摘 要：本工程所建造的欧罗仓为国内首台首座欧罗仓,源于荷兰。原有的露天堆场的储煤方式,容易对环境造成影响,特别是对空气质量造成影响;且露天储煤,煤一年约损耗煤本身能量的10%。使用欧罗仓进行煤的存储,首先对降低对环境污染尤为重要，其次还可以降低煤自身能量的损耗,达到节能降排的作用，欧罗仓的引进对于国内相关开放式存在污染环境的堆场有着重要的意义。本文将以华能上海石洞口第一电厂煤场封闭改造工程中具有代表性的地下廊道底板钢筋绑扎、钢筋支架构造、底板大体积混凝土浇捣、大体积混凝土养护为切入点,分析当前在上海地区欧罗仓施工面临的实际问题,并提出相应的技术处理指出欧罗仓地下廊道结构在设计与施工中具有独特的技术特点,以期对上海乃至全国欧罗仓施工起一定借鉴参考作用。
关键词:欧罗仓；地下廊道;钢筋绑扎;钢筋支架;大体积混凝土浇捣及养护
0引言
本工程所建造的欧罗仓为国内首台首座欧罗仓,源于荷兰（图1）。原有的露天堆场的储煤方式,容易对环境造成影响,特别是对空气质量造成影响;且露天储煤,煤一年约损耗煤本身能量的10%。使用欧罗仓进行煤的存储,首先对降低对环境污染尤为重要，其次还可以降低煤自身能量的损耗,达到节能降排的作用，欧罗仓的引进对于国内相关开放式存在污染环境的堆场有着重要的意义。
图1欧罗仓结构示意图
目前,国内传统的筒仓直径约为40m,高度不超过45m,而本项目新型的欧罗仓筒仓直径约为55m,高度约为55m。从体型上看,由于欧罗仓容积大于普通的筒仓,单仓容量也大于普通筒仓,所以当储存大量的散装物料(例如煤)时,所需筒仓的数量,显然欧罗仓更具优势。
不同于传统的筒仓结构,对于欧罗仓结构来说,地下廊道部分作为欧罗仓之间传输散装物料的重要通道。如何在保证容量和尺寸的前提下,并作用于上海地区软土地基上,地下廊道的防水性、耐久性及施工质量就显的尤为重要。
本文将以华能上海石洞口第一电厂煤场封闭改造工程中具有代表性的地下廊道底板钢筋绑扎、钢筋支架构造、底板大体积混凝土浇捣、大体积混凝土养护为切入点,试图分析当前在上海地区欧罗仓施工面临的实际问题,并提出相应的技术处理。
1工程概况
本工程位于上海市华能上海石洞口第一电厂,东至厂内原有煤场西侧、南至纬十一路北侧、西至经十路东侧、北至燃机电厂循环水泵房南侧围墙区域内。拟建设2座欧罗仓,预留1座建设条件,单仓容量为10万立方,筒仓内径55m,内部有效贮煤高度42.5m(图2)。
图2欧罗仓工程分布概况
本工程欧罗仓的土建工程主要内容为:欧罗仓地基处理(钻孔灌注桩)、欧罗仓地下输煤廊道(基坑围护为:SMW工法桩,单排3φ850@1200三轴水泥土搅拌桩+内插型钢)、欧罗仓基础(钢筋混凝土筏板)、欧罗仓筒壁及欧罗仓屋顶的主体结构(混凝土结构及钢结构)。
确定煤场封闭改造流程分为以下阶段:桩基工程及欧罗仓廊道基坑围护施工→地下输煤廊道及欧罗仓筏板施工→欧罗仓上部筒体结构施工→钢结构施工→输煤设备安装→水、电、暖、消防施工→室外总体施工。
本文将以其中地下输煤廊道的底板钢筋绑扎、钢筋支架构造、底板大体积混凝土浇捣、大体积混凝土养护为切入点进行阐述介绍。
欧罗仓地下廊道,埋深9.15m,宽度11.20m,局部宽14.00m,长119.50m;垫层0.10m;地下廊道底板顶标高为-7.30m,底板厚1.75m,局部厚2.4m,砼强度等级为C40P8。
欧罗仓地下廊道底板钢筋为三级钢Φ2*32(并筋)@150,Φ28@150,Φ20@200等。底板上下两层钢筋均为双层双向。
2技术特难点分析
本工程技术特难点主要在于欧罗仓容积达10万m3,两座欧罗仓同时可储存至少15万t煤,而地下廊道又作为两座欧罗仓的运煤通道,所以底板钢筋设置上下均为双层双向,且主筋规格为Φ2*32(并筋)@150,钢筋工程量较大较密,对钢筋绑扎要求较高。同时,由于底板较厚,钢筋规格较大,数量较密,为保证施工安全,钢筋支架的设置要求较高。
同时基于欧罗仓地下廊道这种特殊的结构形式,约120m长的地下廊道无后浇带,只在中间的位置保留了一条50mm的施工缝,并要求一次性浇捣完成,对混凝土裂缝控制要求较高。
本工程地下廊道施工阶段刚好处于上海1月底的冬季,由于地区原因,冬季多阴雨,且温差较大,对混凝土浇捣养护及温度控制要求较高。
3方案可行性分析
3.1地下廊道底板钢筋直螺纹套筒连接及钢筋支架构造
基于欧罗仓地下廊道底板钢筋工程的特点,间距密、直径大、层数多,不宜采用绑扎连接;若采用焊接连接,则焊接工作量较大,且焊接质量难以控制,统盘考虑施工进度目标及施工质量目标后,确定了100%采用机械套筒连接,并且所有主筋均采用Ⅰ级接头。
欧罗仓地下廊道底板厚度为1.75m,局部厚度2.4m。主筋为直径32或28,部分为2*32并筋,钢筋直径较大且底板局部超过2m,传统的钢筋马凳无法满足钢筋支撑及安全性要求。综合安全与施工质量,采用槽钢支撑与钢筋斜撑组合的构造形式,利用槽钢作为主梁与立杆,钢筋作为水平拉结与斜撑,下垫养护完成达到强的的混凝土垫块;立杆与主梁、水平杆、斜撑一致采用焊接,立杆的底座与底板钢筋焊接连接,底板面层钢筋与立杆顶部焊接连接,形成整体稳定的构造体系,确保钢筋施工时的安全及稳定。
3.2廊道底板大体积砼浇捣
基于欧罗仓地下廊道这种特殊的结构形式,约120m长的地下廊道没有设置后浇带,只在廊道约60m处的位置设置一条50mm的施工缝,整个廊道需一次性浇捣完成,浇捣方量约2550m3。
为防止混凝土裂缝,从混凝土原材开始控制,做到原材料统一、级配统一、计量统一。首先在混凝土配比上进行抗裂纤维的添加,达到补偿收缩的效果,塌落度控制在140±30mm。同时,对浇捣方式进行控制改进,地下廊道底板砼浇筑采用整体浇筑分层施工的方法,在混凝土浇筑后,初凝之前全面打磨表面一次,防止开裂。
3.3地下廊道底板大体积混凝土养护
与一般钢筋砼底板相比较,欧罗仓地下廊道底板在约120m的长度范围内,仅考虑了一条50毫米施工缝;在大体积混凝土水化热的作用下结合上海1月份的冬季温度,在72小时的温差会非常大,所以防止因混凝土内外温差而产生收缩裂缝出现重要。
为进行温度及裂缝控制,一开始便从混凝土原材料进行把控,采用双渗技术,通过大掺量粉煤灰和矿粉等胶凝材料来代替传统水泥,,使胶凝材料分二次水化,避开集中放热,降低反应放热峰值。采用添加缓凝剂,将砼初凝时间设置在10~12小时之间,终凝时间控制在6小时之后,以便于推迟水化热的峰值期。
现场温控监测采用预埋测温探头,在底板混凝土浇捣完成后,安排专人进行测温,实施关注温度变化,建立图表分析,每日生成相关数据,过程中通过测温及调整措施,达到降温速率不超过2℃/d,内外温差不超过25℃。
4主要技术路线
在保证质量和安全的前提下,结合欧罗仓地下廊道结构自身使用功能的特点,总结欧罗仓工程的具体特点,进行本工程欧罗仓施工方案的编制。
欧罗仓地下廊道底板结构施工流程:土方开挖→截桩→垫层→防水施工→集水井砖胎膜→钢筋绑扎→底板支模→止水带施工→隐蔽工程验收→浇筑砼→砼养护及测温。同时根据浇筑顺序逐步封闭降水井。
5关键施工技术
5.1钢筋直螺纹套筒连接及支架施工技术
基于欧罗仓地下廊道底板钢筋工程的特点,间距密、直径大、层数多,不宜采用绑扎连接;若采用焊接连接,则焊接工作量较大,且焊接质量难以控制,统盘考虑施工进度目标及施工质量目标后,确定了100%采用机械套筒连接,并且所有主筋均采用Ⅰ级接头。（表1）
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在欧罗仓地下廊道底板施工过程中,鉴于钢筋层数较多,规格较大,数量较密,以及底板最厚处超过2m,在钢筋施工时,设置钢筋支架。
在防水保护层施工完成强度达到设计要求后,在保护层上放出地下廊道轴线,根据钢筋支架平面的图中钢筋支架的位置,在防水保护层上采用明显标识标出。并在欧罗仓廊道大底板施工前至少一个月预先制作200×200×100的砼垫块。
地下廊道底板区域钢筋支架采用10号槽钢,按照3.0m×1.5m设置。槽钢立柱底部应与两个方向底皮钢筋焊接牢固,上皮筋及中层筋与横梁焊接固定,钢筋支架及钢筋焊接采用单面焊。同时采用Φ18钢筋作为水平拉结和斜撑,槽钢立杆进行焊接固定。（图3）
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图3地下廊道底板钢筋支架示意图
5.2地下廊道底板大体积混凝土浇捣技术
根据相应规范进行配合比调整,配合比如下表所示
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在浇筑砼前,首先须对模板、钢筋、支架及预埋件进行检查验收。其次确保钢筋内没有垃圾、积存污水。最后浇筑混凝土,浇筑时应自高处倾落,当浇筑高度大于2m的时候,设置串筒、斜槽、溜管。
砼浇筑采用整体浇筑分层施工的方法,每层高度400mm,采用1:7放坡。浇筑时每皮下料高度须控制在400mm,并且随浇随振。每单泵的浇注面至少5只振动棒进行控制振捣。表面处理首先按面标高进行表面压实刮平。然后在初凝前进行碾压几遍。最终在终凝前,打磨压实、整平,防止出现收缩裂缝。
砼的振捣使用插入式高频振捣器,振捣时分层进行。振捣首层时,插入下一层中50mm左右,消除两层之间的接缝。振捣时间确保在15~30S,直到表面呈水平不再下沉,不出气泡,泛出灰浆为止。振动棒移动间距必须在300mm以下,慢拔快插,杜绝过振、欠振、漏振现象。
5.3地下廊道底板大体积混凝土养护技术
在底板初凝时,底板表面打磨完成后,即在砼表面用薄膜或麻袋覆盖并,及时有效进行一个测温,实行信息化实时监控,监控砼内部的温度情况变化,使内表温差控制在25℃内。
地下廊道区域在平面上共布置6个测点,根据测温点平面布置图所示测点位置,预埋测温探头,垂直插入底板内。
在底板处每个测温点沿底板厚度纵向方向布置3个测温点,分别对表面温度（底板表面50mm）、中心温度及底面温度（底面以上100mm）进行测定观测。根据测点平面布置图中的编号,对每个热电偶进行对号布置。热电偶满足牢固绑扎,保证探头与钢筋绝缘隔离的要求。浇筑砼时出现应避免测温探头损坏、脱落、移位。
浇筑完毕后需立即对结构表面进行保温或蓄水养护,严格控制浇筑砼的升温速率,使砼表面经过保温覆盖后温差不大于8°C。安排专人在底板混凝土浇筑工作完成后可以进行一个测温,每测温一次,记录、计算分析每个测温点的温差及升降。
混凝土浇筑后天数测温频率
1~3天每小时一次
4~6天每两小时一次
7~9天每四小时一次
停止测温条件:温度梯度<20℃后
实际测量后,本次欧罗仓廊道底板的温度变化在25℃以内,较为稳定,并且还存在进一步的提升空间。
6实施效果
通过本工程实例,本文将欧罗仓地下廊道底板结构施工关键技术的实际施工措施进行了验证。根据工程特点工况,进行了针对性的前期措施制定,在施工过程中不断比较、优化、调整。在钢筋连接、钢筋支架构造、大体积混凝土浇筑振捣养护等现场综合管理方面,贯彻了相关技术管理要求,起到了施工技术为工程策划、验证、服务的作用。
而本次地下廊道底板施工取得了良好的效果,为欧罗仓相关配套土建工程的施工积累了经验,为之后欧罗仓的普及建造提供参考和借鉴。
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