特大直径竖井滑模施工实践与体会
陈灿亭
(郑煤集团公司,河南新密 452371)
摘要:简要介绍了利用矿井建设滑模施工工艺完成的吉林丰满水电站调压井竖井(设计净直径19 m)工程,解决了许多技术难题。
关键词:竖井;滑模施工;特大直径
中图分类号:TD262.11 文献标识码:B 文章编号:1003-0506(2004)S0-0036-02
1 工程概况
吉林丰满水电站三期工程扩建,调压井竖井设计为圆形断面,开挖直径21 m,净直径19 m,设计钢筋混凝土衬砌厚度1 m,井筒深度69 m,其中地面以下55 m,地面以上14 m。混凝土工程量5 100 m³,平均耗钢量为4.9 t/m。
2 特大直径竖井滑模施工特点
(1)井筒滑模盘面积为285 m²,采用钢结构,面积大,自重大,其自身的强度、刚度、稳定性直接关系到人身安全和施工质量。
(2)对于滑模设计在满足安全和质量的前提下,应充分考虑减轻自重,并减少装、拆时间,以节约材料,降低成本。
(3)要解决好千斤顶同步运动,防止扭转、偏斜,是滑模设计和施工中必须重点解决的问题。
(4)特大直径竖井滑模施工,下料强度高,控制好凝固时间,达到连续施工,也是滑模盘设计的关键。
3 滑模的设计与施工
3.1 优化方案、精心设计
在方案选择时,借鉴煤炭系统地面大直径煤仓的滑模特点以及水电系统大直径滑模的优点,将方案的优化工作重点放在滑模盘的选择上。通过精确计算,反复比较,选择了桁架梁、辐射形布置的操作盘(图1)。
3.1.1 操作盘
操作盘是滑模的主要受力构件,也是滑模施工的重要操作平台,在滑模操作盘设计中,首先应保证其强度,经过计算分析采用了轻型桁架梁,辐射布置,中间加工一直径4 m、高3 m的鼓圈作为联接体,桁架梁长7.4 m、高0.8 m,桁架梁采用75#角钢,连接筋为直径35 mm螺纹钢,圆心角为7.5°。为了保证操作盘整体性及桁架梁的稳定性,用4圈75#角钢作为加强圈。在验算时取活荷载200 kg/m²,可以满足施工要求,同时为保证滑模盘整体刚度及稳定性,又布置直径25 mm钢筋作为斜拉索,共计48根。操作盘设计为钢模盘,总重量17 187.8kg。
3.1.2 辅助盘
辅助盘位于操作盘下2.7 m。主要是检查混凝土壁质量,处理局部缺陷、洒水养护等工作。为减少其重量,采用宽1.2 m悬挂式脚手架,铺设木板,其外侧挂安全网,活荷载按150 kg/m²计算,用直径18 mm圆钢挂于桁架梁上。辅助盘总重量4 106kg。
3.1.3 提升架、围圈、模板、液压系统、支撑杆按常规进行设计,并分别按偏心受拉构件和水平侧压力进行了验算,模板根据现场提供材料,先用1 200 mm×300 mm×55 mm定型模板,背面用50mm×5 mm角钢做加劲肋。选用HQ-30型千斤顶,设计承载能力30 kN,行程30 mm,而荷载作用下内力为15 kN。
3.1.4 滑模载荷分析计算及千斤顶数量选择
(1)滑升摩擦阻力G1。根据经验公式:
则 n=88.7台
设计中取千斤顶96台,支撑杆96根,可满足要求。
3.2 滑模施工
(1)严格检查滑模的制作和组装质量,并对初次滑升进行了认真的检查和总结,确认各部分在受力状态下,强度、刚度和稳定性均能符合要求,方转入正式滑升工作。
(2)由于井筒直径大,因此对滑模盘的水平度要求更高。除采用中心及垂心控制其几何尺寸外,还采用了水准管的操平工作。同时密切观察滑模盘的水平状况,分析千斤顶运行情况,及时更换不合格千斤顶,并对滑模盘进行纠偏处理。
(3)在闸门井的施工中,由于地面部分超过一半位于山体边缘,输送管无法沿直径布置,在周长2/5位置布置2趟输料管,6台拌和车进行供料,其供料强度仍远小于煤矿规范中6~7 m/d的滑升速度,再加上钢筋量大,平均滑升1 m需4.9 t钢筋,所以滑升速度较低。在此情况下,我们重点对坍落度、初凝时间、终凝时间、滑升速度、脱模强度进行了系统的对比分析,达到了规范要求的脱模,保证了混凝土的质量。
4 体会
(1)特大型直径竖井滑模设计与施工对我们是一次挑战,也是一次有益的尝试。滑模设计的重点应放在操作盘上,既要达到节约材料、降低造价、缩短工期的目的,又要实现其安全可靠的要求。
(2)在施工中,出现了2个问题。①由于地面条件局限,输料管下料困难,对施工速度影响较大(若条件允许,沿圆周均匀布置几趟输料管即可解决);②滑模盘有少量的旋转,其主要原因也在于输料管布置集中,下料不均衡,质量中心与刚度中心不重合,造成少量偏转,在局部范围内这个偏转无法观察到,必须采用固定边线的方法进行检测,并及时进行纠偏。
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