一种圆形煤场挡煤墙及其施工方法技术领域
本发明涉及一种圆形煤场挡煤墙及其施工方法，具体涉及一种中间加预应力环梁的整体式圆形煤场挡煤墙及其施工方法。
背景技术
近几年来，雾霾严重，政府对环保要求越来越高，封闭式圆形煤场具有环保效果好、占地面积小、设施自动化程度高等特点，能彻底消除露天储煤带来的燃煤损失及粉尘外溢等缺陷，兼有贮存、缓冲和混煤等多种功能，是大型火力发电厂贮煤方式的发展方向。
整体式挡煤墙为了平衡堆煤推力，一般是通过增加钢筋混凝土环向普通钢筋来提高挡煤墙的抗拉能力，现有技术（如CN103375041A公开的一种圆形煤场挡煤墙）虽然提出了在挡煤墙中设置预应力钢筋，能减少部分普通钢筋用量，但没有改变挡煤墙在堆煤水平推力作用下受弯状态，特别是当挡煤墙较高时，其环向弯矩较大，需要较厚的挡煤墙和较多竖向配筋来抵抗。
因此有必要设计一种新的圆形煤场挡煤墙，既能减少环向钢筋用量，也能减少竖向钢筋用量和挡煤墙壁厚度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种既能减少环向钢筋用量，也能减少竖向钢筋用量，中间加多道预应力环梁的整体式圆形煤场挡煤墙及其施工方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种圆形煤场挡煤墙，包括基础或承台、挡煤墙壁和顶环梁，还包括至少十个肋柱和至少两道中间环梁；肋柱与中间环梁形成网格状结构，用于支撑挡煤墙壁；中间环梁和顶环梁上均设有环梁环向无粘结预应力筋，挡煤墙壁内设有墙壁环向无粘结预应力筋。圆形煤场直径为70~120m。
进一步，所述挡煤墙壁的厚度为300~600mm，高度由工艺根据圆形煤场直径和储煤量要求确定，高度为10m~25m。
进一步，所述中间环梁和顶环梁在竖直方向厚度均为800~1200mm，径向高度均为1000~2500mm。
进一步，所述中间环梁从下到上呈下密上疏变间距布置，或从下到上等间距布置，上下相邻两中间环梁的间距为4~8m。
一种如前所述圆形煤场挡煤墙的施工方法，包括如下步骤：
（1）采用设置竖向后浇带或跳仓法施工，圆形煤场分段施工，具体分段数量可根据圆形煤场大小、设计要求等确定，一般为6~10段；跳仓法施工是指将圆形煤场按施工缝分段施工；竖向后浇带施工是指将圆形煤场以后浇带为准分段施工；
（2）各段圆形煤场施工时，基础或承台不布置预应力筋，挡煤墙壁如果布置墙壁环向无粘结预应力筋，则在绑扎钢筋时预埋好墙壁环向无粘结预应力筋，墙壁环向无粘结预应力筋从下到上、间隔交错布置，墙壁环向无粘结预应力筋的张拉端设置在挡煤墙的肋柱处，预应力筋保证在后浇带或施工缝处连续，预应力筋根数根据所受环向拉力确定，为0~8根；根据挡煤墙的肋柱位置和数量，将挡煤墙划分成多个间隔区段，以同一个间隔区段至少包括三个肋柱为准；
（3）各段圆形煤场施工时，中间环梁和顶环梁在绑扎钢筋时预埋好环梁环向无粘结预应力筋，环梁环向无粘结预应力筋在中间环梁和顶环梁内均水平间隔交错布置，环梁环向无粘结预应力筋环向以30度~60度分段设置，预应力筋根数根据所受环向拉力确定，为3~7根；
（4）圆形煤场挡煤墙混凝土全部浇筑完毕后，养护达到设计强度；
（5）两端张拉挡煤墙壁内的墙壁环向无粘结预应力筋；考虑中间环梁和顶环梁内的环梁环向无粘结预应力筋在张拉后，对挡煤墙壁内的墙壁环向无粘结预应力筋预应力的影响，挡煤墙壁内的墙壁环向无粘结预应力筋分两次张拉，第一次张拉具体如下：(5-a)水平方向间隔张拉第一间隔区段，竖向从下到上间隔张拉，直到第一间隔区段的挡煤墙壁内的墙壁环向无粘结预应力筋张拉完毕；(5-b)张拉水平方向剩余间隔的区段，竖向从下到上间隔张拉，直到剩余水平间隔区段的挡煤墙壁内的墙壁环向无粘结预应力筋张拉完毕；(5-c)依据上述步骤(5-a)-(5-b)，完成所有挡煤墙壁内的墙壁环向无粘结预应力筋的张拉；
（6）两端张拉中间环梁和顶环梁内的环梁环向无粘结预应力筋：(6-a)水平方向间隔张拉第一间隔区段，竖向从下到上对每个环梁（即中间环梁和顶环梁）依次张拉环梁环向无粘结预应力筋，如果每道环梁有3根以上的预应力筋则依据煤场由内到外依次张拉，直到第一间隔区段的中间环梁、顶环梁内的环梁环向无粘结预应力筋张拉完毕；(6-b)张拉水平方向剩余间隔的区段，竖向从下到上对每个环梁依次张拉环梁环向无粘结预应力筋，如果每道环梁有3根以上的预应力筋则依据煤场由内到外依次张拉，直到剩余水平间隔区段的中间环梁、顶环梁内的环梁环向无粘结预应力筋张拉完毕；(6-c)依据上述步骤(6-a)-(6-b)，完成所有环梁(即所有中间环梁和顶环梁)内的环梁环向无粘结预应力筋的张拉；
（7）对挡煤墙壁内的墙壁环向无粘结预应力筋完成第二次张拉，步骤同（5）；最后对所有预应力筋张拉端进行防腐封锚处理。
进一步，所述步骤（3）中，可根据挡煤墙环向弯矩的特点，调整中间环梁和顶环梁内的环梁环向无粘结预应力筋重心离开截面重心的距离，使挡煤墙断面均匀受压。
本发明结构合理、传力清晰，在挡煤墙壁的中间增加多道中间环梁，其传力途径为堆煤水平推力到挡煤墙壁，再到中间环梁和肋柱，中间环梁能有效减小挡煤墙壁环向弯矩，从而减小挡煤墙厚度和竖向配筋，节省圆形煤场的成本；挡煤墙壁环向弯矩不再随加高而显著增大，以利于增加圆形煤场挡煤墙高度来增加储煤量，节约占地。预应力筋主要布置在中间环梁和顶环梁上，预应力筋主要布置在中间环梁和顶环梁上，预应力筋张拉端间隔交错布置，待全部混凝土达到设计强度，间隔两端张拉预应力筋，使圆形煤场挡煤墙形成有预压力的整体，以抵抗堆煤产生的环向拉力，便于施工。对比粘结预应力，无粘结预应力无需预留管道、穿灌浆等复杂工序，涂有防腐油脂、外包PE护套的无粘结预应力筋，具有双重防腐能力，因此具有施工简便、设备要求低，抗腐蚀能力强等优点。
附图说明
图1为本发明实施例的一种圆形煤场挡煤墙的设计和施工方法的断面示意图；
图2为本发明实施例的一种圆形煤场挡煤墙的设计和施工方法的环向预应力筋布置示意图。
图中：1——顶环梁；2——环梁环向无粘结预应力筋；2-1-1——第一中间环梁内的第一环梁环向无粘结预应力筋；2-1-2——第一中间环梁内的第二环梁环向无粘结预应力筋；2-1-3——第一中间环梁内的第三环梁环向无粘结预应力筋；2-2-1——第二中间环梁内的第一环梁环向无粘结预应力筋；2-2-2——第二中间环梁内的第二环梁环向无粘结预应力筋；2-2-3——第二中间环梁内的第三环梁环向无粘结预应力筋；3——挡煤墙壁；4——墙壁环向无粘结预应力筋；4-1-1——第一挡煤墙壁内的第一墙壁环向无粘结预应力筋；4-1-2——第一挡煤墙壁内的第二墙壁环向无粘结预应力筋；4-1-3——第一挡煤墙壁内的第三墙壁环向无粘结预应力筋；4-1-4——第一挡煤墙壁内的第四壁环向无粘结预应力筋；4-2-1——第二挡煤墙壁内的第一墙壁环向无粘结预应力筋；4-2-2——第二挡煤墙壁内的第二墙壁环向无粘结预应力筋；4-2-3——第二挡煤墙壁内的第三墙壁环向无粘结预应力筋；4-2-4——第二挡煤墙壁内的第四墙壁环向无粘结预应力筋；4-3-1——第三挡煤墙壁内的第一墙壁环向无粘结预应力筋；4-3-2——第三挡煤墙壁内的第二墙壁环向无粘结预应力筋；4-3-3——第三挡煤墙壁内的第三墙壁环向无粘结预应力筋；4-3-4——第三挡煤墙壁内的第四墙壁环向无粘结预应力筋；5——中间环梁；5-1——第一中间环梁；5-2——第二中间环梁；6——基础或承台；7——肋柱；8——后浇带或施工缝；ABCDEFGHIJKL——为肋柱位置也为预应力筋张拉端位置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一种圆形煤场挡煤墙，包括基础或承台6、挡煤墙壁3和顶环梁1，还包括十二个肋柱7和2道中间环梁5（即第一中间环梁5-1和第二中间环梁5-2）；肋柱7与中间环梁5形成网格状结构，用于支撑挡煤墙壁3；中间环梁5和顶环梁1上均设有环梁环向无粘结预应力筋2，挡煤墙壁3内设有墙壁环向无粘结预应力筋4。
本实施例中，所述挡煤墙壁3厚度h1为500~400mm，从底到顶为由厚至薄渐变厚度。
本实施例中，所述中间环梁5和顶环梁1在竖直方向厚度h2均为1000mm，径向高度h3均为2000mm。
本实施例中，中间环梁5从下到上等间距布置，上下相邻两中间环梁的间距为7m。
参照图2，一种如前所述圆形煤场挡煤墙的施工方法，包括如下步骤：
（1）采用设置竖向后浇带或跳仓法进行施工，圆形煤场分6段；跳仓法施工是指将圆形煤场按施工缝分段施工；竖向后浇带施工是指将圆形煤场以后浇带为准分段施工；
（2）各段圆形煤场施工时，基础或承台6不布置预应力筋，挡煤墙壁3在绑扎钢筋时预埋墙壁环向无粘结预应力筋4，墙壁环向无粘结预应力筋4在挡煤墙壁3内从下到上、间隔交错布置，墙壁环向无粘结预应力筋4以环向60度分段设置，墙壁环向无粘结预应力筋4的张拉位置设置在挡煤墙的肋柱7位置（如图2中ABCDEFGHIJKL所示位置处），预应力筋保证在后浇带或施工缝8处连续；墙壁环向无粘结预应力筋4在竖向设置的根数主要根据所受环形拉力确定，本实施例为4根；
（3）各段圆形煤场施工时，中间环梁5和顶环梁1在绑扎钢筋时预埋环梁环向无粘结预应力筋2，环梁环向无粘结预应力筋2在中间环梁5和顶环梁1内均水平间隔交错布置（即位于同一中间环梁5内的环梁环向无粘结预应力筋2在相同水平位置上，且间隔交错布置；位于顶环梁1内的环梁环向无粘结预应力筋2在相同水平位置上，且间隔交错布置），环梁环向无粘结预应力筋2以环向60度分段设置，预应力筋根数根据所受环向拉力确定，本实施例为3根；
（4）圆形煤场挡煤墙混凝土全部浇筑完毕并养护达到设计强度；
（5）挡煤墙壁3内的墙壁环向无粘结预应力筋4分两次张拉；通过步骤（5-a）—（5-e）以下步骤完成第一次张拉，具体如下：
(5-a)水平方向间隔张拉如AC、DF、GI、JL区段；
(5-b)竖向从下到上间隔两端张拉第一挡煤墙壁内的第一墙壁环向无粘结预应力筋4-1-1、第二挡煤墙壁内的第一墙壁环向无粘结预应力筋4-2-1和第三挡煤墙壁内的第一墙壁环向无粘结预应力筋4-3-1；再张拉第一挡煤墙壁内的第二墙壁环向无粘结预应力筋4-1-2、第二挡煤墙壁内的第二墙壁环向无粘结预应力筋4-2-2、第三挡煤墙壁内的第二墙壁环向无粘结预应力筋4-3-2；接着张拉第一挡煤墙壁内的第三墙壁环向无粘结预应力筋4-1-3、第二挡煤墙壁内的第三墙壁环向无粘结预应力筋4-2-3、第三挡煤墙壁内的第三墙壁环向无粘结预应力筋4-3-3；最后张拉第一挡煤墙壁内的第四墙壁环向无粘结预应力筋4-1-4、第二挡煤墙壁内的第四墙壁环向无粘结预应力筋4-2-4、第三挡煤墙壁内的第四墙壁环向无粘结预应力筋4-3-4；参照此顺序直到AC、DF、GI、JL挡煤墙壁3内的墙壁环向无粘结预应力筋4张拉完毕；
(5-c)张拉水平方向BD、EG、HJ、KA区段；
(5-d)张拉顺序依步骤（5-b），直到BD、EG、HJ、KA挡煤墙壁3内的墙壁环向无粘结预应力筋4张拉完毕；
(5-e)依据上述步骤(5-a)—(5-d)，完成所有挡煤墙壁内的墙壁环向无粘结预应力筋4的张拉。
（6）两端张拉中间环梁5和顶环梁1内的环梁环向无粘结预应力筋2，具体实施步骤如下：
(6-a)水平方向间隔张拉如AC、DF、GI、JL区段；
(6-b)竖向从下到上对每个环梁依次张拉预应力筋如第一中间环梁5-1、第二中间环梁5-2、顶环梁1，如果每道环梁有3根以上的预应力筋则张拉顺序为第一中间环梁内的第一环梁环向无粘结预应力筋2-1-1、第一中间环梁内的第二环梁环向无粘结预应力筋2-1-2、第一中间环梁内的第三环梁环向无粘结预应力筋2-1-3；再张拉第二中间环梁内的第一环梁环向无粘结预应力筋2-2-1、第二中间环梁内的第二环梁环向无粘结预应力筋2-2-2、第二中间环梁内的第三环梁环向无粘结预应力筋2-2-3；最后张拉第三中间环梁内的第一环梁环向无粘结预应力筋2-3-1、第三中间环梁内的第二环梁环向无粘结预应力筋2-3-2、第三中间环梁内的第三环梁环向无粘结预应力筋2-3-3；直到AC、DF、GI、JL的第一中间环梁5-1、第二中间环梁5-2、顶环梁1内的环梁环向无粘结预应力筋2张拉完毕；
(6-c)张拉水平方向BD、EG、HJ、KA区段；
(6-d)张拉顺序依步骤（6-b），直到BD、EG、HJ、KA区段的第一中间环梁5-1、第二中间环梁5-2、顶环梁1内所有的环梁环向无粘结预应力筋2张拉完毕；
(6-e)依据上述步骤(6-a)—(6-d)，完成所有环梁（即第一中间环梁5-1、第二中间环梁5-2、顶环梁1）内所有预应力筋的张拉。
（7）对挡煤墙壁内的墙壁环向无粘结预应力筋完成第二次张拉，步骤同（5），再对所有预应力筋即所有墙壁环向无粘结预应力筋和所有环梁环向无粘结预应力筋张拉端进行防腐封锚处理。
在进行步骤（3）时，可根据挡煤墙环向弯矩的特点，调整中间环梁5和顶环梁1内的环梁环向无粘结预应力筋2重心离开截面重心的距离，使挡煤墙断面均匀受压。具体调整方法可参见《混凝土结构设计基本原理》作者袁锦根、余志武，相关内容起止页246-254，中国铁道出版社2004年2月第二版。
以上对本发明具体实施方式的详细介绍。所述具体实施方式只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本发明权利要求的保护范围。