超大直徑預應力礦井筒倉滑模施工技術

摘 要：隨著人們對能源需求的不斷增大，作為我國主要能源之一的煤炭工業也在不斷發展。筒倉作為煤炭儲存的主要設備，其結構也在不斷的復雜變化，超大直徑的筒倉成為煤礦業的主流發展模式。但是在超大直徑預應力礦井筒倉的施工過程中，由于其復雜的結構，給施工企業帶來許多問題。文章從超大直徑預應力礦井筒倉的滑膜施工技術進行分析探討，以供業內人士參考借鑒。

關鍵詞：礦井筒倉；預應力；施工技術；滑模

1 工程概況

本項目以內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任的巴彥高勒礦井儲煤倉工程，漏斗及以下部分為型鋼混凝土結構，上部為鋼結構。自筏板基礎頂部至漏斗平臺總高度17.100米，筒壁厚度500mm，筒倉內直徑51.500米，卸煤漏斗多達20個，是目前國內乃至亞洲最大直徑、最多漏斗、單體儲煤量最大的型鋼混凝土與鋼結構一體的組合式圓筒倉，對施工質量要求較高。

2 錐殼施工支撐體系

2.1 錐殼施工的概述

由鼓圈以及48根輻射梁構成了滑模平臺。在筒壁的鐵牛腿上是輻射梁外側的支撐點，將48根直徑為20的鋼筋斜拉桿在另一端跟外側相距5米的地方與筒壁上方的預埋鐵件進行焊接。在進行施工的時候，可以不對鋼筋的抗拉強度以及螺栓的抗剪強度進行驗算，因為48根直徑為20鋼筋斜拉桿和倉壁每個固定鋼牛腿的5根M25的穿墻高強螺栓強度遠遠的能夠達到要求。因此只需要進行輻射梁的驗算工作就可以。按照施工荷載的分部，輻射梁受力可按簡支梁（L=5m）考慮。為了避免造成因為過大的加載而造成平臺不穩的現象，在進行混凝土錐殼澆筑的時候，分三次來完成錐殼斜壁的澆筑工作。輻射梁受力彎矩最大的是在混凝土中間段進行施工的時候。因此，在進行混凝土澆筑的時候，只對中間部分的輻射梁受力情況進行驗算。

2.2 錐殼施工鋼平臺設計

2.2.1 設計方案的選擇。從倉頂的漏斗布置以及筒倉的下部結構形式，制定了兩種方案：（1）平臺柱布置于地面（柱穿過漏斗口）。鋼平臺能夠安裝在漏斗之前，這樣能夠對錐殼以及漏斗進行交叉作業。但是此種方案會使平臺柱之間的距離較大，增加用鋼量。（2）平臺柱布置于漏斗柱頂部。用鋼量小，方便組裝是將平臺柱布置在漏斗柱頂部施工方案的優點。通過對施工周期、安全性能以及經濟效益等方面進行了比較，最終確定選擇了第二種設計方案。

2.2.2 荷栽計算及受力分析。錐殼以及倉頂板的施工載荷計算，需要在錐殼以及頂板的施工順序確定之后才能進行。

2.2.3 錐殼及頂板的施工順序。（1）將腳手架搭設在鋼平臺上，同時進行錐殼的鋼筋、上部環梁鋼筋以及底部環梁鋼筋的綁扎工作。（2）在進行錐殼混凝土澆筑的時候，需要分三段來進行，依次為：錐殼底部環梁及下部1/3段→中部1/3段→上部1/3段至錐殼頂環梁底。為了達到混凝土所需要的強度，在這里間隔的時間要以此作為依據。（3）腳手架搭設在鋼平臺以及錐殼上方，之后進行頂板梁、板鋼筋的綁扎。（4）為了減少一次性的荷載，需要分段進行混凝土頂板的澆筑工作，并且在梁內留置水平施工縫。

2.2.4 荷載分布情況及傳遞路線。在布置錐殼鋼平臺的時候，需要按照第二設計方案的平臺柱布置方式來進行。在進行輻射梁跨過程中，為了確保輻射梁的撓度達到標準要求，需要將鋼絲繩與倉壁預留的套管之間進行可靠連接的設置。

荷載的分布情況如下：第一，錐殼混凝土重量；第二，錐殼頂部環梁至倉壁之間的倉頂結構荷載；第三，錐殼頂部環梁中間部位倉頂結構荷載。

荷載傳遞路線為：（1）錐殼重量（包括錐殼底部環梁、錐殼、未澆筑混凝土的錐殼頂部環粱）一鋼平臺輻射梁一牛腿和鋼框架頂層梁；（2）倉頂結構荷載-錐殼一鋼平臺輻射粱一牛腿和鋼框架頂層梁；（3）倉頂結構荷載一輻射粱和鋼框架頂部平臺一牛腿和框架柱。

3 滑模機具施工工藝

3.1 工藝流程

綁扎倉壁鋼筋→預應力筋布置→澆灌混凝土→初升→正常滑升→結束滑模→張拉預應力筋→倉頂錐殼施工→拆除模具。

3.2 倉壁鋼筋綁扎

設計雙層的倉壁配筋，外面是環筋，里面是立筋。再進行倉壁鋼筋綁扎的時候，利用直螺紋套筒將立筋連接起來，之后綁扎搭接環筋。在此需要注意的時候，應當綁扎牢固每個環筋的接頭，這樣能夠避免環筋的接頭蹦出混凝土表面。

3.3 預應力筋施工

無粘接預應力鋼絞線束狀布置，兩端張拉，每束為7φ15.4鋼絞線。從筒倉漏斗上口開始布置，從下到上間距分別為330mm、400mm、500mm和1000mm。鋼絞線中心線水平布置在倉壁內部，與倉壁的外皮相距約為150毫米。在布置鋼絞線的時候，要多人同時進行作業，從單根的一端向另一端進行，一束需要7根來組成，用膠帶綁扎。同時，還要將鋼筋骨架進行定位，在倉壁中，預先制作好的鋼筋骨架間距大約是1.5米-2米之間。單根的預應力筋基本是順直的，每一束的鋼絞線應當是水平狀態，預留在兩端外面不能扭絞的長度大致應當相同。預應力筋的張拉需要在混凝土的強度達到設計之后分圈進行的，其中每圈都要使用4臺千斤頂進行同步張拉。

3.4 混凝土施工

（1）初升。第一次進行混凝土澆筑的時候，先進行同等強度減半的混凝土澆筑，厚度大約為100毫米。初升需要在最下層的混凝土強度達到0.2-0.4Mpa之間的時候才能進行。正常滑升需要在所有的千斤頂同時緩慢提升2-4個行程，并且全面的檢查和處理滑模裝置以及混凝土的出模狀態之后才能進行的。（2）混凝土澆筑。在混凝土澆筑的過程中，所采取的是分層對稱的澆筑方式。其中300-400毫米是每一層大約的厚度。每次澆筑都要進行一次提升，之后的施工環節就是依次進行重復循環的施工，同時的要做好混凝土的振搗以及養護工作。（3）正常滑升。綁扎鋼筋、布置預應力筋以及澆筑混凝土需要在每次10-12個行程的提升過程中穿插進行，并且每次提升的時間間隔要小于2個小時。如果是在氣溫較高的條件下進行，那么可以根據實際情況，增加1-2次的中間提升，這樣能夠有效的減小混凝土與模板之間的摩擦阻力，而布置無粘接預應力鋼絞線、連接直螺紋套筒以及綁扎鋼筋等工作可以在提升的間隙來進行。（4）滑模結束。滑膜的結束階段是從模板上升到與藏壁頂端標高相距1米左右的時候開始的。在這個時候，應當將滑升的速度減慢，為了保證最后一層混凝土能夠均勻的交圈，需要在倉壁周圈進行找平找正，這樣能夠保證倉壁頂端的位置以及標高的準確。（5）為了確保中心井架能夠均勻的承受載荷，需要在進行倉頂錐殼混凝土施工澆筑的時候，從中間向兩邊均勻澆筑的方法來進行，這樣能夠減少因施工而引發的大水平作用力。

4 結束語

操作簡單，施工強度低，并且適應性強是超大直徑礦井筒倉滑膜施工技術的特點。采用此種施工技術不但能夠縮短工期，提高施工速度，還有效的解決了倉頂結構以及滑膜施工操作時存在的問題，大大提高了施工質量，有效的保證了礦業工程的施工質量以及安全。本施工技術不僅可應用于直徑20米以上筒倉滑膜施工，更適于用直徑30米以上的超大直徑筒倉的施工建設，因此值得被廣泛應用并推廣，以促進我國礦業的發展進步。

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