神東圣圓海勒斯壕集運站槽型倉設計淺析

李永祥 （中煤科工集團北京華宇工程有限公司，北京 100120）

0 引 言

目前我國的煤炭物流大多是煤炭生產(chǎn)企業(yè)、煤炭需求企業(yè)自營物流，約占80%左右。這樣造成的結果就是，物流裝備、物流從業(yè)人員等有效資源不能充分整合利用；同時，在煤炭物流市場中煤炭經(jīng)營單位和中介機構過多，煤價層層加碼，層層盤剝，交易成本過高，此外煤炭物流市場分布不均也提高了交易成本，致使流通過程中運輸和交易費用大幅增加。

《鄂爾多斯市“十二五”現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展規(guī)劃》要求：“依托我市豐富的煤炭資源，構建以鐵路運輸為主，運輸便捷的專業(yè)化煤炭物流綜合服務體系。在煤炭生產(chǎn)基地和中轉(zhuǎn)基地，建設一批大型煤炭物流園區(qū)、配送中心，實現(xiàn)煤炭資源就地洗選、篩分、集散，提高煤炭的附加值和綜合利用率。因此可提供綜合性、全程性、集成化于一體且可實現(xiàn)物流、現(xiàn)金流、數(shù)據(jù)流和信息流相統(tǒng)一的現(xiàn)代化煤炭物流園區(qū)便孕育而生。

1 海勒斯壕集運站槽型倉工程概況

作為煤炭物流園區(qū)最重要的一環(huán)就是“儲－裝－運”系統(tǒng)，本工程依據(jù)地勢、地勘條件等因素綜合考慮并作經(jīng)濟效益分析之后,最終其儲運方式選擇半地下式槽型倉，裝運方式則通過火車定量裝車倉進行快速裝載，運輸方式采用火車外運，從而實現(xiàn)整個煤炭物流園區(qū)“儲－裝－運”各系統(tǒng)、各環(huán)節(jié)、各單位之間的協(xié)調(diào)一致，大大提高整個運行過程的效率。

本工程為半地下式槽型倉，全長230m，兩端各設一處樓梯間，中部加設一處逃生及通風巷道，槽型倉沿長度方向設置3個內(nèi)徑為10.5m的核心筒，核心筒兩側設置嵌巖隔板將此槽型倉分割成4部分區(qū)域，總儲量約為14萬t原煤，核心筒與兩端樓梯框架結構共同支撐上部鋼桁架落煤通廊，槽型倉頂部設穹頂網(wǎng)殼屋面，槽型倉底部設16個漏斗配煤，如圖1所示。

圖1 槽型倉縱剖面圖

2 槽型倉設計要點

2.1 槽型倉底部地道設計

本槽型倉工程底部為封閉式箱型地道，凈寬9m，凈高7m，沿縱向均勻分布16個漏斗口，每2個漏斗口會將地道頂板分割成一個梯形區(qū)域，在計算時將兩個漏斗之間的梯形區(qū)域簡化成梯形梁，兩側設計成剛性壁柱，從而形成一榀框架結構進行簡化計算；側壁則以兩個壁柱之間為一段板單元，將其簡化成三端固定一端簡支板計算；底板計算則以槽型倉整體進行計算。本結構在通過上述方式進行簡化之后，可實現(xiàn)快捷有效的計算，計算時應考慮巖石裂隙水水壓的影響。

2.2 槽型倉倉壁表土段支護方式

由于本工程地下部分存在約15m厚的表土段，設計采用加筋帶方式抵消直、斜壁后土體對面板的土壓力，見圖2、圖3所示。在距離面板5m范圍內(nèi)用級配砂礫石換添，要求砂礫石換添粒徑不宜大于填料壓實厚度得2/3，且粒徑不得大于150mm。填料中不得有凍塊、有機料及生活垃圾，砂礫石占填料的比重約為40%。填料施工應嚴格按照分層壓實，其壓實順序應從加筋帶中部開始，逐步碾壓至加筋帶尾部，在碾壓靠近面板位置，壓實機械與面板距離不得小于1m，靠近面板區(qū)域選用級配良好的填料，用小型壓路機輕壓或人工夯實，嚴禁使用大、中型壓實機械施工。

圖2 直壁段加筋土示意圖

2.3 槽型倉斜壁風化基巖段支護方式

表土層以下是砂層和風化基巖層，設計采用的是錨噴支護方式，以減小倉壁后土體對倉壁的土壓力，如圖4所示。

圖3 斜壁段加筋土示意圖

圖4 槽型倉橫剖面圖

①倉壁部分為永久性支護，錨桿直徑為120mm，拉桿為Φ25的HRB400螺紋鋼筋，入射角度15度，砂層錨桿的水平與垂直間距均為1.0m，泥巖及砂質(zhì)泥巖層錨桿的水平與垂直間距為1.5m×2.0m。

②錨桿注漿采用M20水泥漿，水泥漿的水灰比取0.5～0.55，水泥采用P042.5級水泥，注漿壓力為0.5～1.5MPa，注漿管至孔底距不大于200mm，在新鮮漿液從孔口溢出后停止注漿，注漿后，當漿液液面下降時，應及時補漿。

③面層為100mm厚C20噴射細石混凝土，錨網(wǎng)筋采用Φ8@200雙向鋼筋網(wǎng)；支護完成后倉護壁外側現(xiàn)澆150mm厚混凝土面板，外側鋪設40mm厚耐磨料。

④施工要求：錨桿：孔深允許偏差：±50mm；孔徑允許偏差±5mm；孔距允許偏差±100mm；成孔傾斜角度偏差：±3度。噴射混凝土面層厚度允許偏差：±10mm；鋼筋網(wǎng)片搭接長度不小于300mm。

⑤主要工序:空位放線-鉆孔-錨桿加工與安放-注漿-補漿。

2.4 槽型倉開挖土方設計

本槽型倉工程基坑開挖土石方總量約19.5萬m3，其中砂土及泥巖約8.5萬m3，巖石方量11萬m3，砂土及泥巖開挖采用返鏟挖掘機，巖石部分采用定位爆破技術。由于挖土石方量大，需在槽型倉兩端頭各設置1條雙車道土方運輸通道，運輸坡道坡度為25%。

基坑開挖采用1:1放坡大開挖方式，首先確定槽型倉開挖邊線將槽型倉四周砂土部分開挖至全風化泥巖層上表面，坡下距全風化泥巖層開挖邊線3m，與全風化泥巖作錯臺處理，砂土部分開挖完畢后采用砂袋做邊坡支護。經(jīng)專業(yè)測量人員再次確定全風化泥巖層開挖邊線后按倉壁角度繼續(xù)開挖，開挖需預留20cm作人工邊坡修整，全風化泥巖層采用分層分段開挖，每層開挖深度約3m，分段長度20m～30m，邊開挖邊錨噴支護，待上一層錨桿注漿強度達到70%以上方可開挖下一層，嚴禁超挖，直至設計基底標高。

2.5 工程監(jiān)測布置

①為確?；邮┕ぐ踩?，在施工過程中須密切監(jiān)測圍護結構、土體的變形，根據(jù)這些變形的發(fā)展情況及時調(diào)整施工工藝，實行信息化施工?；颖O(jiān)測的主要監(jiān)測項目、監(jiān)測點位置、監(jiān)測點數(shù)量及報警值見監(jiān)測點平面布置圖。

②變形觀測所用基準點、觀測點應在支護結構施工完成后，基坑開挖前設定。變形觀測在土方開挖前測試2次，取平均值作為基準值。

③支護的位移、沉降的測量，地面開裂狀態(tài)（位置、裂縫）的觀察。基坑向下開挖期間，監(jiān)測不應少于每天一次，直至開挖停止后連續(xù)三天的監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定；當?shù)孛?、支護結構出現(xiàn)裂縫、沉降，遇到降雨、降雪、氣溫驟變，基坑出現(xiàn)異常的滲水或漏水，坑外地面荷載增加等各種環(huán)境條件變化或異常情況時，應立即進行連續(xù)監(jiān)測，直至連續(xù)三天的監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定。在支護施工完成后，變形趨于穩(wěn)定的情況下，每周檢測一次。當監(jiān)測值超過報警值時，增加監(jiān)測次數(shù)至每天2次；墊層形成后減少到每2天一次。監(jiān)測過程中，每天對支護結構和地面進行觀察，直到整個基坑回填土結束后。

④檢測：當錨固體強度達到設計強度的75%以上時對錨桿抗拔承載力進行檢測，檢測數(shù)量及方法按有關規(guī)范執(zhí)行。

⑤加強雨天和雨后特別是暴雨后的觀測，要設專人觀測。

⑥觀測儀器要求精密，水準儀和經(jīng)緯儀應由計量部門檢驗自身精度后方可使用。

⑦監(jiān)測必須選擇有資質(zhì)的單位，施工單位應與監(jiān)測單位密切配合，做好監(jiān)測元件的安放及保護工作。

⑧當出現(xiàn)以下情況時，應及時與甲方、設計和監(jiān)理單位及時聯(lián)系并采取相應措施：坡頂位移及沉降達到警戒值，位移不穩(wěn)定、不收斂且超過規(guī)范要求，坡頂、地面或周邊管線出現(xiàn)異?；虺霈F(xiàn)較大裂縫。

3 總 結

本文簡單的分析了槽型倉的設計、支護、施工、監(jiān)測等整個設計過程，該工程目前正在緊張有序的施工之中，從現(xiàn)場反饋的信息來看設計比較成功，整個施工過程考慮周全，本工程預計在2015年年底投入使用。本工程的設計可以為今后類似的工程設計提供一些參考，不足之處也可引以為鑒。

從設計角度來說，針對不同的地質(zhì)情況可以采用不同的設計模型，如巖層穩(wěn)定可將地道頂板設計成嵌巖頂板，用以承受上部荷載，這樣就可以減小側壁及底板厚度。還有在施工過程中應增加錨桿應力、錨噴支護墻后土壓力、加筋土支護墻后土壓力等監(jiān)測項目，積累工程經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。