特大直徑豎井滑模設(shè)計(jì)與施工 王宗敏 周二平 （鄭煤集團(tuán)工程有限公司） 摘要：本文介紹了吉林豐滿（ 19m 直徑）調(diào)壓井的滑模施工技術(shù)，對(duì)于特大直徑筒倉(cāng)混凝土施工有一定的參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞：立井 特大直徑 滑模施工 重量輕 強(qiáng)度高 一、 滑模施工概況 豎井滑模施工以其施工速度快、質(zhì)量高、成本低、成形好、接縫少等顯著優(yōu)點(diǎn)，在煤炭系統(tǒng)有較廣泛的應(yīng)用，所有復(fù)合井壁的內(nèi)壁，包括凍結(jié)法施工的內(nèi)壁，全部推廣滑模施工，井底煤倉(cāng)、以及地面大直徑煤倉(cāng)、井塔、現(xiàn)澆筑水塔等都大量采用滑模施工工藝，取得了較好的效益，在告成礦 井一期工程施工中，我公司于 1992 年成功在完成了豎井 375m滑模施工任務(wù)。 九四年度，進(jìn)入十三陵抽水蓄能電站施工，首次將煤炭施工技術(shù)應(yīng)用于水電工程施工，先后完成了九要豎井的滑模施工（一條出線豎井、兩條尾水調(diào)壓井、兩條引水閘門井、四條事故閘門井 ）?；Ｊ┕すに囈灿尚≈睆綀A形斷面到較大直徑圓形斷面（尾調(diào)井），到圓形分體斷面（閘門井），到長(zhǎng)方形不規(guī)則斷面（事故閘門井），等到了較大的發(fā)展和提高。同時(shí)，在這些工程施工中，得以向水電系統(tǒng)施工單位學(xué)習(xí)，使我公司的滑模施工技術(shù)得以完成，施工能力有了很大的提高。 二、特大直 徑（ 19m）豎井滑模施工介紹 吉林豐滿電站三期擴(kuò)建工程，調(diào)壓井為圓形斷面，開挖直徑 21m、設(shè)計(jì)砼襯砌厚度 1m、井筒深度 D+217 D+286計(jì) 69m，其中地面以下 55m，地面以上 14m。工程量砼 5100m3，平均消耗鋼筋量為 4.9t/m。 九六年五月 七月份，利用我公司自行設(shè)計(jì)的滑模，成功地完成了調(diào)壓井滑模施工，這次的滑模施工對(duì)我公司是一個(gè)較好的鍛煉和提高，也填補(bǔ)了我公司對(duì)特大直徑豎井滑模施工的空白。也為今后同類工程施工積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。 三、 大直徑豎井滑模施工特點(diǎn) 豎井滑模施工技術(shù)，已在十三陵抽水蓄能電 站豎井工程的擴(kuò)挖與砼襯砌滑模施工中做了介紹，特大直徑豎井滑模施工同普通豎井滑模施工有許多相近之處，也有其自身許多特點(diǎn)： 1、由于井筒直徑大，滑模盤面積特別大，該井筒滑模盤面積為 258m2，采用鋼結(jié)構(gòu)制做，其自身重量就很大，由于滑模施工的特殊性，即其自身是模板的一部分，又是工作人員操作平臺(tái)和施工作業(yè)場(chǎng)地，其自身的強(qiáng)調(diào)、剛度、穩(wěn)定性直接關(guān)系到人身安全和施工質(zhì)量。 2、對(duì)于滑模設(shè)計(jì)在滿足安全和質(zhì)量的前提下，如何減 輕自重，以減少組裝、拆卸強(qiáng)度和時(shí)間，節(jié)約材料和動(dòng)力，降低成本，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效，也是滑模設(shè)計(jì)所必須考慮 的。 3、由于滑模結(jié)構(gòu)龐大，所使用千斤頂臺(tái)數(shù)也很多，如何解決千斤頂同步運(yùn)動(dòng)，防止偏斜、扭轉(zhuǎn)，也是在滑模設(shè)計(jì)和施工中必須重點(diǎn)解決的。 4、在煤礦礦井滑模施工中，一般井筒直徑小，正常設(shè)計(jì)滑升速度為 6 7m/d，而對(duì)于特大型豎井滑模施工，由于其下料強(qiáng)度要求巨大，一般很難保證，如何控制凝固時(shí)間，達(dá)到連續(xù)施工，也是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 5、在特大直徑豎井滑模施工中，事故的危害性也特別大，一旦出現(xiàn)粘模事故，后果將不堪設(shè)想，同時(shí)，鑒于豎井施工特點(diǎn)，片邦、墜物等事故的防范也必須嚴(yán)格把關(guān)。 四、 19m 直徑調(diào)壓井滑模的設(shè)計(jì)與施工 基于以下 特大直徑豎井滑模的特點(diǎn)，我公司在吉林豐滿電站調(diào)壓井的滑模設(shè)計(jì)與施工中采取了優(yōu)化方案，精心設(shè)計(jì)，嚴(yán)格組織，確保了滑模豎井的順利施工。 （一）、優(yōu)化方案、精心設(shè)計(jì) 對(duì)于這種特大直徑斷面，我們也是第一次接觸，在方案選擇時(shí)，我們借鑒煤炭系統(tǒng)地面大直徑煤倉(cāng)的滑模特點(diǎn)以及水電系統(tǒng)大直徑滑模的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了分析比較，將方案的優(yōu)化工作重點(diǎn)放在滑模盤的選擇上，即滑模操作盤的選擇。通過精確計(jì)算，反復(fù)比較，我們選擇了桁架梁、輻射形布置的操作盤。 1、滑模操作盤： 操作盤是滑模的主要愛力構(gòu)件，也是施工中的重要場(chǎng)所，在滑模操作盤設(shè)計(jì)中， 在保證其強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性前提下，盡可能減輕其重量。因此我們采取用輕型桁架梁，輻 射布置。中間加工一直徑 4m，高 3m 的鼓圈作為聯(lián)接體，桁架梁長(zhǎng) 7.4m、高 0.8m，桁架梁采用 75mm角鋼，連接筋為直徑 35mm 螺紋鋼。圓心角為 7.5度。為了保證桁架梁的穩(wěn)定性，用 4 圈 75mm角鋼做為加固圈。在驗(yàn)算時(shí)取載荷 200kg/ m，可以滿足施工要求，同時(shí)為保證滑模盤整體剛度穩(wěn)定性，又布置直徑 25mm鋼筋做為斜位索，共計(jì) 48 條?；１P輔盤用不 1500 300 55 2.5mm定型鋼模盤，全部重量為 17187.8 kg。 2、輔助盤： 輔助盤位于操作盤下 2.7m。主要是檢查砼壁質(zhì)量，處理局部缺陷、灑水養(yǎng)護(hù)等工作。為減少其重量，采用 1.2m寬懸掛式腳手架，鋪設(shè)木踩板，其外側(cè)掛安全網(wǎng)的形式，活荷載按150kg/m2計(jì)算，用直徑 18mm圓鋼掛于桁架梁上。輔助盤總重量為 410kg。 3、提升架、圍圈、模板、液壓系統(tǒng)、支撐桿： 按常規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分別按偏心采拉構(gòu)件和水平側(cè)壓力進(jìn)行了驗(yàn)算，模板根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供材料，選用 1200 300 55mm定型模板，背面用 50 5角鋼做加勁肋。選用 HQ-30 型千斤頂，設(shè)計(jì)承載能力 30KN， 行程 30mm，計(jì) 算承載能力按 15 KN 計(jì)。 4、滑模載荷分析計(jì)算及千斤頂數(shù)量選擇； （ 1）滑升磨擦阻力 G1： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 G1 fs kf0s k 附加影響系數(shù) 取 k 1.5 f0磨擦阻力，一般對(duì)鋼模板 2KN/m2 s 整圈模板的圓柱面積 s 1.2 3.14 19 71.59m2 則 G1 1.2 2 71.59 214.776KN 21916kg （ 2）滑模結(jié)構(gòu)自重 G2 工作盤 P1 17187.8kg 輔助盤 P2 410kg 提升架 P3 5665.92kg 模 板 P4 3670kg 圍 圈 P5 1533kg G2 P1+P2+P3+P4+P5 32162.7kg （ 3）施工荷載 G3 人員 T1 20 人 70kg/人 1400kg 設(shè)備 取 T2 2000kg 材料、工具 T3 4000kg 并取 1.3 不均勻系數(shù)和 2 倍動(dòng)力載荷系數(shù)，即 G3（ T1+T2+T3） 1.3 2 19240kg （ 4）支撐桿的荷載： 允許承載能力： p 3.142 EJ/k（ ml） 2 E：支撐桿的彈性模量： E 2.1 106kg/cm2 J：支撐桿的截面慣性矩： J 1.981cm4 K：安全系數(shù)：取 K 2 Ml：計(jì)算長(zhǎng)度：按 0.6 1.8 1.08m 計(jì) 則 p 3.142 2.1 106 1.981/2（ 0.6 180） 2 1758 kg/cm2 因此支撐桿的數(shù)量（千斤頂?shù)臄?shù)量） n w/cp w：操作平臺(tái)承載 w G1+G31.3 2+G3 124779kg p：支撐桿的允許承載力 p 1759kg/cm2 c：載荷不均勻系數(shù) 取 0.8 n 124779/0.8 1759 88.7（臺(tái)） 設(shè)計(jì)中取千斤頂 96 臺(tái)，支撐桿 96 根，可滿足要求。 （二）、嚴(yán)格組織施工 在特大直徑豎井滑模的施工中，除嚴(yán)格按照滑模施工規(guī)范要求外，我們重點(diǎn)做了以下工作，以確保井筒質(zhì) 量和安全施工。 1、嚴(yán)格檢查滑模的制作和組裝質(zhì)量，并對(duì)初次滑升進(jìn)行了認(rèn)真的檢查總結(jié)，確認(rèn)各部分在受力狀態(tài)下，強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性均能符合要求，方轉(zhuǎn)入正式滑升工作。 2、由于井筒直徑大，因此對(duì)滑模盤的平整度要求更高，除采用中心垂心控制其幾何尺寸外，更采用了水準(zhǔn)管的操平工作，密切觀察模盤的水平狀況，分析千斤頂運(yùn)行情況，及時(shí)更換不合格千斤頂，并對(duì)滑模盤進(jìn)行糾偏處理。 3、在閘門井的施工中，由于地面部分超過一半位于山體邊緣，輸送管無法沿直徑布置，在周長(zhǎng)五分之二位置布置兩趟料管，六臺(tái)拌合車進(jìn)行供料，其供料強(qiáng)度仍遠(yuǎn)小于煤 礦規(guī)范中 67m/d的滑升速度較低，在此情況下，我們重點(diǎn)對(duì)坍落度、初凝時(shí)間、終凝時(shí)間、滑升速度、脫模強(qiáng)度進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比分析，達(dá)到了規(guī)范要求的脫模，保證了混凝土的質(zhì)量。 五、總結(jié) 1、特大直徑調(diào)壓井滑模施工的成功，填補(bǔ)了我公司滑模施工的一項(xiàng)空白，使我公司對(duì)于滑模施工積累了更加豐富的經(jīng)驗(yàn)。 2、對(duì)于特大型豎井的滑模設(shè)計(jì)，其重點(diǎn)工作放在操作盤的設(shè)計(jì)上