大型球形封闭煤场施工研究

朱华伟

【摘 要】近年来，建设封闭煤场不仅圆满解决了露天煤场存在的问题而且带来了显著的经济和社会效益。结合笔者主持组织的华南某2×600MW大型火力发电厂工程的封闭储煤场的施工方案的设计和工程实施，总结出便于操作易于保证工程进度、施工质量和实际经济效益的整套大型封闭煤场建筑工程施工流程及关键工艺控制办法。

【关键词】球形封闭煤场 环基 挡煤墙模板

1 引言

封闭煤场环形基础为钢筋混凝土结构，承台中心半径为60.90m，典型断面尺寸为6.40m×2.20m；跨越输煤地道处基础埋深为6.50m，环基主筋为480Φ32，均分为8层布置。挡煤墙结构高度为16.20m，底部断面宽度为1.00m，上部断面为0.70m，沿挡煤墙上口设计有一环形挑平台，相当于刚性环兼走道；挡煤墙顶部均匀布置有36个700mm×800mm短柱，用于支撑上部球形网架。屋面网架的结构形式：采用螺栓球节点正放四角锥半球形网壳结构，直径为127046mm，矢高为50811 mm，网架厚度为2500 mm。网架采用Q235B钢管制作，钢板和锥头采用Q235B钢， 螺栓球采用45#钢，高强螺栓和顶丝采用40Cr钢，套筒采用Q235B锻件（>M33采用45#钢锻件），其他构件符合《碳素结构钢》GB/T700-2006的要求。焊接材料选用E50、E43系列。节点形式：螺栓球；支撑形式：周边下弦支撑。主要工程量：单个圆形封闭煤场网架480.8吨。

2 环基的施工

（1）环基施工特殊的地方在环基和出仓廊道结合部。（2）地下结构施工一般遵循先深后浅的原则。跨越输煤地道处环基埋深为6.50m，而其他处环基埋深仅有3.40m。在施工前经过充分统筹考虑，确定留设门洞处环基最后施工便于材料运输和施工运转。经过对比，在施工环基时，留设非门洞处环基（门洞处环基需与跨输煤地道处环基同时施工）后施工，可避免在跨输煤地道处环基施工时遇到多雨天气时的不便。（3）环基施工最重要的施工难点是钢筋的安装绑扎。整座环基需要钢筋1800t钢筋，水平筋净距仅为74mm，钢筋排距最大处仅为555mm，箍筋为Φ28@150，根据图纸，环基共分为八段留设后浇带。（4）根据图纸分好区段后，按照顺序布置，环向筋成排分层吊装安放后施工人员根本无法进行各道箍筋的安装和绑扎操作。根据施工现场的实际情况，我们选用12m长度的钢筋采用直螺纹套筒连接。如此方便施工人员有操作空间是需要解决的课题。我们先安装环基箍筋，经过受力计算后，用箍筋每隔1.5m焊接径向钢筋网片支撑，施工采用脚手临时支撑环向筋，环向筋安装只能采用人工逐层传递，径向钢筋连接只能选择焊接或者机械连接，水平再增加三道钢筋便于支撑环向钢筋，在后浇带处安装开口箍以便于施工人员做进出通道。安装钢筋时可以从环基中线向两侧施工或者从一侧向另一侧。每次安装钢筋时要水平绑扎5～6支且需一次将8层水平筋绑扎到位，在传递钢筋时，用圆钢制作一U字型钢筋挂钩，挂钩水平段套装套管，相当于一个滑轮，使用相当方便且节省工人体力。（5）环基上部钢筋施工时预安装上端套丝挡煤墙竖筋。

3 挡煤墙和槽型板安装施工

挡煤墙和环基对应亦为八段，挡煤墙后浇带与环基后浇带相错45°，根据模板模数，挡煤墙后浇带宽度下口调整为1.8m，上口调整为1.6m，各段挡煤墙分别4次施工到顶。

3.1 钢筋制作、安装

（1）环基施工时预留挡煤墙插竖筋上端套丝，其余长度采用闪光对焊一次性安装到顶，水平筋采用直螺纹套筒连接，安装挡煤墙钢筋时用一25t汽车吊配合。由于挡煤墙上部设计有36个短柱用于支撑封闭球形网架，且短柱要高出挡煤墙顶面1.60m，钢筋也相应加高，在安装挡煤墙钢筋之前，要事先在环基顶面用全站仪将短柱位置准确定位，以便于顺着挡煤墙钢筋一次性安装至顶后为施工网架支点短柱插筋时准确定位。挡煤墙竖向钢筋共四排，详细布置见图1所示：

（2）在安装挡煤墙钢筋时分段施工，按照常规施工，安装钢筋时先将筋筋绑扎完毕，再绑扎筋、筋；筋、筋的安装绑扎可以分节/板（浇灌次）绑扎或者一次绑扎到顶。

图1 挡煤墙钢筋布置示意图

3.2 模板制作、安装

（1）由于挡煤墙的半径为61.4m（外径），模板完全可以用整块（2.44米×1.22米）覆膜多层板拼装，模板拼缝处加设分隔条，制作的关键是要严格按照制定的模板排版方案加工，详见图2所示：（2）由于挡煤墙外墙为弧形且竖向有一倾斜度，因此挡煤墙的模板立缝第一板下口需留设18mm间距，上口收3mm，依次向上递减，只有这样才能保证模板立缝在一个竖向上；模板的水平拼缝处安放对拉螺栓，墙面弧度通过对拉螺栓上的钢筋限位来控制，模板中间对拉螺栓套PVC管、封PVC圆堵头，在每节的模板上口垫立向方木以调整圆弧度，后浇带模板立缝增设100mm宽模板条以防止漏浆造成外观质量缺陷。（3）环形梁底面施工时，在向内30mm加设一滴水线，考虑其使用效果，我们按照挡煤墙木隔条示意图加工成型，且在环梁上口增设阳角条。

图2 模板排版及加固示意图

3.3 挡煤墙砼浇筑

砼浇筑直接关系到混凝土的外观质量。在制定挡煤墙浇灌方案时拟从一端浇筑到另一端，一次性浇筑至每节顶，后来考虑到模板的加固，振捣时的可操作性等因素，最终选择了分层浇筑，每层浇筑厚度不超过500mm，总的来说，这种浇筑混凝土的施工方案不论是从理论上还是现实施工过程中是切实可行的一种浇筑方案。在施工过程中，根据已制定的施工方案严格操作，但总是会出现混凝土表面起砂、蜂窝等小的质量瑕疵。但经过多次讨论，我们最终决定从一端一次性浇筑至顶向另一端赶浆，模板加固采取二次加强措施以杜绝胀模跑模现象的发生。经过凝固拆模后检验，外观质量良好。

3.4 槽型板吊装施工

（1）挡煤墙施工到顶后浇带闭合后开始吊装槽型板，槽型板为防火隔离设计。为缩短施工工期我们采用吊模预制构件吊装工艺。吊装时以25t汽车吊为吊装机械，沿挡煤墙内侧环向移动布置。场地和机械等条件具备时可以分两组进行。（2）吊装人员操作面以自制的井字竖梯为承力结构，用钢丝绳和架管固定生根在挡煤墙顶部刚性挑平台上。（3）施工过程必须严格注意安装就位人员的遵章守纪，尤其是保证每个人员的安全带和速差葫芦必须分别连接在预先拉设的水平安全绳或者顶部挑平台栏杆上。

4 球形网架安装

4.1 下部闭合的环形网架

（1）本工程网架的支座标高在▽16.5M处，采用“分块吊装与高空散装相结合”的施工方法，即在混凝土筒仓墙壁内侧，沿四周墙壁把第一圈网架分为12段在地面拼组好，用吊机（25t汽车吊）把拼装好的网架吊至支座（标高16.5米）上连接，形成一个闭合的环形结构，如此则稳定可承力便于其上部网架小单元就位固定，然后再在地面拼装网架小单元，利用吊车进行高空散装。待吊机吊装高度不够时，再改用可移动小扒杆进行高空散装。（2）网架拼装顺序为：制作→运输→现场验收→分块组装→测量尺寸→油漆→分块吊装→条块之间连接→复核尺寸→校正调整→地面拼装小单元→微型吊具高空散装→竣工验收。（3）地面分条分块组装；根据建筑物的半球形特点，将底部的环形网格等分成12份，先行在地面拼装。每一条块跨越3个支座，外层高两个网格，每个条块约重4吨。（4）高空吊装拼接就位；在12个高度为两个网格的条块在地面拼装完毕面漆涂刷完成后，进行条块高空吊装拼接就位安装。吊装时，在汽车起重机工作半径之内，将第一个条块设4个吊点，用钢丝绳绑扎后起吊。就位后，用缆风绳临时固定。同样方法起吊第二个条块，第二个榀条块就位时要沿圆周方向稍微偏离20-30厘米，待水平度、垂直度校正后，使用千斤顶逐渐向第一榀条块逐渐靠拢，然后和第一榀条块螺栓连接。同样方法安装第三榀、第四榀……直至第十二榀。

4.2 扒杆吊装散装

待网架安装到第五层以上就全部用扒杆吊装的方法，扒杆是用φ114X4钢管和φ24圆钢、配重组焊到一起（角度视扒杆倾斜力而定）配上棕绳。配用设备：卷扬机、麻绳、滑轮、地锚，吊装时扒杆固定在网架上。

4.3 彩板安装

（1）彩板安装方向要考虑两个因素：一是工程所在工地常年主导风向，二是美观。在没有特殊要求时，屋面板的安装方向宜与主导风向相反，侧向搭接口一般朝隐蔽一方。（2）本工程屋面封闭彩板均采用0.53mm厚彩色压型金属板和3mm采光板。整体分为8个区，在安装前先确定每个区域的分界线，然后再确定安装彩板交界处构造檩条进行测量，确认其安装位置符合设计要求，对达不到安装要求的部分进行修改，对施工偏差作出记录，并制定出相应的安装、调整措施。（3）彩板人员操作面以自制的钢梯为承力结构，用钢丝绳和架管固定生根在网架和檩条上。具体步骤：

1）根据排板设计确定排板起始线的位置。2）标定起始线，测量出每个区域的中心点，然后从这个中心点开始安装第一块板，安装第一块板非常重要，要严格校正，以避免板安装到最后时出现较大偏差，第一块板必须垂直与网架中心线然后往两个方向安装。3）沿板宽度方向每隔5-10块板设基准钢丝线一道，作为限制和检查环向安装偏差的基准，以及时矫正安装偏差；钢丝线同样要与纵向轴线垂直。屋面板安装除应按类似的方法放线外，还应用线坠校正支承面的垂直度以保证墙面的垂直度。材料检查按照施工图纸对其彩板进行清点、核对；板的涂层有无破坏、污染，发现问题应及时处理、更换。4）板材的垂直运输。本工程彩板提升采用卷扬机提升到安装的位置上。

5 结语

环基施工采用合理的钢筋安装和绑扎顺序方案和接头方式可节约措施费用和人力，而挡煤板墙的钢筋模板和混凝土施工都需要根据设计、材料、机械条件综合地周密对比考虑，不断优化施工方案才能达到最佳效果。在球形网架安装过程中，将传统的滑移安装优化改成“分块吊装与高空（小拼）散装相结合”，可提高施工效率；而球形屋面板的控制重点应该在彩板的排版和现场误差控制。火电厂球形封闭煤场的施工是技术难点比较集中的单位工程，只有通盘合理安排，不断优化工艺细节，才能达到理想的技术经济指标。