王 彬，何玉平，侯迎霞

中煤邯鄲設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，河北邯鄲 056031

1 工程概況

本工程位于山西昔陽(yáng)縣境內(nèi)，在縣城西南約9.0km，該礦井工業(yè)場(chǎng)地位于山坡下，地形是一個(gè)狹長(zhǎng)地段。該原煤倉(cāng)為鋼筋混凝土非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，直徑30m，總高度50.3m，倉(cāng)上建有一層建筑，抗震設(shè)防烈度七度（設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.10g），抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類別（丙類），結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí)，生產(chǎn)類別丙類，頂部框架抗震等級(jí)三級(jí)?；A(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)。

2 工程地質(zhì)

寺家莊礦井選煤廠地處在巴洲河河床內(nèi)。整個(gè)工業(yè)場(chǎng)地總的地勢(shì)是西高東底，南高北低，南部有山體分布，背靠山體面向河流，地勢(shì)狹長(zhǎng)，原煤倉(cāng)位于場(chǎng)地西南部的山上，地形標(biāo)高介于937.0m～957.0m之間。該山體由灰黃色及紫色泥巖組成，表層泥巖呈強(qiáng)-中等風(fēng)化，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，裂隙走向多為近南北向，寬度一般為3mm～5mm，局部可達(dá)10mm～20mm裂隙已被泥質(zhì)成分充填，泥巖傾向南偏西30°～40°（即傾向山體方向），傾角較小，一般在8°～10°，巖層厚度較大，一般為80mm～100m，泥巖中含較多的砂質(zhì)成分，巖體穩(wěn)定。

3 設(shè)計(jì)思路

受場(chǎng)地限制，工藝布置只能把原煤倉(cāng)放到山坡上，且需要建造30m大直徑儲(chǔ)煤倉(cāng)。目前國(guó)內(nèi)建造的30m直徑筒倉(cāng)按筒倉(cāng)規(guī)范要求應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)形式，如果采用非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)形式需要的倉(cāng)壁會(huì)很厚，配筋量會(huì)很大，不經(jīng)濟(jì)，且國(guó)內(nèi)現(xiàn)有已建成的30m直徑筒倉(cāng)都是采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)形式。

為了減少開挖量，減少對(duì)山體的破壞及周圍環(huán)境的影響，在對(duì)投資、工期、環(huán)境等一系列因素的綜合考慮分析，根據(jù)原煤倉(cāng)所處的特殊地理位置及場(chǎng)地的地質(zhì)條件，我院專家經(jīng)過數(shù)次開會(huì)討論，多次方案論證比較，最后討論決定，利用原煤倉(cāng)所在位置的特殊天然地質(zhì)條件，依山就勢(shì)建造一個(gè)直徑30m的非預(yù)應(yīng)力新型筒倉(cāng)（原煤倉(cāng)立面見圖1）。

原煤倉(cāng)最終設(shè)計(jì)方案定為倉(cāng)漏斗標(biāo)高以下部分為直徑22m的圓形筒壁，22m直徑筒壁與30m直徑倉(cāng)壁連接處做了400mm厚的環(huán)墻，環(huán)墻以60度的傾角向上與30m直徑的倉(cāng)壁相交，環(huán)墻與倉(cāng)壁相交處繞倉(cāng)壁作一圈條形基礎(chǔ)。該原煤倉(cāng)的內(nèi)部設(shè)有一個(gè)直徑為7m的倉(cāng)中倉(cāng)，里面設(shè)置螺旋溜槽（針對(duì)寺家莊礦井煤的用途設(shè)置）?？紤]到原煤倉(cāng)建在山體中，按常規(guī)漏斗上部倉(cāng)壁上應(yīng)設(shè)破拱器，用破拱器來消除煤的堵塞（因?yàn)闀r(shí)間久煤在倉(cāng)內(nèi)容易形成拱，堵塞煤的卸落，所以需要用破拱器來破壞拱的形成）。由于此處原煤倉(cāng)四周有山體圍護(hù)，設(shè)破拱器的方法在此行不通。為了解決煤長(zhǎng)時(shí)間不形成拱堵塞漏斗，把漏斗與倉(cāng)壁及漏斗與漏斗之間用填料做成雙曲線的光滑曲面形式，使倉(cāng)壁內(nèi)不形成凹角，填成凸角，這樣煤就不會(huì)積聚，不形成拱，可以使煤順利流下。為了更穩(wěn)妥些，在7m直徑的小倉(cāng)內(nèi)沿圓均勻設(shè)置4個(gè)直徑DN100圓孔，如果由于特殊情況形成堵塞可以在此人工用工具破壞拱，消除堵塞。

由于有山體的束縛，倉(cāng)壁就可以不用考慮裂縫，而煤對(duì)倉(cāng)壁的外壓力也不用考慮，只需計(jì)算山體本身對(duì)倉(cāng)壁擠壓的壓力，由此來考慮倉(cāng)壁厚度。

山體壓力計(jì)算：

由圍巖垂直壓力公式：

q垂=0.45×26-Sγω,

式中：S-圍巖類別，γ-圍巖容重，ω-跨度影響系數(shù)

計(jì)算出圍巖垂直壓力：

q垂=0.45×26-3×27×3.5=340kN/m2,

產(chǎn)生圍巖水平壓力：

q平=q垂/3=340/3=113kN/m2

根據(jù)《鋼筋混凝土筒倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范》確定30m直徑倉(cāng)采用構(gòu)造壁厚400mm，經(jīng)計(jì)算400厚倉(cāng)壁能夠承擔(dān)均勻山體壓力：

N=0.9×0.5×14.3×400×1000=2574kN/m2＞113kN/m2

圖1

在開挖過程中，施工單位為開挖方便，在山體一側(cè)打開一個(gè)施工通道，破壞了部分山體，為了使筒倉(cāng)形成一個(gè)理想的山體環(huán)抱狀態(tài)，把施工通道部分采用厚的毛石混凝土封堵，封堵的毛石混凝土擋墻厚度經(jīng)過計(jì)算確定，使擋墻能夠抵抗特殊情況下發(fā)生的山體推力。

4 施工方法

5 結(jié)論

經(jīng)過多次施工方案比較，決定在山坡上從上往下像挖井式開挖，使其形成一個(gè)漏斗上部為直徑約30.8m的豎井，漏斗下部分開挖成直徑約23m的豎井。在開挖過程中，為了施工安全，防止山體有部分碎石脫落，讓施工單位邊開挖邊采取用錨桿支護(hù)形式支護(hù)，并且要求施工單位派專人檢測(cè)山體的位移情況，保證在開挖工程中施工的安全性。在超挖較多的地方讓施工單位在澆注筒壁及倉(cāng)壁時(shí)先用毛石混凝土補(bǔ)齊，超挖較少的部分用素混凝土找齊，澆注筒壁及倉(cāng)壁時(shí)內(nèi)部支護(hù)模板，外部就以山體作為模板來施工。

該筒倉(cāng)已施工完成，我們密切跟蹤筒倉(cāng)的施工全過程，了解施工動(dòng)態(tài)，施工中沒有遇到太大的困難，施工進(jìn)程比較順利。筒倉(cāng)主體施工時(shí)間7個(gè)月，主體投資1 200多萬(wàn)元。兩個(gè)結(jié)構(gòu)形式的筒倉(cāng)比較，非預(yù)應(yīng)力倉(cāng)比預(yù)應(yīng)力倉(cāng)開挖量少19 000m3土方，工期上少3個(gè)月左右，主體投資少400多萬(wàn)元。

寺家莊礦井選煤廠原煤倉(cāng)是筒倉(cāng)設(shè)計(jì)的新突破，該原煤倉(cāng)的設(shè)計(jì)為今后設(shè)計(jì)特殊類型筒倉(cāng)積累了經(jīng)驗(yàn)，推進(jìn)了筒倉(cāng)設(shè)計(jì)新思路，為今后遇到類似地形情況設(shè)計(jì)筒倉(cāng)提供借鑒，可作為設(shè)計(jì)參考。