超大直徑原煤倉滑模施工技術

吳春杰

1 項目簡介

中煤集團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，設計為后張拉預應力鋼筋混凝土筒體結構，內徑45 m，倉壁厚550 mm。主體為筒體結構，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，易于人員調配及材料堆放，垂直度和扭轉度較易控制;但是剛性平臺機具制作投入鋼材量大，結構自重大，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性材料，經濟性差。柔性平臺施工投入周轉材料少，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

3.1 滑模裝置設計

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。為了進一步約束變形，比原滑模設計增加一道圍圈，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，相比小直徑煤倉設計新增加4項抗偏扭防變形構造措施。在滑模裝置里設置內九角撐，加強滑模裝置的整體性;每隔8個開字架設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個開字架通過設計組合成桁架;沿模板方向設置三道圍圈，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。為了便于調整偏扭，分別在8組千斤頂區(qū)域內設置了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→內外三腳架→內外連圈→內九角撐桁架→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，根據測量給出的位置安裝開字架，利用水準儀、水平尺和線墜進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形卡把聯圈和開字架、三腳架就緊密連接。聯圈安裝完成后安裝內撐桁架，桁架與滑模裝置節(jié)點連接要牢固可靠。

4)根據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，氣排空后進行液壓系統(tǒng)的試運轉，試運轉時保持壓力不低于12 MPa作5次循環(huán)。試運轉無誤后插爬竿。

3.2.2 混凝土施工

1)本工程采用商品混凝土，預計24 h滑升高度為3 m，依此計算，設定達到混凝土出模強度(0.3 MPa)的時間為10 h，并要求商品混凝土站按此標準配制。2)筒倉每模(300 mm高度)混凝土澆筑量為26 m3，環(huán)向長度達135 m，為了控制混凝土澆筑時間，滑模平臺上設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。振搗時振搗棒嚴禁碰撞模板、預應力鋼筋。6)混凝土澆筑順序遵照正反交替的原則。當陽光、風對混凝土強度影響顯著時，混凝土澆筑應先從向陰面、背風面開始澆筑。7)混凝土出模強度控制在0.3 MPa，現場表現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)護液進行混凝土養(yǎng)護。

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;預應力筋為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，設置骨架筋;墻壁鋼筋保護層構造措施如圖3所示。4)預應力筋安裝時，防止外層塑料皮被硬物磕刮破。每束預應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(角模按設計圖紙和錐度要求加工)結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。扶壁柱陰陽角均設計成鈍角，減小了滑模過程中的提升摩擦阻力。6)同圈預應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專人旁站監(jiān)督，防止預應力筋遭到破壞。

3.2.4 模板滑升施工

1)模板滑升由專人負責，每行程滑升高度為25 mm，壓力設定為45 kg，一個行程滑升時間設定為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，滑模指揮人員根據觀測數據進行相應偏扭控制工作。4)模板滑升過程中應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)終滑時應根據方案要求，抄平標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，提高安裝質量確保滑模質量。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)根據開字架位置，將千斤頂均分為8組，在每組中設一觀測點。6)根據偏扭程度將偏扭控制分為微調、中調和強調三個標準，改糾偏扭為控偏扭。當垂直偏差在10 mm～20 mm，扭轉在20 mm～30 mm時采用微調;當垂直偏差在20 mm～30 mm，扭轉在30 mm～45 mm時采用中調;當垂直偏差超過30 mm，扭轉在超過45 mm時采用強調。a.微調主要對局部進行調整，采用局部堆載和局部千斤頂爬升不同步來調整偏扭。b.中調采取措施使千斤頂向偏扭相反方向偏斜而致爬竿傾斜調整偏扭，調整千斤頂數量一般為總數的1/4～1/2;或可采取強制千斤頂移位而調整垂直偏差。c.強調采取在倉壁上下預埋件，用導鏈向偏扭反方向強拉，使偏扭得到調整。

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

4 實施效果

由于滑模裝置設計中結合了工程結構具體特點，針對單倉大直徑煤倉易偏扭變形，采取相應措施，在施工中嚴格按規(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、扭轉記錄表 mm

5 結語

對于超大直徑的煤倉，采用本滑模施工技術，解決了大直徑煤倉單倉滑模扭轉和偏斜大的問題，同時本施工技術簡單、經濟、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[J].山西建筑 ，2008 ，34(14):126-127.