特大直徑豎井滑模設(shè)計(jì)與施工

1、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、以及地面大直徑煤倉、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

2、，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）。滑模施工工藝也由小直徑圓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+217d+286計(jì)69m，其中地面以下55m，地面以上14m。工程量砼5100m3，

3、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)場地

4、，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67m/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

5、，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所，在滑模

6、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1500300552.5mm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

7、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)場提供材料，選用120030055mm定型模板，背面用505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g1fskf0sk附加影響系數(shù) 取k1.5f0磨擦阻力，一般對(duì)鋼模板2kn/m2s

8、整圈模板的圓柱面積s1.23.141971.59m2則g11.2271.59214.776kn21916kg（2）滑模結(jié)構(gòu)自重g2工作盤p117187.8kg輔助盤p2410kg提升架p35665.92kg模 板p43670kg圍 圈p51533kgg2p1+p2+p3+p4+p532162.7kg（3）施工荷載g3人員t120人70kg/人1400kg設(shè)備 取t22000kg材料、工具t34000kg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）1.3219240kg（4）支撐桿的荷載：允許承載能力：p3.142ej/k（ml）2e：支撐桿的彈性模量：e2.1106kg/

9、cm2j：支撐桿的截面慣性矩：j1.981cm4k：安全系數(shù)：取k2ml：計(jì)算長度：按0.61.81.08m計(jì)則p3.1422.11061.981/2（0.6180）21758 kg/cm2因此支撐桿的數(shù)量（千斤頂?shù)臄?shù)量）nw/cpw：操作平臺(tái)承載 wg1+g31.32+g3124779kgp：支撐桿的允許承載力 p1759kg/cm2c：載荷不均勻系數(shù) 取0.8n124779/0.8175988.7（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

10、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，它是設(shè)計(jì)的整個(gè)靈