超大超重型煤仓漏斗隔板卸荷综合支模方法

李智平 荆军峰

1 工程概况

山西省阳泉市大阳泉煤矿储运系统主体结构为超大容量的煤仓，框架结构，设计容量30 000m3，总长106.1m，宽24.6m，高28.4m，局部高为32.4m，在标高4.86m～12.16m处设有30个煤仓漏斗，以上主体分四个框架层，主框架柱纵横间距均为7.0m，共设24根，其中最大柱断面1 100mm×1 100mm，沿纵横跨每 7.0m设框架梁，混凝土强度等级:标高24.4m以下柱、梁、板为C 35，标高 24.4m以上柱、梁、板为 C30。该工程的难点是煤仓漏斗为超大、超重型，平面尺寸为10 500mm×7 000mm，每个漏斗重达120 t，加之漏斗间的联梁，该框架层总重合计约 5 100 t，而漏斗下方为2.77m平台板厚度仅为 120mm，且平台下料预留洞口存在削弱截面，如采用常规满堂脚手架直接支撑于该平台上，经计算远不能满足要求(见图1)。

2 方案设计与分析

2.1 受力分析

漏斗斜壁为斜向悬挑受力构件，其支座一端固定于立壁(或联梁)中，可近似认为固定铰支座，另一端悬挑，可近似认为自由端，根据以上受力分析，取斜板单元分析，受力分析图见图 2。

O点为重心点，其重量为G，将其分解为G1，G2，其中G1为模板的侧压力，G2为顺斜板构件的斜向力，依据力学原理，在B点施加一支撑力F，可使系统进入平衡状态，F可分解为F1，F2，力F2与 G2平衡，传递至 2.77m平台板主要自重荷载F1须与G1平衡，所以主要荷载为G1及F，故支撑设计时主要考虑两力即可。

2.2 方案设计

根据以上受力传递分析，结合结构分析，2.77m平台以下为仓内地坪，如何将荷载有效传递至地坪上(仓内地面距 2.77m平台高度为3.6m)，为解决问题的关键，由于每个漏斗荷载太大且较集中，经过研究比较，采用承载力性能较好的枕木顺纹承受压力、搭设 φ48×3.5mm钢管满堂架支撑分散荷载，同时在钢管脚手架中设斜向顶杆，承受模板侧压力，可满足要求。

2.3 枕木选择与验算

施工中我们选用了市场易购的200mm×300mm的枕木，计算高度取较大值 3.6m，依据《木结构设计规范》，单根枕木承载力N≤fcφA0，因选用为樟子松，类别为TC13-B型，其中，fc=10N/mm2，截面惯性矩回转半径i=得则有0.71。

得N≤fcφA0=10×0.71×200×300=42.58×104N，则单根枕木所承载重量为42.58 t。

4×42.58=170.32 t＞120 t，受力按枕木考虑，均匀对称设四根，局部受力可满足漏斗主要承载力，考虑脚手架相应分散荷载，故可满足要求。

3 方案的优点

1)采用枕木与脚手架综合支撑体系，有效的保证了超大、超重型漏斗支架体系的“强度、刚度、稳定性”，使主仓施工得以顺利进行。2)利用枕木加垫方，使荷载由传统的“结构区段封闭式”转到“结构一体直通式”，打破了传统结构区间搭设满堂架结构稳定性差或支撑面受力“超限”的情况。3)取材、安拆方便，省时、省力，且结构稳定，成本较小。4)“理念”上的更新，对应用于同类或类似工程将有着广泛的空间。

4 施工操作要点

为降低荷载，同时简化二次抹灰工艺，漏斗模板采用质量可靠的建筑清水竹胶板，规格为1 220mm×2 440mm×18mm，支撑模板的横向小楞采用10 cm×10 cm的方木，间距横向400mm，纵向小楞采用φ48×3.5mm钢管，间距最大处按800mm控制，2.77m平台以上模板支架施工计划采用满堂红脚手架与枕木组成支撑体系，即采用四根200mm×300mm枕木支设于漏斗底口，其他地方采用钢管架，脚手架立杆纵横间距500mm，纵横向水平杆步距1.4m。在底部设纵横扫地杆，靠墙立杆离开墙面500mm，并搭设斜向顶杆。安装顺序:用经纬仪、钢尺测设漏斗底口标高及枕木就位点→固定垫木、树立支撑枕木并临时固定→搭设钢管脚手架系统并铺设清水模板→测设平台下传力枕木定位点并树立支撑→支撑系统检查、加固→第一节漏斗混凝土浇筑并观察测量→依次浇筑至完成。施工要点如下:

1)为保证漏斗、联梁混凝土及早承受荷载，在混凝土中宜掺入早强剂。2)漏斗斜壁支撑枕木顶端截面加工成与斜壁同一角度，以利于斜面支撑。3)2.77m平台应清理干净，支撑枕木下均垫同型号通长枕木，并严格对中，所有钢管下均垫 5 cm通长木板，以分散荷载。4)因房心未回填，平台下传力枕木下预先浇筑300mm厚 C25混凝土带。5)为确保上下传力在同一作用线上，板上下支点均采用经纬仪严格测设。6)为保证φ48×3.5mm脚手架稳定性，必须设置纵横扫地杆，纵向扫地杆采用直角扣件固定在距底座上皮 180mm处的立杆上，横向扫地杆紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。立杆必须采用对接扣件连接，交错布置，两根相邻立杆接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开距离不小于 500mm，各接头中心至主节点的距离不大于500mm。

5 支撑系统安全性验证

该系统在支撑完毕后，我方会同有关单位对其作了验收，在确认其强度、刚度、稳定性满足要求的情况下，进行 2.77m平台板的施工，施工过程中，设专人对支撑系统进行观察，未出现走动，且未发生跑模现象，在平台板混凝土浇筑完后，也未出现支撑系统失稳，在模板拆除后，混凝土表面平整，阴阳角方正，误差均控制在了允许偏差范围内，达到了清水混凝土的效果。

6 结语

采用枕木与脚手架综合支撑体系，其独到之处在于从根本上解决了支撑面荷载超限的情况，使得超大、超重型漏斗的荷载得到了有效的传递，从而使主仓施工正常进行，随着原煤生产力的不断提高，超重型、大体积煤仓建设的突飞猛进，适宜的选用合适的支撑系统，将取得事半功倍的效果。

[1] 衷党云，卓平山.高大模板支撑体系危险源分析及应对措施[J].山西建筑，2010，36(17):151-152.