馬道頭煤礦原煤筒倉混凝土施工難點淺析

劉成雨

馬道頭煤礦作為同煤集團公司一座主力礦井，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力1 000萬t，可采儲量為140 457萬t，井下原煤需皮帶運輸直接進入原煤倉，所以原煤倉施工的質(zhì)量對煤礦的運行效率以及安全有重要的作用，面對原煤倉倉體高且直徑大，工期緊張，施工難度相對較大的問題，如何能在規(guī)定時間內(nèi)安全、高效、高質(zhì)量的完成原煤倉建設(shè)成為煤礦建設(shè)的一道難題。

1 工程概況

大同煤礦集團馬道頭煤業(yè)有限責(zé)任公司原煤倉，總造價8 000多萬，建筑面積為2 722.38 m2，工程基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年，原煤倉為三座并列圓形筒倉及配套建筑組成（見圖1）。單倉儲煤3.5萬t，總?cè)萘?0.5萬t，煤倉內(nèi)徑34 m，總高度為62.2 m，該工程采用混凝土灌注法，原煤倉結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計強度在標(biāo)高58.5 m以下為C40，在標(biāo)高58.5 m以上為C30。

圖1 馬道頭原煤倉模型示意

2 施工工藝分析

為保障煤礦原煤倉筒倉的質(zhì)量，必須要有一個切實可行的施工計劃，確定施工順序，在軸線控制、高程控制傳遞、建筑物沉降監(jiān)測、基礎(chǔ)工程施工以及混凝土工程施工中進行合理設(shè)計[1]。根據(jù)工程特點本項目主要重點部位及工序：主要重點部位為漏斗以下混凝土施工觀感質(zhì)量控制、筒倉掛模施工及鋼棧橋吊裝作業(yè)。筒倉基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工工序：測量放線→土方開挖→人工清槽→毛石基礎(chǔ)→基礎(chǔ)墊層→綁扎鋼筋→模板安裝→澆筑混凝土→土方回填；筒倉及上部結(jié)構(gòu)施工工序：筒壁鋼筋綁扎→掛模模板安裝→澆筑混凝土（見圖2）。

圖2 筒倉及倉壁平面

澆筑混凝土順序為：布置混凝土泵→商砼攪拌車到場→開機、潤管→澆筑后振搗第一層砼→澆筑后振搗第二層砼→測溫→商砼澆筑、振搗循環(huán)至設(shè)計標(biāo)高→筒倉砼面壓光抹面→砼覆蓋保溫保濕養(yǎng)護→測溫監(jiān)控。

3 原煤倉混凝土澆筑施工難點

1）原煤倉外表面大，所以混凝土澆筑面和澆筑量也大，在掛模過程中對混凝土的整體要求高，要保障模板的板面干凈、牢固，無論是水平還是豎直的間距均需要達到施工的要求，從而盡量使模板的誤差在規(guī)定的誤差之內(nèi)，保障混凝土澆筑的正常進行[2]。

2）原煤倉砼原材料包括水泥、粗骨料、細(xì)骨料以及粉煤灰等，這些原料的配合比是否合理，直接影響著混凝土的質(zhì)量，在原煤倉工程施工中，要避免因混凝土質(zhì)量較差而影響工程質(zhì)量。

3）混凝土澆筑后由于水泥的水化熱量大并且聚集在原煤倉結(jié)構(gòu)內(nèi)部，形成較大的內(nèi)外溫差，容易造成原煤倉單倉基礎(chǔ)混凝土梁板柱、倉壁混凝土溫度裂縫[2]，當(dāng)混凝土外表面出現(xiàn)蜂窩、麻面、細(xì)小裂紋等，需進行二次抹面施工，不但增加了勞動力的投入，而且影響施工進度。

4）基礎(chǔ)混凝土在初凝后進行普通養(yǎng)護，在原煤倉第一次基礎(chǔ)底板混凝土澆筑時出現(xiàn)混凝土中心溫度內(nèi)外溫差超過25℃如表1所示，不滿足規(guī)范要求。

表1 普通養(yǎng)護措施下混凝土施工期溫度

4 針對難點采用的解決方案

1）采用大鋼模板，保證清水混凝土質(zhì)量，將比傳統(tǒng)竹膠板施工質(zhì)量好，并且傳統(tǒng)竹膠板施工容易漲模、跑模、漏漿、麻面。

2）水泥設(shè)計采用P.042.5標(biāo)號，粗細(xì)骨料0.5 mm～25.5 mm顆粒級配的石子（含泥量小于1.5%），中粗砂含泥量下于2%，混凝土參合料主要為粉煤灰及外加劑（緩凝高效減水劑），降低水熱化；原煤倉基礎(chǔ)混凝土配合比依據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》(JGJ55-2000)(J64-2000)以及《建筑施工計算手冊》計算。水、水泥、砂子、石子、粉煤灰、外加劑進行配合比試驗后，綜合考慮強度、抗?jié)B、耐久性及性能等多種因素，最終確定基礎(chǔ)混凝土配合比如表2所示。

表2 基礎(chǔ)混凝土配合比 （單位：kg/m3）

3）澆筑之時要保障澆筑的間歇時間較短，保障底層的混凝土在初凝之前上一層的混凝土便能澆筑完畢。保障了混凝土的澆筑質(zhì)量，最后合理養(yǎng)護混凝土，從而保障原煤倉混凝土施工的質(zhì)量[3]。

4）考慮到原煤倉普通養(yǎng)護無法達到規(guī)范要求，為防止出現(xiàn)筒倉基礎(chǔ)出現(xiàn)溫度裂縫[4]，在基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管，通過循環(huán)水對混凝土內(nèi)部進行降溫控制，同時在澆筑完畢后及基礎(chǔ)表面覆蓋塑料布和草袋子進行保溫保濕。

5）施工中的創(chuàng)新：“S”型冷卻水管的使用。

“S”型冷卻水管布置在筒倉基礎(chǔ)中間層，間距2 m，冷卻水管采用φ50 mm薄壁鋼管，設(shè)置φ25 mm鋼筋架進行固定，用鐵線綁扎牢固。進水口布置在底板頂面，管頭高出板面500 mm；出水口設(shè)在底板外側(cè)，管頭高出砼面500 mm（見圖3）。在混凝土澆筑24小時后接通循環(huán)水，對筒倉混凝土內(nèi)部降溫，同時在基礎(chǔ)不同位置設(shè)觀察孔，對混凝土進行測溫監(jiān)控。在混凝土澆筑3天后其內(nèi)部降溫速度要求控制在1.5℃∕天，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差降至10℃時可以停止使用循環(huán)水降溫[5]。同時循環(huán)水降溫過程中流出來的水還可以對原煤倉筒倉混凝土表面進行養(yǎng)護。

圖3 “S”型冷卻水管

在使用“S”型冷卻水管后，再次對原煤倉混凝土面進行溫度監(jiān)測，溫差低于20℃，符合規(guī)范要求，結(jié)果表明效果良好，有效地控制了混凝土面內(nèi)外溫差。

6 結(jié)語

本文通過對原煤倉混凝土施工工藝的研究及優(yōu)化，加快了施工進度，保證了施工質(zhì)量，確保馬道頭礦井原煤倉如期完工，為礦井進入試運行階段提供了有力的保障，安全、高效、高標(biāo)準(zhǔn)地完成了生產(chǎn)任務(wù)，為同類型礦井大型筒倉建設(shè)提供了寶貴的施工經(jīng)驗。