1 工程概况
调压井设计井深61 m,下部直径3•2 m段井深19 m,上部直径12 m段井深42 m,采用钢筋混凝土浇筑而成。根据以往的施工经验,采用滑模浇筑工艺施工相对于立模浇筑具有混凝土施工连续性、工程质量好、进度快、材料消耗少等诸多优点,故决定采用滑模浇筑混凝土。钢爬梯、灌浆管在施工中作预埋件或预留处理。
2 滑模结构
调压井采用液压调平内爬式滑升模板施工,为保证滑模强度、刚度及整体稳定性,滑模采用整体钢结构,模板、围圈、操作盘、提升架等构件之间用螺栓连接,滑升动力装置yzxt-36型自动调平液压控制台,gyd-35型千斤顶,千斤顶通过埋在混凝土内的直径25 mm的圆钢作支撑杆向上爬升。每根3~5m,接头用丝扣连接,代替部分结构钢筋。2.1 直径12 m的调压井滑模装置组成
(1)模板。直径12 m的井筒采用p2012定型钢模板拼装而成(直径3.2 m的井筒用中鼓圈外挂3 mm的钢板压制而成,用50 mm×5 mm角钢作模板的加劲肋),模板用角钢通过螺栓同上下2道围圈相连,模板按0.35%锥度设计,上口直径大于设计20 mm。
(2)围圈。围圈主要用来加固模板,使其形成一个圆筒形整体,围圈采用上下2道,根据其水平侧压力计算,选用12.6#槽钢,上围圈距模板上口320 mm,上下2道围圈间距650 mm,围圈同模板用角钢螺栓连接,并同提升架横担相连。
(3)提升架。是滑升模板与混凝土井壁间的联系构件,主要用于支撑模板、围圈、滑模盘,并通过安装于顶部的千斤顶支撑在支撑杆上,整个滑升荷载将通过提升架传递给支撑杆。根据常规经验,选用“7”型提升架,采用槽钢组合成140 mm×200 mm截面,并根据荷载、摩擦力,按偏心受拉构件进行验算。根据以往施工经验初选32个“7”型提升架,共布置64个千斤顶。
(4)操作盘。为施工的工作平台,承受工作、物料等荷载。操作盘支撑于提升架主体竖杆上,通过提升架与模板连成一体,并对模板起横向加固作用。各构件除要满足强度要求外,还应有足够的刚度。为节省材料,减轻其重量,采用轻型桁架梁辐射布置,中间用直径2.9 m鼓圈相连。操作盘桁架梁用2道角钢作加固圈,上铺厚3 mm花纹钢板。由于混凝土施工过程中侧向受力较大,为确保操作盘刚度,经过计算选用高600 mm的桁架梁结构。
(5)辅助盘。为养护、修面、预埋处理的工作平台,并可作为后期灌浆的工作盘。采用型钢辐射梁形布置,上铺花纹钢板。在操作盘下2.7 m处悬挂辅助盘,采用悬吊布置,用直径25 mm圆钢悬挂在提升架和桁架梁上。
2.2 滑模千斤顶计算
(1)滑模结构自重g1=27216 kg。
(2)施工荷载。工作人员t1= 75×30=2250 kg;设备t2=800 kg;材料、工具t3=4000 kg。
考虑2倍的动力系数及1.3倍的不均匀系数,施工荷载g2=(t1+t2+t3)×1.3×2=18330 kg。
(3)滑升摩擦阻力。单位面积上的滑升摩擦阻力计算,同时考虑附加系数为1.5,所以整圈模板上的滑升摩擦阻力f=π×12×1.2×200×1.5=13572 kg。
2•3 支撑杆(爬杆)计算
允许承载能力p=3.142ej/(km12)。其中,e为支撑杆弹性模量,e=2.1×106kg/cm2;j为支撑杆的截面惯性矩,j=1.981 cm4;k为安全系数,k=2;m1为计算长度,取1.08 m。则 p=1759 kg/cm2因此支持杆的数量(千斤顶的数量)n=w/(cp)其中,w为支撑杆承受荷载,w=59118 kg;p
为千斤顶计算承载能力,考虑接头削弱影响,每个支撑杆承载能力为1759×0.8=1407 kg;c为载荷不均匀系数,取0.8。则 n=53台考虑千斤顶同步率和提升架对称布置,为保证
滑升质量,取千斤顶60台,选用30对提升架均匀对称布置,可满足要求。直径3.2 m井筒滑模提升架选用8个,布置16台千斤顶。
3 滑模施工
3.1 滑模准备
为检查滑模制作质量,检查液压系统运行情况,保证井下顺利组装和应用,必须在地面进行整体组装调试。
(1)滑模在地面安装及调试,组装后的滑模体
应符合表1的要求。
表1 滑模体的质量标准
(2)千斤顶进行试验编组。①耐压:加压120kg/cm2,5 min不渗不漏。②空载爬升:调整行程为30 mm。③负荷爬升:记录加荷1.5 t支撑杆压痕和行程大小,将行程相近的编为一组。调压井滑模施工用千斤顶48台,按一般要求需备用千斤顶12台,备用簧15%,上卡头20%,排油
弹簧10% ,钢球100%,小弹簧150%和15%密封圈及卡环、下卡头等。
3.2 施工准备
施工前必须做好准备工作,包括井口附属设备布置,主要包括提升卷扬机的安装、井口桁架梁的制作与安装、临时井架及下料管路的制作与安装、风水电管线路安装、井口临时房及钢筋加工平台等的搭建。井壁的冲洗,底板混凝土的凿毛、冲洗,滑模组装调试,测量放线工作。为滑模定位组装做好准备。
(1)措施准备。井口设框架形桁架梁,高100cm,宽80 cm;提升采用jd-25调度绞车悬吊吊笼,
负责人员上下和钢筋、爬杆及其他小型工具下井;井内对称布置2趟 159 mm×4.5 mm混凝土下料钢管,采用钢丝绳单绳悬吊,固定在井口桁架梁上;井内单绳悬吊一趟 57 mm×3.5 mm供水管,单绳悬吊一趟3×25和一趟1×10动力电缆,向井下提供380 v动力电,单绳悬吊一趟通讯信号。所有管线采用钢丝绳沿井帮悬吊,固定在井口桁架梁上,利用1台5 t卷扬机配合龙门架安拆。井口桁架梁上布置重锤测量中心装置。
(2)滑模组装。在完成井壁的冲洗,底板混凝土的凿毛、冲洗,测量放线工作,为滑模定位组装做好准备后,按测量放线在组装平台定出模板边线,进行滑模组装。验收后,安装千斤顶、爬杆及液压油路系统;并完成滑升时测量控制放线、模板验收工作。
(3)钢筋绑扎。按设计进行钢筋绑扎焊接,搭接及焊接要符合设计规范爬杆同环筋相连加固。初次滑升时爬杆下部应扎至实底上,爬杆上部接头应错开布置分4~5个规格。钢筋用卷扬机下放。
(4)混凝土运输及下料。滑模施工用混凝土由搅拌站供应,拌合车运至井口,溜管下料,经二次拌和后入仓。
(5)人员、材料上下运输。人员、材料用地面设置的提升卷扬机提升,但人员、材料不得同时运输。
3.3 滑模施工
滑模施工流程:下料→平仓振捣→滑升→钢筋绑扎→下料。滑模滑升要求对称均匀下料按分层
300 mm一层进行,采用插入式振捣器。滑模正常滑升根据现场施工情况,确定合理的滑升速度,按正常滑升每次间隔2 h,控制滑升高度30 cm,日滑升高度控制在3 m左右。混凝土初次浇筑和模板初次滑升应严格按以下6个步骤进行:第一次浇筑100 mm厚半骨料的混凝土或砂浆,接着按分层300 mm浇筑第二层,厚度达到700 mm时,开始滑升30~50 mm,检查脱模的混凝土凝固是否合适。第四层浇筑后滑升150mm,继续浇筑第五层,滑升150~200 mm,第六层浇筑后滑升200 mm,若无异常现象,便可正常浇筑和滑升。滑模的初次滑升要缓慢进行,并在此过程中对液压装置、模板结构以及有关设施在负载条件下作全面检查,发现问题及时解决,待一切正常后方可进行正常滑升。施工转入正常滑升时,应尽量保持连续施工,并设专人观察和分析混凝土表面情况,确定合适的滑升时间,并根据以下情况进行鉴别:滑升过程中能听到“沙沙”的声音;出模的混凝土无流淌和拉裂现象,手按有硬的感觉,并能留出1 mm左右的指印;能用
抹子抹平。滑模施工中有专人检查千斤顶的情况,观察爬杆上的压痕和受力状态是否正常,检查滑模中心线及滑模操作盘的水平度。混凝土表面修整是关系到结构外表和保护层质量的工序,当混凝土脱模后须立即进行此项工作。一般用抹子在混凝土表面作原浆压平或修补,如表
面平整也可不做修整。为使已浇筑的混凝土具有适宜的硬化条件,减少裂缝,在辅助盘上设洒水管喷水对混凝土进行养护。预埋件及预留处理。灌浆管按设计要求进行埋设,爬梯先预埋钢板,待埋件脱模后在辅助盘上进行焊接安装。停滑措施及施工缝处理。滑模施工要连续进
行,因意外停滑时应采取“停滑措施”,混凝土停止浇筑前,按设计要求埋设止水,混凝土停止浇筑后,每隔0.5~1 h,滑升1~2个行程,直到混凝土与模板不再粘结(一般4 h左右)。对于施工缝,在复工前将混凝土表面残渣除掉,用水冲净,先浇一层减半骨料混凝土或水泥砂浆,然后再浇筑原配合混凝土。在整个施工过程中,先施工下部小井筒,采用悬空起滑,待滑升到2403高程,连底板混凝土一起浇筑完成后,滑空模体停止滑升,进行上段模体组装,经检验验收合格后再进行滑升。
3•4 滑模控制
(1)滑模中线控制。为保证调压井中心不发生偏移,在井筒中心悬挂一根重垂线进行中心测量控制,同时也可保证其他部位的测量要求。
(2)滑模水平控制。①利用千斤顶的同步器进行水平控制。②利用水准仪测量,进行水平检查。
3•5 滑模拆除
滑模滑升至指定位置时,将滑模滑空后,将辅助盘锁死在井口,利用吊装设备将模体分片吊离井筒,最后将辅助盘吊出,滑模装置拆除应预先编制安全措施,操作人员一律配带安全带,拆卸的滑模部件要严格检查,捆绑牢固。(责任编辑:林春凤) 拆模以确保凝固期及下半部施工
的安全。下半部施工采用导硐法,即先开挖硐室的一帮3 m宽,高度开至2.75 m。临时支护采用锚网喷联合支护。在开挖下半部两帮时,为预防放炮时碹骨受震动,在下半部自地板以上1.7 m范围内打眼放炮,剩余部分作为保护层留下,放炮后用手镐或风镐开挖落渣。当挖到露出碹骨时,要及时用直径为200 mm的圆木支撑碹骨,使其起临时骨腿的作用,当一帮开挖至3 m长后,开始立模浇筑混凝土。浇筑完后,不拆模确保凝固期,再用同样的施工方法去开挖另一帮。最后留下中间3 m宽不开挖,以保证下循环上半部施工方便。当第一循环3 m施工完毕后,在保证混凝土的凝固期的情况下,开始拆骨回模。采用同样的施工顺序施工下循环,直到施工完整个硐室。在整个硐室施工过程中,装药量的多少也是硐室成型好坏的关键。此硐室由于岩性不好且大部分在煤层中施工,因此掏槽眼每眼装药量不超过300g,辅助眼装药不超过150 g,周边眼不装药。硐室施工浇筑混凝土时,上半部与下半部的接口采用预留500 mm高的距离不灌浆,而后采用喷浆外打2排锚杆的接口措施。
4 社会效益和经济效益
施工中由于严格按此方案组织施工,杜绝了冒顶事故发生,确保了硐室的良好成型,节约了材料投入,缩减了硐室的施工工期,使三号煤仓得以提前开工。三号煤仓提前开工也就意味着三号煤仓可以提前投入使用,可以早日缓解中区与东区出煤的紧张局面。整个硐室施工没有发生微伤以上的安全事故,取得了良好的社会效益。
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