计算公式，具体公式如下：

qybyax(yb)x(ya) xarctanarctan222xxx(yb)x(ya)2 yarctanarctan2222xxx(yb)x(ya)qybyax(yb)x(ya)qx2x2 xy2x(yb)2x2(ya)2经计算巷道的压力在13MPa～21MPa，因而导致巷道锚盘撕裂、锚杆拉断不等。

2.3 巷道的变形破坏特征

巷道原支护采用直径18mm、长2000mm的树脂螺纹锚杆，间排距为800×800（mm）。锚杆出现拉断、锚盘撕裂、部分工字钢棚出现扭曲或挤弯的现象。巷道顶板出现台阶式下沉，两帮变形严重（如图2所示），局部出现200～600mm的冒空破碎区，且底臌现象比较严重，原巷道高度2.1m，变形后巷道高度不足1.0m（如图3所示）。在修复期间对巷道设点观测得到其顶底板的移近速度为11.3～13 mm/d，变形速率如图4所示。

图2 巷道两帮内挤照片

图3 巷道底臌照片

图4 顶底板变形速度曲线图 2.4 返修支护设计 2.4.1 返修支护原则

（1）护顶先护帮

巷道修复中，人们往往进入重顶轻帮的误区。为取得更好的支护效果，应该是顶帮同样重视。由于巷道使用时间长，巷道破坏严重，为确保施工安全，采取液压支柱托方木的方式先对顶板进行临时支护。在临时支护的掩护下，进行刷帮、安设帮锚杆。当帮部得到有效的维护后，顶部进入了隐形拱的部位，共同形成稳定的承载体，巷道支护才能有保障。

（2）分区支护，整体控制

对于返修支护，应当尽量减少围岩的扰动。按照“小进尺、多观察、小扰动、勤支护”原则施工。在施工过程中需要多观察，具体问题具体分析，不断总结施工经验。2.4.2 返修支护方案

根据不同地段巷道的破坏情况，采取不同的修复措施。基本修复方案为摘除顶板破碎围岩、刷帮、进行卧底，安设锚杆、安设锚索、挂网。

（1）锚杆

顶板使用直径22mm、长2200mm的螺纹钢锚杆，用2卷MSCK3040型超快凝树脂锚固剂卷加长锚固，锚杆间排距为600×700（mm）。锚杆外露长度不大于50mm，但不得少于两丝。

两帮使用直径18mm、长2000mm的螺纹钢锚杆，用2卷MSCK3040超快凝树脂锚固剂卷加长锚固，锚杆间排距为700×700（mm）。锚杆外露长度不大于50mm，但不得少于两丝。

（2）锚索

锚索为高强度、低松驰粘结式1×7钢绞线，长为9～10m，每根锚索用4卷树脂锚固剂（孔底2卷为MSCK2335型超快凝锚固剂，紧接2卷为MSZ2335型中凝锚固剂）加长锚固，锚索间距为2m，五花布置。锚索间距误差不大于300mm，外露长度不大于150mm。

（3）锚网

锚网采用网孔为70×70（mm）的菱形金属网，锚网用锚带压紧。锚带用直径8mm的钢筋焊接成梯子状，长度为3.0m。以顶、帮锚杆为交叉点，呈“井”字形使用。牢固整齐，贴紧顶帮，搭接严密，逢扣必联。支护效果

3403工作面回采已接近尾声，巷道修复使用已过半年，巷道顶、底板移近量在小于300mm，巷道变形速度控制在0.3mm/d以下，巷道变形得到了有效的控制。经济效益

此巷道支护效果良好，安全效益显著，同时取得了良好的经济效益。

第一作者简介 高波 男，1974年出生，毕业于山东科技大学，工学学士，现在山东泰丰矿业集团有限公司从事技术工作，采矿工程师。

（收稿日期：2009-09-05；责任编辑：陈桂娥）

第三篇：高砷水与砷中毒

高砷水与砷中毒

2007年世界水日

砷及砷化合物是世界卫生组织（WHO）下属的国际癌症研究所（IARC）（1）美国环境卫生科学研究院（NlEHS）（2）美国环保局（US－EPA）等诸多权威机构所公认的人类已确定的致癌物。由于人类取水灌溉、采矿、特别是打井取水饮用等活动，以及受各地区的生态环境和气候影响，地球

表层中砷化合物以砷酸盐及亚砷酸盐等形式大量溶入地表水中，带来了严重的水砷污染问题（3）。

我国大陆地区在很早以前就已发现了饮水型砷中毒的存在，远早于倍受国际关注的孟加拉国及印度西孟加拉地区灾难性的水砷污染。早在七十年代末、八十年代初，新疆自治区的部分地区就已经报告了当地压把井水砷污染对人群造成的毒害效应；继之又在内蒙、山西、吉林、宁夏、青海等地发现大面积砷中毒病区，也均因饮用压把井水所致。我国政府于1994年正式将砷中毒列为重点防治的地方病进污管理，并在立国开展普查。直至目前，已有至少十个省、自治区发现了饮水型砷中毒，中毒地区范围之大已经远远超过孟加拉。而日随着调查研究的逐步深入，中国饮水型砷中毒病区还在逐年扩大：在20O3年7月27－30日于南京召开的中华医学会第五次全国地方病学术会议上，有报告指出云南、河南、浙江等地也发现了疑似砷中毒病例，一旦经深入研究进一步确定，这些省份将很可能成为下一批受灾地区。按照WHO的水砷标准，中国砷中毒危害病区的暴露人口高达1500万之多；已确诊患者超过数万人。而目，我国砷病区更具复杂性——高砷同时多伴高氟、高碘/低碘及其他多种元素含量异常，贵州省（最新研究提示另可能包括云南省部分地区）还发现了全球唯一的燃煤型砷中毒病区（4）。据此，联台国儿童基金会（UNICEF）已将中国列为世界砷中毒重点地区，并向中国提供经济和技术援好范文，全国文秘工作者的114助。此外，我国的砷中毒严重地区多集中于西部欠发达省份，这给我国政府的西部大开发战略带来了严重的障碍。国务院已于2002年在西部地方病综台防治项目中拨专款8.5亿元用于水源改换工程，充分展示了党和政府对该问题的密切关注。

慢性饮水型砷中毒对人体多系统功能均可造成危害（5），包括高血压、心脑血管病、神经病变、糖尿病、皮肤色素代谢异常及皮肤角化，影响劳动和生活能力，并最终发展为皮肤癌，可伴膀胱、肾、肝等多种内脏癌的高发。从慢性砷暴露开始约20至30年，癌症开始发病（4）。患者往往眼看着自己的皮肤病变一步步恶化，却又无能为力，最终发生癌变。最新研究还表明胎儿比成人对砷的毒性更敏感（6）。目前，自我国病区便用手压井已二十余年，饮水暴露砷已接近二十年，正在步入癌症高发的关键时期；同时我国第一代独生子女也已进入生育年龄，未来十年无疑也是保证病区儿童建康的关键时期。

由于饮水型慢性砷中毒是一个相对突发的事件，国内外进行系统性研究的历史很短，目就存在很多迫切需要解决的科学问题：如水中的砷经过怎样的环境化学过程、引起什么样的生物效应？砷导致癌症的具体机制是什么？什么样的人是砷中毒的易感人群？如何采取干预措施防范砷对机体产生的损伤等等。除此之外，饮水中砷含量的国家标准问题也是一个争论热点：目前WHO的推荐值为0.01m（7），美国克林顿政府指派各机构专家论证后也支持O.01m的标准（8）；然而，布什执政之后，迫于工业财团的压力及经济因素的限制，重新把标准调回0.05m，以节省水处理成本。我国目前的标准还是0.O5m，有没有必要将其调整为O.01m无疑也是中国环境政策制定者所面临的一个难题。

由于砷中毒研究缺乏致癌作用的动物模型，因此对砷病区现场人群的研究显得格外重要，这恰恰是中国科研人员所具备的一个优势。在这场针对一个人类了解较少的环境毒物的斗争中，我国的环境卫生科研工作者付出了大量的汗水，换来了不容忽视的研究成果，并积累了宝贵的防治经验。中国医科大学是我国开展地方性砷中毒研究的主要科研机构之一，并为此专门成立了砷氟研究中心，无论在病区现场第一线，还是在后方的实验室中，都为防治工作做出了创造性的贡献：建立了两个饮水型砷中毒的研究基地，首创了10％抽样调查法（10SamplingMethod）和病区拉网调查法（Screening），为发展中国家砷中毒病区的流行病调查提供了有效的研究手段；通过调查工作，率先在中国制作了砷中毒地区分布图，并发现了我国砷中毒独特的家庭聚集性、点状分布特点；于世界上首先证明了人类慢性砷中毒与氧化应激反应有关，为阐释砷中毒机制作出了重要贡献，该成果发表在EnvironmentalHealthPerectives上，并成为该期封面文章之一（9）；在自由基医学理论的指导下，通过体外实验证明了砷可以导致DNA损伤，并率先在国内用ELISA方法开展8－OHdG的研究，获得了尿8－OHdG的中国人群正常值范围，以及砷中毒病区人群尿8－OHdG的升高情况的重要数据。以上成果仅仅是广大中国环境卫生科研人员脚踏实地工作的一个微不足道的缩影。

鉴于中国在砷中毒防治过程中所积累的丰富经验，国际社会与中国的合作项目日益增多。UNICEF曾多次邀请我国科研人员赴越南、柬埔寨、泰国等传授经验并

指导这些国家的砷中毒防治工作；去年9月份，中国成功举办了培训班进行实地讲字、为东南亚诸国提供观摩学习的机会。2002年岁末，美日两国政府资助两国资深毒理学家聚集夏威夷召开了砷中毒学术峰会，并邀请作者作为唯一的外国特约代表在会上作了重要报告。会议一致达成共识，未好范文，全国文秘工作者的114来研究应聚焦中国现场人群，开展国际合作攻关。中国研究人员目前已占据了得天独厚的地利优势，若能综合环境科学、地球科学、医学领域的科研力量，抓往砷污染与砷中毒研究中关键的科学问题，应用现代科研方法和技术，定能在国际上占领砷污染防治与砷中毒机制研究的制高点。(中国面临的水砷污染与地方性砷中毒问题

第四篇：水力学与水泵站实践

水力学与水泵站实践

实践项目:给水泵站见习

实践实践：2011.12.30

实践地点：宝安朱坳水厂送水泵站

实践内容：

1.了解泵站基本情况及在水厂中的作用

水泵站是城镇给水和排水工程的重要组成部分，是保证给水、排水系统正常运行的重要设施，在给水、排水工程中具有不可代替的作用。

2.了解泵站的组成及各组成部分的作用、构造、工作原理与运行过程。

① 进水构筑物：进水构筑物包括前池和吸水井，其作用是为水泵和水泵吸水管道的吸水喇

叭口提供良好的进水条件。

② 泵房：泵房是安装水泵、电动机、管道及其辅助设施的构筑物。作用是为主机组的安装、检修和运行管理提高良好的工作条件。

③ 主机组：包括水泵和电动机，是泵站中的主要设备。

④ 管道：是指水泵的吸水管道和压水管道，水泵的吸水管道从谁构筑物吸水，经水泵后通

过压水管道和管网系统将水送至住户。

⑤ 充水设施：当水泵为吸入式工作时，启动前需要充水设施进行充水。充水设备主要包括

真空泵、气水分离器、循环水箱。

⑥ 排水设施：用以排除泵房内积水，以保持泵房内环境征集和运行安全。主要包括排水泵、集水坑、排水沟等。

3.了解泵站其他辅助设施及作用

① 电器设备：指变电设备、高压配电设备、低压配电设备。

② 计量设施：流量计、真空表、压力表、温度计

4.了解泵站运行管理的工作内容和要求

第五篇：站高边坡支护排架的设计与安全管理

马马崖水电站边坡支护过程中排架的设计与安全管理

作者：石磊 朱庆飞 胡倩

摘要：在水电站建设中，经常要遇到高边坡开挖支护作业，一般都要搭设排架进行边坡的系统支护加固，由于在排架的设计、搭设、验收及日常安全管理中存在的一系列问题，排架垮塌、高处坠落等安全事故屡有发生，排架的设计和施工安全管理问题日渐突出。本文依托工程实例，对马马崖水电站高边坡支护排架的设计与安全管理进行了研究总结。

关键词：边坡排架设计安全管理

1工程情况简介

马马崖一级水电站工程坝区河谷较平直，坝轴线枯期河水位505m，水面宽37m，河水深5～7m，正常蓄水位585m高程时，河谷宽165m，河谷宽高比1.8:1。两岸河谷为不对称的“V”型，左岸为逆向坡，右岸为顺向坡。左岸地形640m高程以下为45°左右的斜坡，局部夹10m左右高的小陡壁，640m～880m为75°左右的陡壁；右岸600m高程以下为100m左右的陡壁，600m～765m高程为25°～35°斜坡或缓坡地形。

高边坡开挖与支护同步施工，支护类型有：锚杆、喷射混凝土、锚杆和各种喷射混凝土的组合、砌体工程、回填混凝土工程、排水孔等。

2排架设计及计算

2.1、排架选材

2.1.1、钢管

（1）钢管采用外径48mm，壁厚3.5mm的管材；

（2）钢管应平直光滑，无裂缝、结疤、分层、错位、硬弯等缺陷；

（3）钢管两端截面应平直，切斜偏差不大于1.7mm，严禁有毛口、卷口和斜口等现象；

（4）排架钢管的尺寸应符合相关规范要求，每根钢管的最大重量不应大于25kg；

（5）钢管应有产品质量合格证。

2.1.2、扣件

（1）采用可锻造铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831-1995）的规定；

（2）扣件必须有产品合格证或租赁单位的质量保证证明；

（3）旧扣件使用前应进行质量检查，有裂缝、变形的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换。

2.1.3、脚手板

（1）用螺栓将侧立的竹片并列连接而成；

（2）板长一般2～2.5m，宽为0.25m，板厚一般不小于50mm；

（3）螺栓直径8～10mm，间距500～600mm，首支螺栓离板端200mm～250mm；

（4）有虫蛀、枯脆、松散现象的竹跳板不得使用。

2.1.4、连墙件及安全网/ 6

（1）连墙件采用Φ28mm的Ⅱ级螺纹钢，材质符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235—A级钢的规定。

（2）安全网采用正规厂家生产的具有安全防护合格证的产品。

2.2、荷载计算

本边坡支护施工排架上主要有钻机和作业人员等荷载。钢管排架的荷载由纵向水平杆、横向水平杆和立杆组成的承载力构架承受，并通过立杆传给基础。剪刀撑、斜撑和连墙杆主要是保证排架的整体钢度和稳定性，增加抵抗垂直和水平作用的能力；连墙杆承受全部的风荷载；扣件是排架组成整体的连接件和传力件。

2.2.1、计算依据

（1）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）；

（2）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）；

（3）工程设计图纸及地质资料等。

2.2.2、排架的设计计算参数

搭设高度H=15m（取逐层马道最大高差，10排），立杆的纵距为 1.8米，立杆的横距为

1.2米，横向水平杆和纵向水平杆的步距为1.2 米；，连墙件为2步3跨设置，脚手板为毛竹

2片。同时作业层数1层。排架材质选用φ48mm×3.5mm钢管，截面面积A=489mm，截面模量

332W=5.08×10mm，回转半径i=15.8mm，抗压、抗弯强度设计值f=205N/mm，基本风压值ω

0=0.3kN/m，计算时忽略雪、雨水荷载等。

2.2.3、荷载分类

（1）永久荷载可分为：排架结构自重，包括立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重；构配件自重，包括脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施的自重。

（2）可变荷载可分为：施工荷载，包括作业层上的人员、器具和材料的自重；风荷载。

2.2.4、荷载标准值2 结构自重标准值：0.1734kN/m ；竹脚手板自重标准值：0.200kN/m（可按实际取值）；

22栏杆与挡脚板自重标准值：0.150kN/m（可按实际取值）；施工均布活荷载：1.000 kN/m。

2风荷载标准值：本工程地处贵州省安顺市，基本风压为0.3 kN/m；风荷载高度变化系数μ

z 为1.00，风荷载体型系数μs 为0.65；

2.2.5、纵向水平杆、横向水平杆计算

(1)横向水平杆计算

横杆的自重标准值:P1=0.038 kN/m ；

脚手板的自重标准值:P2=0.2×1.2/(2+1)=0.08 kN/m ；

活荷载标准值: Q=1×1.2/(2+1)=0.4 kN/m；

静荷载的设计值: q1=1.2×0.038+1.2×0.08=0.142 kN/m；

活荷载的设计值: q2=1.4×0.4=0.56 kN/m

跨中最大弯距为 M1max=0.08×0.142×1.82+0.10×0.56×1.82 =0.218 kN.m；

支座最大弯距为 M2max=-0.10×0.142×1.82-0.117×0.56×1.82 =-0.258 kN.m；

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

2σ=Max(0.218×106,0.258×106)/5080=50.787 N/mm；横杆的最大弯曲应力为 σ= 50.787 N/mm，小于横杆的抗压强度设计值 [f]=205 N/mm2，满足要求。

最大挠度计算值为：V= 1.991 mm；

横杆的最大挠度 1.991 mm，小于横杆的最大容许挠度 1800/150 mm，满足要求。

(2)纵向水平杆计算

按三跨连续梁计算，计算过程如下：

最大弯矩 M= Mqmax + Mpmax = 0.514 kN.m；

2最大应力计算值 σ = M / W = 0.514×106/5080=101.14 N/mm ；

22纵杆的最大弯曲应力 σ =101.14 N/mm，小于纵杆的抗压强度设计值 205 N/mm，满足要

求。

最大挠度和 V = Vqmax + Vpmax = 0.041+2.279 = 2.32 mm；

纵杆的最大挠度为 2.32 mm，小于纵杆的最大容许挠度 1200/150=8与10 mm,满足要求。

(3)横向水平杆与立杆连接的扣件抗滑承载力验算

双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN。

横杆的自重标准值: P1 = 0.038×1.8×2/2=0.069 kN；

立杆的自重标准值: P2 = 0.038×1.2/2=0.023 kN；

脚手板的自重标准值: P3 = 0.2×1.2×1.8/2=0.216 kN；

活荷载标准值: Q = 1×1.2×1.8 /2 = 1.08 kN；

荷载的设计值: R=1.2×(0.069+0.023+0.216)+1.4×1.08=1.882 kN；

R < 12.80 kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

2.2.6、立杆计算

立杆的轴心压力设计值 ：N = 9.007 kN；

计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 ： k = 1.155 ；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 ：μ = 1.53 ；

计算长度 ,由公式 L0 = kuh 确定：L0 = 2.121 m；

长细比: L0/i = 134 ；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比 L0/i 的结果查表得到 ：φ= 0.376

2立杆净截面面积 ： A = 4.89 cm；

3立杆净截面模量(抵抗矩)：W = 5.08 cm；

2钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205 N/mm；

2σ = 9007.2/(0.376×489)+41779.282/5080 = 57.213 N/mm；

22立杆稳定性计算 σ = 57.213 N/mm，小于立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm，满

足要求。

2.2.7、连墙件计算（按两步三跨设置）

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：Nl = Nlw + N0

2风荷载标准值 Wk = 0.135 kN/m；

2每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 12.96 m；

按《规范》5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN), N0= 5.000kN；风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，按照下式计算：

Nlw = 1.4×Wk×Aw = 2.458 kN；

连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 7.458 kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：Nf = φ·A·[f]

其中 φ--轴心受压立杆的稳定系数；

由长细比 L0/i = 300/15.8的结果查表得到 φ=0.949，L为内排架距离墙的长度；

2又： A = 4.89 cm2；[f]=205 N/mm；

连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.949×4.89×10-4×205×103 = 95.133 kN；Nl = 7.458 < Nf = 95.133,连墙件的设计计算满足要求。

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到 Nl = 7.458,小于双扣件的抗滑力 12.8 kN，满足要求。

2.2.8、立杆地基承载力计算

地基承载力设计值:fg = fgk×kc = 160 kpa；

其中，地基承载力标准值：fgk= 160 kpa ； 脚手架地基承载力调整系数：kc = 1 ； 立杆基础底面的平均压力：p = N/A =36.029 kpa ；其中，上部结构传至基础顶面的轴向力

2设计值 ：N = 9.007 kN；基础底面面积 ：A = 0.25 m。

p=36.029 ≤ fg=160 kpa。地基承载力满足要求。

经过上述计算所得，边坡支护排架设计采用参数满足施工要求。

3排架的过程控制

3.1排架搭设

（1）排架搭设人员经过培训教育、考试、体检合格，持证上岗。

（2）搭设前必须在现场对排架搭设施工及管理人员进行技术、安全交底，并做好交底记录，排架搭设人员须熟悉排架的设计内容。

（3）对钢管、扣件、脚手板、爬梯、安全网等材料的质量、数量进行清点、检查、验收，确保材料合格、齐全。

（4）清除搭设场地的杂物，基础松软要进行处理，检查边坡的稳定情况并对边坡上的危石清撬。

（5）排架的搭设严格按照经过审批的设计、施工方案进行，严禁偷工减料，严格搭设工艺，不得将变形或校正过的材料作为立杆。

（6）排架搭设中，跳板、护栏、连墙件、安全网、交通梯等必须同时跟进。

（7）排架须配合施工进度搭设，一次搭设高度不得超过相邻连墙件（锚固点等）以上两步。

（8）排架钢管按设计要求进行搭接或对接，端部扣件盖板边缘至杆端距离不应小于100mm，搭接时应采用不少于2个旋转扣件固定，搭接长度不应小于500mm。

（9）排架作业面的脚手板必须铺满并绑扎牢固，不得留有空隙和探头板，脚手板与墙面间的距离一般不大于20cm；作业面的外侧立面的防护设施可采用立网、护栏、跳板防护。

（10）栏杆和挡脚板应搭设在外立杆的内侧，栏杆上皮高度应为1.2m，挡脚板高度不应小于180mm，如需设置中栏杆，则中栏杆应居中设置。

3.2 排架验收

排架验收应随施工进度进行，实行工序验收制度。排架的搭设分单元进行的，单元中每道工序完工后，必须经过现场施工技术人员检查验收，合格后方可进入下道工序和下一单元施工。排架按设计搭设完成后，作业班组队进行全面自检，在自检的基础上，由施工单位技术部门牵头，组织生产、质量、安全等相关部门会同监理单位对排架进行验收挂牌，联合验收合格挂牌后方可上架作业。

3.3排架的使用

（1）排架搭设完成后，未经检查验收或检查验收中发现问题没有整改完毕的，不得投入使用。

（2）验收合格排架要在排架醒目位置挂告示牌，注明排架通过验收时间、使用期限、一次允许在排架上作业人数、最大承受荷载等。

（3）排架在使用过程中，实行定期检查和班前检查制度。定期安全检查一般每周一次，并应根据具体检查对象编写安全检查表，对照安全检查表的内容逐项进行检查。作业前，班长或带

班人应对排架进行检查，确认安全后方可上排架作业。对于靠近爆破地点的排架，每次爆破后应对排架的强度、稳定性、基础等进行专门检查，发现问题及时报告处理。

（4）排架使用中作业层上的施工荷载应符合设计要求，严禁超载。架面荷载应力求均匀分布，避免荷载集中于一侧；各种材料、机具等要随运随装或随拆随运，不得存放在排架上。不得将风管、水管等支撑固定在脚手架上，严禁任意悬挂起重设备。

（5）排架在使用期间，严禁拆除主节点处的纵、横向水平杆，纵、横向扫地杆、连墙件及撑、拉、提、吊设施，未经主管部门同意，不得任意改变排架的结构、用途或拆除构件，如必须改变排架结构，应征得原设计同意，重新修改设计；排架上的安全防护设施禁止随意拆除。

（6）在排架上进行电、气焊或在有排架的部位从事吊装作业时，必须采取防电、防火和防撞击排架的措施，并派专人监护。

（7）排架上不准有任何活动材料，如扣件、活动钢管、钢筋，一旦发现应及时清除。

（8）在六级以上大风、大雾和大雨天气下不得进行脚手架作业，雨后上架前要采取防滑措施。

3.4排架拆除

（1）清除排架上的材料、杂物及地面障碍物，并将受其影响的机电设备及其它管线等拆除或加以保护。

（2）拆除顺序应逐层从上而下进行，严禁上下同时作业。

（3）所有连墙件应随排架逐层拆除，严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆排架；分段拆除高差不应大于两步，如高差大于两步应采取必要的加固措施。

（4）当排架拆至下部最后一根长钢管的高度时，根据现场需要先在适当位置搭临时支撑加固，后拆连墙件。

（5）当排架采取分段分立面拆除时，对不拆除的排架两端应先设置连墙件和横向支撑加固。

（6）各构配件必须及时分段集中运至地面，严禁抛扔；排架拆除后，必须做到工完场清。

（7）运至地面的构配件应按规定的要求及时检查整修与保养，并按品种、规格存放于干燥通风处，防止锈蚀。

4结束语

水电站边坡施工排架通常要进行钻孔、注浆等作业，排架在承受垂直向下的荷载时，还要承受一定的水平冲击荷载，由于钻机等施工机械在排架上频繁移动，导致作业人员嫌麻烦，经常不将安全带固定可靠，给施工作业现场带来人为安全隐患，极易发生高处坠落事故;边坡马道开挖和支护同时进行，存在上下交叉作业，应该在当班工作开始前对临近工作面的施工情况进行分析，并及时做好沟通协调。

（1）、设计计算时计算连墙件的受力应考虑钻机在钻孔作业时所产生的冲击力。

（2）、在排架管理中应重点检查钻机周围扣件螺帽的紧固力。

（3）、在排架使用管理过程中，在钻机开孔前及钻孔结束后应对主节点的扣件进行检查，确保其没有出现裂纹或螺杆断裂的情况。

（4）、要求排架验收过程中重点关注安全带的配备情况，并在平时检查中将此作为一项重要工作进行。禁止出现交叉作业的作业班组在同一垂直高度开展施工作业，上方作业应做好底部防护并警戒到位，严禁上下抛掷工具。

（5）、施工用电是排架运行管理的另一个重点控制项目，在边坡支护施工中，由于钻机等施工机械在排架上频繁移动，极有可能导致电缆绝缘层损坏，致使电缆漏电造成电击伤害。因此，在排架上敷设电缆时应避开人员通行及钻机布设部位，并用绝缘材料将电缆与钢管进行绝缘处理，防止电击伤害。

参考资料

（1）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）；

（2）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）。

（3）《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)