超大超重型煤倉漏斗隔板卸荷綜合支模方法

李智平 荊軍峰

1 工程概況

山西省陽泉市大陽泉煤礦儲運系統主體結構為超大容量的煤倉，框架結構，設計容量30 000m3，總長106.1m，寬24.6m，高28.4m，局部高為32.4m，在標高4.86m～12.16m處設有30個煤倉漏斗，以上主體分四個框架層，主框架柱縱橫間距均為7.0m，共設24根，其中最大柱斷面1 100mm×1 100mm，沿縱橫跨每 7.0m設框架梁，混凝土強度等級:標高24.4m以下柱、梁、板為C 35，標高 24.4m以上柱、梁、板為 C30。該工程的難點是煤倉漏斗為超大、超重型，平面尺寸為10 500mm×7 000mm，每個漏斗重達120 t，加之漏斗間的聯梁，該框架層總重合計約 5 100 t，而漏斗下方為2.77m平臺板厚度僅為 120mm，且平臺下料預留洞口存在削弱截面，如采用常規滿堂腳手架直接支撐于該平臺上，經計算遠不能滿足要求(見圖1)。

2 方案設計與分析

2.1 受力分析

漏斗斜壁為斜向懸挑受力構件，其支座一端固定于立壁(或聯梁)中，可近似認為固定鉸支座，另一端懸挑，可近似認為自由端，根據以上受力分析，取斜板單元分析，受力分析圖見圖 2。

O點為重心點，其重量為G，將其分解為G1，G2，其中G1為模板的側壓力，G2為順斜板構件的斜向力，依據力學原理，在B點施加一支撐力F，可使系統進入平衡狀態，F可分解為F1，F2，力F2與 G2平衡，傳遞至 2.77m平臺板主要自重荷載F1須與G1平衡，所以主要荷載為G1及F，故支撐設計時主要考慮兩力即可。

2.2 方案設計

根據以上受力傳遞分析，結合結構分析，2.77m平臺以下為倉內地坪，如何將荷載有效傳遞至地坪上(倉內地面距 2.77m平臺高度為3.6m)，為解決問題的關鍵，由于每個漏斗荷載太大且較集中，經過研究比較，采用承載力性能較好的枕木順紋承受壓力、搭設 φ48×3.5mm鋼管滿堂架支撐分散荷載，同時在鋼管腳手架中設斜向頂桿，承受模板側壓力，可滿足要求。

2.3 枕木選擇與驗算

施工中我們選用了市場易購的200mm×300mm的枕木，計算高度取較大值 3.6m，依據《木結構設計規范》，單根枕木承載力N≤fcφA0，因選用為樟子松，類別為TC13-B型，其中，fc=10N/mm2，截面慣性矩回轉半徑i=得則有0.71。

得N≤fcφA0=10×0.71×200×300=42.58×104N，則單根枕木所承載重量為42.58 t。

4×42.58=170.32 t＞120 t，受力按枕木考慮，均勻對稱設四根，局部受力可滿足漏斗主要承載力，考慮腳手架相應分散荷載，故可滿足要求。

3 方案的優點

1)采用枕木與腳手架綜合支撐體系，有效的保證了超大、超重型漏斗支架體系的“強度、剛度、穩定性”，使主倉施工得以順利進行。2)利用枕木加墊方，使荷載由傳統的“結構區段封閉式”轉到“結構一體直通式”，打破了傳統結構區間搭設滿堂架結構穩定性差或支撐面受力“超限”的情況。3)取材、安拆方便，省時、省力，且結構穩定，成本較小。4)“理念”上的更新，對應用于同類或類似工程將有著廣泛的空間。

4 施工操作要點

為降低荷載，同時簡化二次抹灰工藝，漏斗模板采用質量可靠的建筑清水竹膠板，規格為1 220mm×2 440mm×18mm，支撐模板的橫向小楞采用10 cm×10 cm的方木，間距橫向400mm，縱向小楞采用φ48×3.5mm鋼管，間距最大處按800mm控制，2.77m平臺以上模板支架施工計劃采用滿堂紅腳手架與枕木組成支撐體系，即采用四根200mm×300mm枕木支設于漏斗底口，其他地方采用鋼管架，腳手架立桿縱橫間距500mm，縱橫向水平桿步距1.4m。在底部設縱橫掃地桿，靠墻立桿離開墻面500mm，并搭設斜向頂桿。安裝順序:用經緯儀、鋼尺測設漏斗底口標高及枕木就位點→固定墊木、樹立支撐枕木并臨時固定→搭設鋼管腳手架系統并鋪設清水模板→測設平臺下傳力枕木定位點并樹立支撐→支撐系統檢查、加固→第一節漏斗混凝土澆筑并觀察測量→依次澆筑至完成。施工要點如下:

1)為保證漏斗、聯梁混凝土及早承受荷載，在混凝土中宜摻入早強劑。2)漏斗斜壁支撐枕木頂端截面加工成與斜壁同一角度，以利于斜面支撐。3)2.77m平臺應清理干凈，支撐枕木下均墊同型號通長枕木，并嚴格對中，所有鋼管下均墊 5 cm通長木板，以分散荷載。4)因房心未回填，平臺下傳力枕木下預先澆筑300mm厚 C25混凝土帶。5)為確保上下傳力在同一作用線上，板上下支點均采用經緯儀嚴格測設。6)為保證φ48×3.5mm腳手架穩定性，必須設置縱橫掃地桿，縱向掃地桿采用直角扣件固定在距底座上皮 180mm處的立桿上，橫向掃地桿緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。立桿必須采用對接扣件連接，交錯布置，兩根相鄰立桿接頭不應設置在同步內，同步內隔一根立桿的兩個相隔接頭在高度方向錯開距離不小于 500mm，各接頭中心至主節點的距離不大于500mm。

5 支撐系統安全性驗證

該系統在支撐完畢后，我方會同有關單位對其作了驗收，在確認其強度、剛度、穩定性滿足要求的情況下，進行 2.77m平臺板的施工，施工過程中，設專人對支撐系統進行觀察，未出現走動，且未發生跑模現象，在平臺板混凝土澆筑完后，也未出現支撐系統失穩，在模板拆除后，混凝土表面平整，陰陽角方正，誤差均控制在了允許偏差范圍內，達到了清水混凝土的效果。

6 結語

采用枕木與腳手架綜合支撐體系，其獨到之處在于從根本上解決了支撐面荷載超限的情況，使得超大、超重型漏斗的荷載得到了有效的傳遞，從而使主倉施工正常進行，隨著原煤生產力的不斷提高，超重型、大體積煤倉建設的突飛猛進，適宜的選用合適的支撐系統，將取得事半功倍的效果。

[1] 衷黨云，卓平山.高大模板支撐體系危險源分析及應對措施[J].山西建筑，2010，36(17):151-152.