1工程概況
本工程是某礦貯煤倉,5個內徑為30m、筒壁厚漏斗以下為600mm、漏斗以上為400mm,檐口高度為60m的圓形筒倉一字排開,倉壁為無粘結預應力鋼筋砼結構,每兩個筒倉中心間距35m,基礎為片筏基礎。
2施工方案的選擇
對筒倉倉壁施工主要有兩種方法:一種是傳統的倒模,另一種是速度快的滑模。傳統倒模工藝由于模板支拆量大,需要搭設內外落地腳手架,人力物力投入大,施工速度慢、工期長,施工質量由于受人為因素影響不容易控制。因此決定采用滑模施工。
滑模施工根據倉頂錐殼施工支撐方式的不同,也有兩種方案:一種是在組裝倉壁滑升模具時,先利用簡易環式操作平臺,對倉壁進行滑模施工,然后在倉內搭設落地式滿堂腳手架,作為倉頂錐殼施工的支撐體系,施工倉頂錐殼結構。另一種是在組裝倉壁滑升模具時,利用平行弦鋼桁架,組裝成整體操作平臺,實現“一臺兩用”,既是倉壁滑模施工操作平臺,又是倉頂錐殼結構施工的支撐平臺。
對上述兩方案分析均有不盡人意之處,第一種方案其缺點是:操作平臺穩定性差,操作平臺太窄、操作不方便,不便于糾偏(扭)、倉壁質量難控制,安全風險大,風雨天不能作業,周轉材料投入多,且占用時間長;第二種方案其缺點是:操作平臺一次性鋼材量投入大,平行弦鋼桁架過長,不便于搬運,操作平臺組裝困難、焊接量大,材料浪費嚴重,操作平臺拆除困難、切割量大,且桁架不易從倉內抽出。
通過分析研究提出了一種新的滑模體系:即“中心井架環式輻射操作平臺”,同樣可以實現“一臺兩用”。其做法是:進行倉壁滑升模具組裝時,倉內搭設中心滿堂腳手架,利用輕型鋼桁架連接中心腳手架和倉壁提升架,在桁架上鋪設操作平臺(如圖1、2),供倉壁滑模施工操作、堆放材料之用,中心井架隨倉壁邊滑升邊搭設。倉壁滑模到頂后,利用中心井架和操作平臺共同支撐倉頂錐殼結構施工荷載。
3方案的研究與確定
3.1起滑與停滑位置的確定
該工程倉壁厚度上下不同,漏斗以上倉壁厚度400mm,漏斗以下倉壁厚度600mm。由于漏斗及下部平臺砼量大,為了加快進度,漏斗以下倉壁、平臺及漏斗采用常規的支模方法,漏斗以上倉壁采用滑模施工。因此起滑位置設在漏斗上口200～300mm處,停滑位置設在倉壁頂端環梁底標高處。
3.2滑模施工主要機具選擇
(1)垂直運輸設備。選擇QTG80型塔吊,最大幅度R=50m,最大起升高度H=100m,每倉一臺。(2)上下人電梯。選擇SCD200/200型客貨兩用電梯,最大載荷量2000kg,提升速度36.5m/min。(3)液壓控制臺。選擇HY-56型,額定工作壓力8Mpa,每臺可帶千斤頂180臺。(4)千斤頂。選擇GYD-60型,額定起重量60kN,工作起重量30kN,工作壓力8MPa,理論行程35mm。(5)液壓油管。選用2T型高壓橡膠管,其中主油管內徑19mm,分油管內徑14mm,連接千斤頂油管內徑10mm。(6)承重桿。選擇與千斤頂配套的Φ48Χ3.5mm鋼管,每根標準長度為6m,絲扣連接。
3.3砼供應方式
采用商品砼,設計強度等級C40,內摻XGY砼緩凝高效減水劑(減水率為15%～25%,摻量為水泥量的2%)和Ⅱ級粉煤灰(摻量為水泥量的20%)。砼灌車運至現場,固定泵輸送到澆筑地點。固定泵選用HBT80.16.110S型,每小時輸送80m3,輸送壓力16MPa。
3.4模、架具選擇
(1)滑升模板。外模選1250×3000×5mm熱軋鋼板,內模采用300×1200mm普通組合鋼模板。(2)內外圍圈選[14槽鋼。(3）提升架。采用自制110×2800mm開字架,螺栓連接。(4)輻射桁架。采用自制700×8400mm輕型鋼桁架。(5)連接鋼桁架的水平支撐采用[12槽鋼,垂直支撐采用L75×6mm角鋼。(6)中心井架。采用Φ48×3.5mm普通鋼管架手桿。(7)托架為[12槽鋼,提升架頂部壓梁為[10槽鋼。(8)內環梁采用2[16槽鋼組拼。
3.5提升架、千斤頂、支承桿布置采用一對一的布置方式,即每個提升架上設一臺千斤頂、插一根支承桿。(10千斤頂數量計算(略)沿倉壁布置的千斤頂數量:54臺;中心井架鋼環梁上布置的千斤頂數量:16臺。(2)支承桿承載力計算(略)(3)布置方式。
提升架沿倉壁周圈布置,間距l=D/n=3.14×30/54≈1.74m。千斤項和支承桿在倉壁周圈與提升架對應布置,即每個提升架上布置一臺千斤項和一根支承桿。在中心井架鋼環梁上均勻布置16臺千斤項和16根支承桿。
3.6圍檁、模板及壓梁的布置圍檁布置在提升架的兩側,即在倉壁的內外側,沿模板高度設上下兩道,以[8槽鋼挑頭與提升架連接。上圍檁距模板上口250mm,下圍檁距模板下口350mm,上下圍檁間距為600mm。內外模板布置。內模采用普通組合鋼模板,沿倉壁內側豎向布置,模板之間用卡扣連接,模板與圍檁之間用8#鐵線綁扎。外模采用1250×3000×5mm熱軋整鋼板沿倉壁外側橫向布置,模板之間采用點焊連接,模板與圍檁之間在模板上加焊L50×5mm角鐵掛鉤的方式連接。
壓梁布置在提升架的頂端,內外設兩道,與提升架采用螺栓連接。
3.7中心井架布置
中心井架采用滿堂紅腳手架,圍繞筒倉中心搭設,平面尺寸為15×15m,立桿間距1m,步距1.5m(如圖3),隨筒壁滑模邊滑升邊搭設。
中心井架立桿穩定性驗算(略)
3.8操作平臺的布置
操作平臺分內操作平臺和外操作平臺。(1)內操作平臺由輕鋼桁架、上下水平支撐、垂直支撐、方木楞骨和木板(鋼跳板)組成。輕鋼桁架每榀長8.4m,高0.7m。一端固定在倉壁提升架內立柱的托架上,另一端固定在中心井架的鋼環梁上。沿筒倉平面徑向呈放射狀布置。輕鋼桁架最大間距的確定:經計算操作平臺承受的總荷載為5703kN,每榀鋼桁架允許承載120kN,整過操作平臺所需鋼桁架數量5703kN÷120kN=48(榀)。緊靠倉壁周圈的最大間距30×3.14÷48=1.96(m)。水平支撐分別設在輕鋼桁架的上下弦,間距1.4m,共五道。垂直支撐布置在桁架中間的1/3處,共兩道。方木楞骨固定在輕鋼桁架上,方木上固定厚木板或鋼跳板。(2)外操作平臺由外挑三角架、方木楞骨和木板(或鋼跳板)組成,外挑三角架固定在提升架的外立柱上,方木固定在三角架上,木板或鋼跳板固定在三角架上,寬1.01～1.2m。(如圖4)
3.9液壓提升系統布置
液壓提升以單倉為系統進行布置,每倉設一臺HY-56型液壓控制臺。油路采用分級布置,倉壁周圈和中心各設一組分油器(一級)。其中倉壁周圈54臺千斤頂設9組分油器(二級),每組供6臺千斤頂(三級);倉中心16臺千斤頂設3組分油器(二級),其中兩組各供5臺千斤頂、一組供6臺千斤頂(三級)。
4施工難點及解決方法
4.1操作平臺剛度小、穩定性差
操作平臺剛度小、穩定性差,會造成倉壁結構變形、偏中以及半徑發生偏差。操作平臺采用中心井架支撐,輕型鋼桁架環向呈放射狀布置,隨著倉壁不斷向上滑升,中心井架也隨著不斷升高,如果井架四周不及時設置支撐,將造成井架的不穩定,從而影響操作平臺的整體穩定性,最終造成倉壁結構的變形或偏中。
施工中可以采取在操作平臺中心增設“米”字型連接鋼支撐,在倉中心設圓形連接板,同時在正中心增加一臺千斤頂和支承桿。即解決了操作平臺的整體穩定,又方便在滑升過程中的隨時觀測。此外在滑升過程中,操作平臺上材料、機具堆放應分布均勻,且不能超載。掌握好滑升速度,每次提升不宜超過12個行成(300mm)。隨時觀測倉壁周圈的標高變化,并及時用限位器進行調整。
4.2中心井架搭設速度慢,跟不上滑升速度的需要
由于中心井架采用普通鋼管滿堂腳手架,與倉壁滑升同時進行,即采用邊滑升邊搭設的方式。如果材料供應不足,每班投入的架工力量不足、操作不熟練或人為的消極怠工,都有可能影響搭設的速度和質量,從而造成操作平臺失穩和影響倉壁結構滑升質量。
解決的辦法是:首先要保證中心井架材料的供應,提前在現場準備好井架所需的各種材料。其次要保證有足夠熟練的架工,并經過安全技術交底和必要的思想教育。最后要加強滑模施工的組織、協調和指揮,保證滑模施工的協調性、統一性和連續性。
5結語
該工程施工筒壁及倉頂結構施工僅用三個月時間,工程質量、進度均受到甲方、監理的好評。工程竣工兩年,運行良好。采用輕型鋼桁架配合中心井架組成操作平臺,操作平臺一次性組裝,中心井架隨滑隨搭。輕型桁架輕便靈活,方便運輸和組裝。中心井采用普通腳手鋼管,可就地租賃。既保證了倉壁滑模施工操作,又解決了倉頂結構施工支撐問題。同時大大縮短了工期,減少了人工和材料的投入,提高了操作平臺的整體穩定性,從而保證了施工安全和質量。因而可以在大直徑筒倉中推廣應用,直徑大小發生變化后調整中心井架尺寸即可。
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