大直径单体原煤筒仓滑模施工工艺及应用浅谈

李炳强

摘要：在工业煤矿工程施工中，为方便煤炭的生产，经常设计有各型储煤筒仓，此类储煤筒仓直径大、高度高、结构形式不一。为确保施工安全、高质量、快速地进行原煤筒仓的施工，降低施工成本，承建单位往往采取爬模施工工艺，但由于原煤筒仓库容大，对结构强度要求很高，因此设计单位为满足筒仓的结构强度，在结构设计上采用了筒仓外附壁柱加环形梁预应力、仓顶位置设有牛腿的结构形式，这就给滑模施工带来了困难，因此，针对大直径单体原煤筒仓滑模施工中出现的技术问题，从滑模工艺，施工技术、施工方法上进行创新改进，最大限度地确保安全高效地完成施工任务。

新疆路新砂墩子煤矿原煤仓工程为1个内直径25米单体钢筋混凝土结构，有效滑升高度为基础梁顶-2.500米至﹢42.780，共﹢45.280米;壁厚0.35米，库体为预应力结构。根据本工程结构特点，在与设计单位充分沟通的情况下，采用环梁处填充泡沫不停滑处理，牛腿及过梁位置采用預留洞口措施，原煤仓滑模漏斗环梁不停滑施工工期为37天。

关键词：设计;原煤仓滑模;改模;拆除

1筒仓滑模工艺

在原煤仓基础施工完成后，应对基础周围及时进行土方分层回填压实平整后，将滑模设备及辅助系统在基础面上进行组装;滑升到漏斗环梁位置时，预埋泡沫板，附壁柱仓段滑升到设计标高后拆除附壁柱模板及千斤顶，进行爬架模板改装后继续滑升至筒仓顶环梁梁底标高处，在筒仓壁内侧填充泡沫板至环梁顶标高脱模停滑，拆除设备。

2施工前准备

根据施工图纸，结合现场施工条件，编制原煤筒仓的施工组织设计及专项施工方案，在本工程施工工期较紧的情况下，对施工组织、大型设备的调动、材料、机具等准备工作，都必须有超前意识，即采取同步施工组织及技术准备，施工人员调动配置、物资材料采购供应、外部设施工作条件的创造均需同时进行，及时组织施工人员进行滑模施工安全交底、技术交底、质量交底、工期交底，即熟悉滑模施工方法、施工工艺，保证最大限度地缩短施工前的准备工作和最大限度缩短施工工期。

①、技术准备：对土建作业班组进行技术交底，核查各项技术要求能否满足滑模施工需要。

②、现场准备：上场前应对施工现场进行考查，土建施工队应提前对现场进行平整，以确保施工现场的三通一平，并按土建施工队规定的地点进行搭设现场仓库、料场及接电等临时设施。

③、材料准备：按施工要求将所需的材料提前进场。

④、设备机具准备：调节、检修各种施工设备机具，并备有应急的备用设备及机具。

⑤、人员准备：各工种施工人员配备齐全，在施工前及时到位。

3滑模系统设计

3.1液压提升系统：Ф25米原煤仓采用YKT—36型液压控制台、GYD—60型滚珠式千斤顶，支承杆采用Ф48钢管。门架均采用“Π”型门架，槽钢围圈，标准钢模板，（以3012为主，配少量1512及1012模板）。操作平台采用内外槽钢悬挑三角架平台，拉杆与中心盘连接，下设内外吊角手架。

3.2模板系统：提升架用“П”型门架，立柱用[14槽钢，横梁为[12槽钢，立柱与横梁采用高强螺栓连接，门架布置间距为1.4m左右。模板采用标准钢模板，连接用U型卡和铁丝捆绑。为了减少滑升时模板与混凝土之间的摩阻力，便于脱模，模板在安装时应形成上口小、下口大的倾斜度，一般单面倾斜度为0.2～0.5%，模板二分之一高度处的净间距为结构截面的厚度。

3.3围圈：筒仓围圈沿水平方向布置在模板背面上、下各两道，形成闭合框，用于固定模板并带动模板滑升。围圈主要承受模板传来的侧压力、冲击力、摩阻力及模板与围圈自重。围圈采用[8槽钢，上下围圈间距为500mm。

3.4操作平台系统：操作平台由内外三角架、楞木和铺板组成。内平台采用内挑三角架，长2米，主要材料为[8、[6.3及5号角钢;由螺栓与提升架连接，下设内吊脚架，三脚架可满足250Kg/m的线荷载;在提升架内侧挂Φ16辐射式拉杆与中心盘相连，以防止平台受力后提升架根部水平移位和库壁变形，用花栏螺栓调节松紧。外平台采用外挑三角架，长1.5米，主要材料由[8和[6.3组成，采用焊接，由螺栓及Φ25的圆钢与提升架连接，下设外吊脚架。內外侧防护栏杆采用长1.5m∟50×50的角铁，中间穿三道Ф12的钢筋，外加安全防护网。

4垂直与水平运输设备选配

根据混凝土量和滑升速度要求情况，拟设置40塔吊1台，人行跑道1座。3、对混凝土的要求：3.1设计标号C40;3.2砼应用普通硅酸盐水泥;3.3滑升速度及混凝土出模强度。

当支撑杆无失稳可能时，按混凝土的出模强度控制，可按下式确定：

V=（H-h-a）/T

滑模应24小时连续不间断作业，根据天气气候、混凝土的垂直运输、钢筋的绑扎情况等，滑升速度V大于0.1米/小时，每天应大于3米，混凝土出模强度应控制在0.3～0.35Mpa。

液压千斤顶用量计算书

a）原煤筒仓工程，Ф25×45.280米原煤仓为单体筒仓，仓体内径为25m，需配52套门架系统。

b）千斤顶用量最小数量计算

公式：n=N/P

（1）、允许承载力按下式计算：

P0=α·f·φ·An

P0—Ф48钢管允许承载力（KN）

α¬—工作条件系数取0.7

f—支承杆钢材强度设计值，取20kN/cm²

An—支承桿的截面积为4.89cm²

φ—轴心受压构件的稳定，计算出杆的长细比后查现行《钢结构设计规范》得φ值0.818

经计算P0=56KN

（2）、根据千斤顶设计性能，单根支承杆允许承载力为额定承载力的1/2，[P顶]=30KN，[P顶]与P0相比较，P取较小值为30KN。

（3）、本工程最少千斤顶数量计算：

1）.总垂直荷载a、模板系统：

①、提升架及内外钢平台：52套×1300N/套=67.6KN

②、围圈及加固：625m×950N/m=593.75KN

③、栏杆52根×2×50N/根+750m×12.1N/m=14.275KN

④、吊脚手架52根×2×60N/副=6.24KN

⑤、平台木板及吊脚手架板347㎡×200N/㎡=69.4KN

⑥、钢模板194㎡×360N/㎡=69.84KNa=67.6+593.75+14.275+6.24+69.4+69.84=821.105KNb、操作平台施工荷载：

①、工作人员：25人×650N/人=16.250KN

②、液压设备、焊机等工具：44KN

③、平台允许堆放砼、钢筋等材料（均匀放置）40KN

④、其它可能放置物品：10KN

b=16.25+44+40+10=110.25KN

c、钢模板与砼的摩擦阻力

194m²×3000N/m²=582KN

总垂直荷载N=a+b+c=821.105+110.25+582=1513.355

2）.单根支承杆允许承载力与千斤顶允许承载力，两者取最小

P0=30KN所以：n=N/P=1513.355/30<52

因此，选用52台GYD-60型千斤顶能远远满足施工需要

3）.计算结果：因P=N/P=1513.355/52<30KN故布置52台GYD-60型千斤顶足以满足施工要求。

5滑模施工工艺：

5.1滑模设备检查

a、液压控制台：是液压传动系统的控制中心，每一个工作循环，可使千斤顶爬升一个行程，历时3min～5min。滑升前应试运行、使其正常。b、千斤顶：液压千斤顶必须经过检验，并应符合下列规定：

1）耐压12Mpa，持压5min，各密封处无渗漏;

2）卡头应锁固牢靠，放松灵活;

3）在1.2倍额定承载的荷载作用下，卡头锁固时的回降量对滚珠式千斤顶应不大于5mm。

c、必须对油管、针形阀进行耐油试验。油路的布置一般采取三级并联的方式：从液压控制台通过主油管到分油器，从每个分油器到支分油器，最后再从每个支分油器经支油管到各千斤頂。

5.2滑模装置的组装

①安装提升架—安装内外围圈—绑扎竖向钢筋和提升横梁以下的水平钢筋—安装模板—安装操作平台及内吊架—安装液压提升系统—检查、试验插入支承杆—安装外吊架及安全网

②滑模组装完毕，必须按相关各项组装标准、规范进行认真检查，满足要求后才能进行滑模施工

③滑升程序

原煤筒仓滑升施工顺序按初升、正常滑升和末升三个阶段进行，需要注意的是在正常滑升施工中如遇特殊情况必须暂停滑升（如遇到临时停水、停电或大风在六级以上情况等），则必须采取停滑措施（停滑施工缝做成V型）。

a、初升

滑模初升施工时混凝土连续浇筑一般按2～3个分层进行，其浇筑高60～70cm，当混凝土强度介于初凝至终凝之间时，即筒仓底层混凝土强度确定达到0.3～0.35Mpa时，即可进行爬架试升工作。混凝土浇筑在初升阶段的时间一般应控制在3～4小时内完成。

滑模在试升时应先将模板升起5cm，即将千斤顶提升1～2行程，检查混凝土出模后没有出现局部塌落，又没有被模板带起时（可用手指按压混凝土可见指痕且不粘手指），即可进行滑模初升，初升高度一般一次可提升20～30cm。

b、正常施工滑升

滑模在施工过程中，由于筒仓直径大，混凝土浇筑施工应采用控制每一层高度且应对称进行，浇筑时随时观察混凝土初凝情况并注意接浆，每次提升模板时需掌握好混凝土初凝强度，依次连续浇筑，按要求提升;在采用间歇提升时，正常气温下提升速度大于10cm/h，每次提升的时间应控制在1小时左右，当因某种原因混凝土浇筑一圈时间较长时，应每隔20～30分钟启动一次控制台并提升1～2个行程，防止混凝土与模板粘接硬化;在滑模滑升施工过程中应注意：1）每一道环梁位置的箍筋处理，环梁箍筋制作成[字型，上下箍筋锚固长度应满足钢筋单面或双面焊搭接规范要求，同一平面箍筋接头率小于50﹪;2）配合好按设计要求应预埋的预应力钢绞线、管、锚固件的安装、固定。

c、末升

在滑模滑升到接近筒仓顶部时，需及时控制好最后一层混凝土浇筑标高，混凝土必须保持在同一个水平标高上，且需一次性将混凝土浇筑完毕。停滑方法：在浇筑最后一层混凝土后4小时内，每隔30分钟应提升一次，确保混凝土与模板不再粘结后方可停滑。

④支撑杆空滑加固

在滑模过程中对筒仓门窗洞口处理时，需采用空滑方法，同时必须对模板支撑杆进行加固处理。处理方法一般采用方木加固、钢管加固、传力牛腿加固及焊接短钢筋加固。

⑤钢筋绑扎施工

原煤筒仓在滑模施工过程中，筒仓钢筋绑扎应严格按设计图及规范进行，钢筋绑扎施工进度，必须同步满足滑模提升速度的要求，在施工人员配置上需安排三班钢筋工轮流不间断地进行钢筋绑扎施工。

⑥支撑杆

支撑杆宜采用Ф48*3钢管，第一批插入千斤顶的支撑杆，其长度有4种，按长度变化顺序排列，根据滑模组装部位基础情况，下端宜垫小钢板。在支撑杆焊接时应焊牢、磨光，如有油污应及时清除干净。

⑦混凝土浇筑施工

a、应以混凝土出模强度作为浇筑混凝土和滑升速度的依据，每天滑升高度应控制在2.5m，每小时应大于0.1m，出模强度控制在0.3～0.35Mpa。

b、必须分层均匀按顺逆时针交替交圈浇筑，每层在同一水平面上。

c、混凝土每层浇筑厚度一般为200～300mm，各层间隔时间应不大于混凝土的初凝时间（相当于混凝土达0.35KN/cm²贯入阻力值）。当间隔时间超过时，对接茬处应按施工缝的要求处理。用去除粗骨料的混凝土砂浆铺设2cm，然后再浇筑混凝土。

d、混凝土振捣时，振捣器不得直接触碰支承杆、钢筋和模板，振捣器应插入前一层混凝土内，但深度不宜超过50mm，在模板滑升的过程中，不得振捣混凝土。

e、混凝土出模时应及时修饰，表面不平时用方木拍实刮平，用抹子压光抹平。对于拉裂和塌落及保护层脱落等问题，搓抹人员应在混凝土尚未凝固前及时修补。

⑧预留孔洞及预埋件的施工

采用直接埋入法：門、窗、洞口胎模采用竹胶板及方木条制作，宽度应小于滑升模板上口宽度10mm，并与结构钢筋固定牢靠。当达到预埋件埋设标高时，将预埋件与仓壁钢筋焊接，预埋件应与模板有一定间距，避免模板滑升时与模板接触，而产生挂模现象。

b）、水平控制

采用限位卡加叉形套控制法，在提升架上方的支承杆上设置限位卡，距离以一个提升高度或一次控制高度为准，一般为30～50mm，在千斤顶上方设叉形套，使所有千斤顶行程一致。

c）、纠偏

一般采用以下三种方法纠偏：

a）操作平台倾斜法：一次抬高量≯2个千斤顶行程。

b）调整操作平台荷载纠偏法：

在爬升较快千斤顶部位加荷，压低其行程，使平台逐渐恢复原位。

c）支承杆导向纠偏法

在滑模施工过程中必须保证做好以下几点工作：

原煤筒仓滑模应先从基础环梁上标高开始组装，而后进行试升，仔细检查爬架设备及各组件工作参数及运行、安全情况，达到要求并经相关专业人员签字确认后，方可开始正式滑升施工，当滑升到漏斗环梁底标高处采取预埋构造措施，在环梁内表面采取内埋木框固定并填充100㎜厚的泡沫板，为下一步漏斗结构施工提供支撑，同时在滑模爬升施工过程中要做到：a、严格按偏差允许标准及有关规范、规定进行跟班质检，质检员有一票否决权;b、混凝土及砂浆组额：每一工作班不少于一组;c、每提升1m至少检查一次垂直度，每次开滑前检查一次半径;d、在每次模板提升后，应立即专人检查出模混凝土有无塌落、拉裂和蜂窝、麻面等，发现问题应及时处理。

滑模装置的拆除：

1）采用全空滑拆除法拆除。

2）拆除作业应安排在白天，对拆除的施工材料、设备均应由塔吊运输，禁止向下抛扔。

3）恶劣天气如雷雨天、大雾，风力大于6级不得进行施工作业。

结论

本次大直径原煤筒仓连带附壁柱整体滑升模施工，通过对施工图设计、相关规范及标准的消化，结合以往滑模施工经验，采取环形梁仓段、附壁柱仓段、顶部直仓段分段进行滑模施工，在有效的安全措施、技术措施和施工措施条件的保证下，取得了较为理想的施工效果。

1）实现了原煤筒仓附壁柱整体同步滑升，确保了库体结构的完整性;2）通过预留漏斗仓段环形梁头、上部牛腿位置采用安装模盒填塞泡沫板的技术措施，保证了原煤筒仓滑模施工的连续性;3）采用分段滑模施工方法，仅用29天时间就完成了原煤筒仓库体施工，比绝对37天工期提前了8天，同时比常规施工节约了施工成本;4）经五家主体单位联合检查验收，该项目主体结构内实外光，仓体外观顺畅，无任何缺陷，为今后类似筒仓项目的施工积累了经验。

参考文献

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