超大直徑原煤倉滑模施工技術(shù)

吳春杰

1 項目簡介

中煤集團(tuán)平朔東露天礦選煤廠平朔東露天選煤廠的原煤筒倉工程由兩個45 m直徑的筒倉和一個30 m直徑的筒倉組成，其中45 m直徑原煤筒倉為亞洲第一大煤倉，設(shè)計為后張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑45 m，倉壁厚550 mm。主體為筒體結(jié)構(gòu)，混凝土強度等級為C40。本次滑模高度為37.55 m。東露天礦選煤廠1號，3號煤倉平面圖見圖1。

2 施工概況及施工方案的選擇

筒倉滑模施工常用的有剛性平臺和柔性平臺滑模施工的兩種方式，鑒于本倉為亞洲第一大煤倉，直徑遠(yuǎn)大于一般筒倉(常規(guī)筒倉為20 m～30 m)，尚無類似施工可借鑒。

剛性平臺施工工作面大，易于人員調(diào)配及材料堆放，垂直度和扭轉(zhuǎn)度較易控制;但是剛性平臺機具制作投入鋼材量大，結(jié)構(gòu)自重大，易下沉造成變形，對于大直徑筒倉來說需要在中心增加腳手架支撐，需要投入較多的鋼管等周轉(zhuǎn)性材料，經(jīng)濟(jì)性差。柔性平臺施工投入周轉(zhuǎn)材料少，組裝簡單不需要中心支撐腳手架，但操作面小，平臺上荷載不能過大，垂直度、扭轉(zhuǎn)不易控制。

綜合比較計算后選擇了柔性滑模作業(yè)。

3 施工技術(shù)

3.1 滑模裝置設(shè)計

本工程采用商品混凝土，墻壁較厚，為了防止滑模裝置沿墻壁垂直方向發(fā)生變形，通過計算開字架采用兩根[14組合桁架立柱。為了進(jìn)一步約束變形，比原滑模設(shè)計增加一道圍圈，模板系統(tǒng)采用3道[10圍圈。

單倉大直徑柔性滑模裝置極易造成滑模的偏扭變形，相比小直徑煤倉設(shè)計新增加4項抗偏扭防變形構(gòu)造措施。在滑模裝置里設(shè)置內(nèi)九角撐，加強滑模裝置的整體性;每隔8個開字架設(shè)置一組抗扭爬竿和千斤頂，千斤頂按三角形布置，并用Φ25鋼筋將爬竿連成桁架;倉壁的8個壁柱的3個開字架通過設(shè)計組合成桁架;沿模板方向設(shè)置三道圍圈，防止垂直方向變形。平臺為液壓站、混凝土料臺及其他材料堆放設(shè)置了6個架空平臺，平臺坐落于開字架上，禁止以三角架受力。

本倉設(shè)計共有144個千斤頂分為8組，采用兩個液壓臺并連對稱放置。為了便于調(diào)整偏扭，分別在8組千斤頂區(qū)域內(nèi)設(shè)置了8個觀測點。滑模裝置立面展開圖見圖2。

3.2 滑模施工

3.2.1 滑模機具組裝

1)滑模裝置組裝工藝流程:開字架→圍圈→內(nèi)外三腳架→內(nèi)外連圈→內(nèi)九角撐桁架→中心盤及拉桿→開字架之間支撐→液壓系統(tǒng)。

2)測量放線彈出開字架位置，根據(jù)測量給出的位置安裝開字架，利用水準(zhǔn)儀、水平尺和線墜進(jìn)行開字架的找正找平。

3)待開字架、三腳架和圍圈安裝完成并找正后，用U形卡把聯(lián)圈和開字架、三腳架就緊密連接。聯(lián)圈安裝完成后安裝內(nèi)撐桁架，桁架與滑模裝置節(jié)點連接要牢固可靠。

4)根據(jù)測量給出的倉中心放置中心盤并臨時固定，安裝拉桿并利用花籃螺絲拉緊。

5)待柔性滑模其他裝置基本完成后，安裝開字架之間的支撐，支撐與開字架之間采用剛性連接。

6)在液壓系統(tǒng)安裝中，必須保證油管順直，安裝完成后對每個千斤頂充油排氣，氣排空后進(jìn)行液壓系統(tǒng)的試運轉(zhuǎn)，試運轉(zhuǎn)時保持壓力不低于12 MPa作5次循環(huán)。試運轉(zhuǎn)無誤后插爬竿。

3.2.2 混凝土施工

1)本工程采用商品混凝土，預(yù)計24 h滑升高度為3 m，依此計算，設(shè)定達(dá)到混凝土出模強度(0.3 MPa)的時間為10 h，并要求商品混凝土站按此標(biāo)準(zhǔn)配制。2)筒倉每模(300 mm高度)混凝土澆筑量為26 m3，環(huán)向長度達(dá)135 m，為了控制混凝土澆筑時間，滑模平臺上設(shè)2個混凝土受料平臺。3)混凝土分層澆筑，每次澆筑高度為300 mm，混凝土采用手推車傾倒入模，嚴(yán)禁泵管直接入模，特別是初滑階段。4)初滑混凝土澆筑高度為900 mm，分三層澆筑，初滑時混凝土出模強度為7 h。初滑混凝土澆筑過程中提升1個～2個行程，出模后檢查滑模平臺和混凝土無誤后轉(zhuǎn)入正常滑升。5)每次振搗時，振搗棒插入上一層混凝土不超過50 mm。振搗時振搗棒嚴(yán)禁碰撞模板、預(yù)應(yīng)力鋼筋。6)混凝土澆筑順序遵照正反交替的原則。當(dāng)陽光、風(fēng)對混凝土強度影響顯著時，混凝土澆筑應(yīng)先從向陰面、背風(fēng)面開始澆筑。7)混凝土出模強度控制在0.3 MPa，現(xiàn)場表現(xiàn)為滑升時混凝土有沙沙之聲，出模混凝土用手指壓能壓出指印且不坍塌，混凝土表面收光效果好。8)出模混凝土應(yīng)及時收光，收光順序宜先垂直后水平。收光后的混凝土采用養(yǎng)護(hù)液進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。

3.2.3 鋼筋工程施工

1)本工程豎向鋼筋為HRB335級φ 25，間距 196 mm;水平向鋼筋為 HRB335 級φ 25，φ 22，間距為 100 mm;預(yù)應(yīng)力筋為φ 15.2，間距為250 mm～500 mm。考慮到施工速度，本工程鋼筋連接方式采用搭接。2)鋼筋綁扎采用22號火燒絲，雙向滿扎，鋼筋須綁扎牢固。3)為了保證豎向鋼筋間距，設(shè)置骨架筋;墻壁鋼筋保護(hù)層構(gòu)造措施如圖3所示。4)預(yù)應(yīng)力筋安裝時，防止外層塑料皮被硬物磕刮破。每束預(yù)應(yīng)力鋼絲束先穿完兩根并與定位支架綁牢后，再穿其余鋼絲束。5)扶壁柱部位處理:扶壁柱處采用特制開字架，在壁柱端頭采取圍圈延長與原倉壁圍圈連接形成端部形狀。模板采用定型鋼角模(角模按設(shè)計圖紙和錐度要求加工)結(jié)合鋼模板沿圍圈拼裝。鋼絞線露出部分采取填模處理，確保鋼絞線露出長度、位置正確。扶壁柱陰陽角均設(shè)計成鈍角，減小了滑模過程中的提升摩擦阻力。6)同圈預(yù)應(yīng)力鋼筋在扶壁柱中交錯，兩束間距50 mm，一束在上，一束在下。各圈各鋼絲束交錯位置要層層一致。7)鋼筋綁扎完成后，須經(jīng)過專檢和隱蔽驗收后方可澆筑混凝土。混凝土澆筑過程中設(shè)專人旁站監(jiān)督，防止預(yù)應(yīng)力筋遭到破壞。

3.2.4 模板滑升施工

1)模板滑升由專人負(fù)責(zé)，每行程滑升高度為25 mm，壓力設(shè)定為45 kg，一個行程滑升時間設(shè)定為40 s，每次滑升都要做好滑升記錄。2)爬竿接頭分四層搭接，每層相錯高度為1.5 m，兩相接爬竿接頭處采用焊接，爬竿采用φ 48×3.5 mm腳手管。3)每滑升600 mm由技術(shù)人員用水平儀抄平，并由專業(yè)測量人員觀測偏扭，滑模指揮人員根據(jù)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)偏扭控制工作。4)模板滑升過程中應(yīng)有專人檢查滑升情況，重點檢查各千斤頂滑升是否同步、有無異物掛住模板、滑升是否到位和千斤頂是否漏油。5)如遇特殊情況需停滑，需把混凝土澆筑到同一水平面上，視氣溫情況，每隔0.5 h～1 h，滑升1個～2個行程，滑升4次～5次，直至混凝土終凝脫模。6)終滑時應(yīng)根據(jù)方案要求，抄平標(biāo)高并把混凝土澆筑水平，后采取停滑措施，分4次～5次提升，并把平臺停在指定標(biāo)高。

3.3 偏扭控制措施

1)本工程煤倉直徑大又是采用單倉柔性滑模工藝易發(fā)生偏扭，通過在施工中堅持“糾偏扭為控偏扭”的理念，嚴(yán)格貫徹“平穩(wěn)、均衡、控制和一提高”的原則，取得了較好的效果。2)在滑模裝置安裝中嚴(yán)格按方案和操作規(guī)程施工，加強滑模機具安裝的驗收工作，特別對開字架、爬竿、滑模平臺和桁架的垂直度、平整度的驗收，提高安裝質(zhì)量確保滑模質(zhì)量。3)為了放置液壓站、焊機、混凝土受料斗等料具，在柔性平臺上設(shè)置了8個堆料平臺，平臺對稱均衡布置，同時合理安排人流，盡量保持平臺上荷載對稱均衡。4)在滑升過程中逐項檢查爬竿和開字架垂直度，確保滑升基本處在平穩(wěn)垂直的狀態(tài)。5)根據(jù)開字架位置，將千斤頂均分為8組，在每組中設(shè)一觀測點。6)根據(jù)偏扭程度將偏扭控制分為微調(diào)、中調(diào)和強調(diào)三個標(biāo)準(zhǔn)，改糾偏扭為控偏扭。當(dāng)垂直偏差在10 mm～20 mm，扭轉(zhuǎn)在20 mm～30 mm時采用微調(diào);當(dāng)垂直偏差在20 mm～30 mm，扭轉(zhuǎn)在30 mm～45 mm時采用中調(diào);當(dāng)垂直偏差超過30 mm，扭轉(zhuǎn)在超過45 mm時采用強調(diào)。a.微調(diào)主要對局部進(jìn)行調(diào)整，采用局部堆載和局部千斤頂爬升不同步來調(diào)整偏扭。b.中調(diào)采取措施使千斤頂向偏扭相反方向偏斜而致爬竿傾斜調(diào)整偏扭，調(diào)整千斤頂數(shù)量一般為總數(shù)的1/4～1/2;或可采取強制千斤頂移位而調(diào)整垂直偏差。c.強調(diào)采取在倉壁上下預(yù)埋件，用導(dǎo)鏈向偏扭反方向強拉，使偏扭得到調(diào)整。

在滑模過程中盡量采用微調(diào)和中調(diào)，始終把偏扭控制在允許范圍，避免采用強調(diào)導(dǎo)致在外觀上出現(xiàn)突然變化不順直。

4 實施效果

由于滑模裝置設(shè)計中結(jié)合了工程結(jié)構(gòu)具體特點，針對單倉大直徑煤倉易偏扭變形，采取相應(yīng)措施，在施工中嚴(yán)格按規(guī)范和方案施工，改糾偏扭為控偏扭，筒倉偏扭得到了有效的控制，滑模施工完成后，筒倉最終最大垂直位移30 mm，最大扭轉(zhuǎn)位移43 mm，筒倉外觀順直光滑(見表1)。

表1 原煤倉滑模垂直、扭轉(zhuǎn)記錄表 mm

5 結(jié)語

對于超大直徑的煤倉，采用本滑模施工技術(shù)，解決了大直徑煤倉單倉滑模扭轉(zhuǎn)和偏斜大的問題，同時本施工技術(shù)簡單、經(jīng)濟(jì)、速度快，對于大直徑煤倉有較高的使用價值。

[1] 夏德平，倪時華，苗志同.井塔滑模常見問題及改進(jìn)[J].山西建筑 ，2008 ，34(14):126-127.