超大超重型煤倉(cāng)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(yáng)泉市大陽(yáng)泉煤礦儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)為超大容量的煤倉(cāng)，框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)容量30 000m3，總長(zhǎng)106.1m，寬24.6m，高28.4m，局部高為32.4m，在標(biāo)高4.86m～12.16m處設(shè)有30個(gè)煤倉(cāng)漏斗，以上主體分四個(gè)框架層，主框架柱縱橫間距均為7.0m，共設(shè)24根，其中最大柱斷面1 100mm×1 100mm，沿縱橫跨每 7.0m設(shè)框架梁，混凝土強(qiáng)度等級(jí):標(biāo)高24.4m以下柱、梁、板為C 35，標(biāo)高 24.4m以上柱、梁、板為 C30。該工程的難點(diǎn)是煤倉(cāng)漏斗為超大、超重型，平面尺寸為10 500mm×7 000mm，每個(gè)漏斗重達(dá)120 t，加之漏斗間的聯(lián)梁，該框架層總重合計(jì)約 5 100 t，而漏斗下方為2.77m平臺(tái)板厚度僅為 120mm，且平臺(tái)下料預(yù)留洞口存在削弱截面，如采用常規(guī)滿堂腳手架直接支撐于該平臺(tái)上，經(jīng)計(jì)算遠(yuǎn)不能滿足要求(見(jiàn)圖1)。

2 方案設(shè)計(jì)與分析

2.1 受力分析

漏斗斜壁為斜向懸挑受力構(gòu)件，其支座一端固定于立壁(或聯(lián)梁)中，可近似認(rèn)為固定鉸支座，另一端懸挑，可近似認(rèn)為自由端，根據(jù)以上受力分析，取斜板單元分析，受力分析圖見(jiàn)圖 2。

O點(diǎn)為重心點(diǎn)，其重量為G，將其分解為G1，G2，其中G1為模板的側(cè)壓力，G2為順斜板構(gòu)件的斜向力，依據(jù)力學(xué)原理，在B點(diǎn)施加一支撐力F，可使系統(tǒng)進(jìn)入平衡狀態(tài)，F(xiàn)可分解為F1，F(xiàn)2，力F2與 G2平衡，傳遞至 2.77m平臺(tái)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(shè)計(jì)時(shí)主要考慮兩力即可。

2.2 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)以上受力傳遞分析，結(jié)合結(jié)構(gòu)分析，2.77m平臺(tái)以下為倉(cāng)內(nèi)地坪，如何將荷載有效傳遞至地坪上(倉(cāng)內(nèi)地面距 2.77m平臺(tái)高度為3.6m)，為解決問(wèn)題的關(guān)鍵，由于每個(gè)漏斗荷載太大且較集中，經(jīng)過(guò)研究比較，采用承載力性能較好的枕木順紋承受壓力、搭設(shè) φ48×3.5mm鋼管滿堂架支撐分散荷載，同時(shí)在鋼管腳手架中設(shè)斜向頂桿，承受模板側(cè)壓力，可滿足要求。

2.3 枕木選擇與驗(yàn)算

施工中我們選用了市場(chǎng)易購(gòu)的200mm×300mm的枕木，計(jì)算高度取較大值 3.6m，依據(jù)《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，單根枕木承載力N≤fcφA0，因選用為樟子松，類別為T(mén)C13-B型，其中，fc=10N/mm2，截面慣性矩回轉(zhuǎn)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?qū)ΨQ設(shè)四根，局部受力可滿足漏斗主要承載力，考慮腳手架相應(yīng)分散荷載，故可滿足要求。

3 方案的優(yōu)點(diǎn)

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(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性”，使主倉(cāng)施工得以順利進(jìn)行。2)利用枕木加墊方，使荷載由傳統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)區(qū)段封閉式”轉(zhuǎn)到“結(jié)構(gòu)一體直通式”，打破了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)區(qū)間搭設(shè)滿堂架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差或支撐面受力“超限”的情況。3)取材、安拆方便，省時(shí)、省力，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，成本較小。4)“理念”上的更新，對(duì)應(yīng)用于同類或類似工程將有著廣泛的空間。

4 施工操作要點(diǎn)

為降低荷載，同時(shí)簡(jiǎn)化二次抹灰工藝，漏斗模板采用質(zhì)量可靠的建筑清水竹膠板，規(guī)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(tái)以上模板支架施工計(jì)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(shè)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(shè)縱橫掃地桿，靠墻立桿離開(kāi)墻面500mm，并搭設(shè)斜向頂桿。安裝順序:用經(jīng)緯儀、鋼尺測(cè)設(shè)漏斗底口標(biāo)高及枕木就位點(diǎn)→固定墊木、樹(shù)立支撐枕木并臨時(shí)固定→搭設(shè)鋼管腳手架系統(tǒng)并鋪設(shè)清水模板→測(cè)設(shè)平臺(tái)下傳力枕木定位點(diǎn)并樹(shù)立支撐→支撐系統(tǒng)檢查、加固→第一節(jié)漏斗混凝土澆筑并觀察測(cè)量→依次澆筑至完成。施工要點(diǎn)如下:

1)為保證漏斗、聯(lián)梁混凝土及早承受荷載，在混凝土中宜摻入早強(qiáng)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(tái)應(yīng)清理干凈，支撐枕木下均墊同型號(hào)通長(zhǎng)枕木，并嚴(yán)格對(duì)中，所有鋼管下均墊 5 cm通長(zhǎng)木板，以分散荷載。4)因房心未回填，平臺(tái)下傳力枕木下預(yù)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(diǎn)均采用經(jīng)緯儀嚴(yán)格測(cè)設(shè)。6)為保證φ48×3.5mm腳手架穩(wěn)定性，必須設(shè)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(duì)接扣件連接，交錯(cuò)布置，兩根相鄰立桿接頭不應(yīng)設(shè)置在同步內(nèi)，同步內(nèi)隔一根立桿的兩個(gè)相隔接頭在高度方向錯(cuò)開(kāi)距離不小于 500mm，各接頭中心至主節(jié)點(diǎn)的距離不大于500mm。

5 支撐系統(tǒng)安全性驗(yàn)證

該系統(tǒng)在支撐完畢后，我方會(huì)同有關(guān)單位對(duì)其作了驗(yàn)收，在確認(rèn)其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性滿足要求的情況下，進(jìn)行 2.77m平臺(tái)板的施工，施工過(guò)程中，設(shè)專人對(duì)支撐系統(tǒng)進(jìn)行觀察，未出現(xiàn)走動(dòng)，且未發(fā)生跑模現(xiàn)象，在平臺(tái)板混凝土澆筑完后，也未出現(xiàn)支撐系統(tǒng)失穩(wěn)，在模板拆除后，混凝土表面平整，陰陽(yáng)角方正，誤差均控制在了允許偏差范圍內(nèi)，達(dá)到了清水混凝土的效果。

6 結(jié)語(yǔ)

采用枕木與腳手架綜合支撐體系，其獨(dú)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(cāng)施工正常進(jìn)行，隨著原煤生產(chǎn)力的不斷提高，超重型、大體積煤倉(cāng)建設(shè)的突飛猛進(jìn)，適宜的選用合適的支撐系統(tǒng)，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(xiǎn)源分析及應(yīng)對(duì)措施[J].山西建筑，2010，36(17):151-152.