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煤矿采动影响区对输电线路塔基稳定性影响的分析和评价——以某输电线路压覆煤矿为例

来源:吉趣旅游网
工 程 技 术

桥梁工程挠度的变化,见表3。可见随着曲率半径的增加,控制截面变形情况趋于稳定,当半径超过500m时,挠度分布均匀。且外侧挠度较内侧挠度大。随着曲率半径增加,控制截面挠度减少,即曲率半径小,截面挠度分布更加不均匀。

表 3 不同曲率半径控制截面挠度情况(mm)

曲率半径

601002005008001000

控制截面1外侧

0.850.90-0.200.540.440.40

控制截面1内侧

0.030.010.000.020.010.01

控制截面1外侧

-15.86-17.21-12.34-11.50-7.90-10.24

控制截面1内侧

-9.24-14.30-9.15-9.23-7.26-9.37

荷载状态内偏心外偏心不偏心

2021 NO.11(上)中国新技术新产品表 5 不同荷载状态下支座反力情况(kN)

荷载状态内偏心外偏心不偏心

支座1内侧182.54-32.3597.50

支座1外侧85.90125.80259.74

支座2内侧1512.84-206.39807.24

支座2外侧-182.761575.38338.42

支座3内侧140.35-11.2447.46

支座3外侧-19.54166.35-23.24

表 6 不同荷载状态下扭矩情况(kN·m)

支座1289.26474.25489.20

支座21865.901958.42520.32

支座3483.72529.40220.35

2.1.4 截面应力分析

针对桥梁工程的应力分析相对复杂,桥梁内外侧应力数值存在很大差异,无法避免,通过桥梁工程设计主要规避弯扭耦合现象,当桥梁工程受到外荷载作用时,扭矩随着弯矩形成而产生,扭矩造成内外侧应力差,需要在设计阶段分析应力差值,见表4。

表 4 不同曲率半径控制截面应力情况

曲率半径

601002005008001000

控制截面1顶板

-0.86-0.35-0.27-0.15-0.12-0.10

控制截面1底板

0.620.430.300.250.140.10

控制截面1顶板

1.951.520.700.480.240.16

控制截面1底板

-0.85-0.62-0.27-0.17-0.14-0.09

计算梁长,设置预埋件和普通梁一致,在端部2m~4.5m加密布置。由于底板为梯形,和中板相同,但底板外侧翼缘板使用扇形设计,预埋件采用正交方式布置。在梁板结构得到明确后根据尺寸和角度进行施工图的绘制。绘制施工图要保证梁板预拱度位于梁板正中心,横向均匀对称。通过应用CAD软件绘制施工图,保证梁板细节尺寸和施工图相符合。

在曲线桥梁的梁板施工过程中,具体施工流程可概括为“处理地基→台座浇筑施工→底模安装施工→底板钢筋绑扎→腹板钢筋绑扎→波纹管布设→内模安装→顶板钢筋绑扎→侧模安装→预埋件设置→预留孔洞→混凝土浇筑施工→拆除模板→混凝土养护→孔洞清理→穿束→张拉→孔道压浆→封锚处理→混凝土养护”。施工前还需要全面复核曲线桥梁的施工设计图,保证存在准确无误的各项设计参数,同时须针对性地设置流水作业标识牌,工序验证、交接、跟踪可基于梁板标识牌完成,更好地保证施工质量。

由此可见随着曲率半径增加桥梁应力发生明显变化,由于曲率半径差异,桥梁控制截面内外侧应力明显不同,曲率半径越小,内外侧应力分布越不均匀,随着曲率半径增加,应力分布趋于均匀。在梁端控制截面中,底板应力为负,顶板应力为正。在跨中控制截面中,顶板应力为负,而底板应力为正。在支撑条件下,内侧应力应大于外侧应力。由于桥梁结构应力情况复杂,受到多种因素影响,需要经过应力计算设计桥梁工程,减少内外侧应力差[4]。

2.3 制作模板

使用分节组装模板,对梁板尺寸精准控制,提高模板利用率。模板使用对称组装方式,每节长度不超过3m,均使用合页支撑结构拆模。模板结构使用倒八字结构,具有顶部大、底部小的特点,方便于拆模工作的进行。堵头模板的形式较多,可使用拼接模板进行,提高施工期间模板制作的效率。

2.4 台座施工

使用C25砼底座作为台座(30cm),台座上铺钢板(4mm),严格控制台座平整度。按照设计方案,在底模跨中预留预拱度(向下1.1cm),以抛物线为中心对称设置。在顶两侧埋设槽钢,台面铺设钢板,使用膨胀螺栓稳定锚固,切除外露部分,使用磨光机充分打磨。为避免梁板偏移,在台座上根据预拱度完成浇筑后,施工人员应根据布设间距标记位置,保证结构受力和布筋互相对应。

2.1.5 荷载分析

在重交通条件下,人流量和桥梁自重对桥梁工程荷载能力提出较高要求。使用MIDAS CIVIL软件建立模型,使用荷载追踪器进行位置追踪。从内偏心、外偏心和不偏心三种荷载状态下分析桥梁支座受力情况,见表5和表6。可见受到移动荷载的影响,桥梁工程支座内外侧受到不同的反力,支座扭矩情况远超过荷载。

由于移动荷载施加区域不同,主梁受到不同的内外侧应力,当移动荷载为外偏心状态时,主梁内外侧应力表现不均匀。在内偏心或不偏心的状态下,主梁应力均匀。在设计阶段需要根据偏心荷载状态验算受力情况,保证桥梁荷载能够在重交通状态下运行,保障桥梁工程的安全。

2.5 固定钢箱梁

如图1所示,钢箱梁结构存在较多预埋件,对固定施工的要求高。需要根据施工图准确定位钢箱梁位置,由于曲线桥梁钢箱梁长短不一,要根据设计图使用对应型号的钢箱梁。确定钢箱梁尺寸和定位后,稳固固定焊接后,再进行浇筑。尤其是桥面和护栏,务必保证钢箱梁牢固性。由于曲线桥梁端部应力集中,须按照设计固定稳固。预应力孔道按照设计要求固定,使用胶带缠绕孔道接头,保证严密连接。浇筑期间要严格控制振动棒位置,避免破坏钢箱梁。

2.2 计算梁板尺寸

在曲线桥梁工程中,曲线段各梁板尺寸均不同,须科学设计每片梁板尺寸。根据桥梁工程特征,中板尺寸和普通梁板尺寸一致,但梁板顶板、底板尺寸为梯形,按照底板中心

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中国新技术新产品2021 NO.11(上)工 程 技 术

35006×500

250400

250400

50mm厚珍珠黑烧面花岗岩50mm厚1︰3环氧砂浆结合层

50mm厚浇注式沥青混凝土

防水黏结层

1300285

8×5004570

285

图 1 钢箱梁横断面

2.6 浇筑施工

施工设备包括振捣棒、高频振动器以及配电柜等。根据梁板钢筋密度进行浇筑,混凝土水灰比严格控制在0.35~0.4。使用一次成型工艺浇筑,塌落度稳定在3cm~5cm,从一端开始浇筑,封底后进行顶板的浇筑,从一端浇筑至另一端。振捣时使用插入式振捣棒进行分层振捣,浇筑底板从端头和顶板预留工作口,使用振捣棒充分振捣,均匀严密插点,不允许漏振。完成底板浇筑后,固定压紧内模。浇筑采取对称浇筑,进行分层下料方式,厚度控制在50cm以内,振捣过程中移动振捣棒距离控制在30cm之内,需要插入下层深度10cm。下料和振捣保证对称进行,避免内模发生偏位。保证锚具位置混凝土充分振捣,张拉时由于砼应力缺陷可能造成难以估计的损失和事故,现浇段和封锚段应凿毛。拆模后测量梁板尺寸,有问题立即改正。为避免混凝土表面形成皲裂,需要使用无纺布覆盖在混凝土表面,按照规定浇水养护。混凝土皲裂问题主要由于内外部的温差造成,需要尽量减少内外温差,避免发生裂缝。为提高混凝土强度安装自动喷淋设施以保证梁板得到充分养生。在低气温环境下,则需要使用蒸汽保温设备降低温差。

设钢箱梁主要使用汽车和临时辅助支架进行,运输和吊装钢箱梁要轻吊轻放,充分保证梁体简支。在施工时应当进行桥墩盖梁、支撑梁以及主梁的验算。根据平面图计算曲线控制点的具体坐标,在CAD施工图上标注,根据曲线角度绘制梁板平面尺寸,使用制图软件的功能模拟架设钢箱梁达到设计位置。通过在平面图标注钢箱梁具体位置,吊装钢箱梁前使用全站仪辅助,准确放样,再进行施工,准确位置准确。施工全程均要以设计图为准,不能出现位置偏差或尺寸错误,避免影响工程质量。

2.9 桥面附属施工

设计与控制需要结合圆滑曲线拼装需要,可考虑采用1.5m或1m模板,施工过程中的浇筑成型需要结合实际控制段落长度,测量放样环节的平纵横控制可基于5m点位入手,同时严格控制浇筑施工质量和安全,最终顺利得到具备优美圆滑曲线的桥梁。

3 结论

综上所述,曲线桥梁工程具有一定特殊性,面对重交通条件,对其设计合理性和施工技术提出了更高的要求,务必要高度重视施工技术的科学应用,经过全面受力分析,不断优化施工设计,才能充分保证工程质量。未来还需要重视对桥梁工程的无损检测,通过引进先进工具设备进行检测,保证工程质量。

2.7 定位挡块和垫石

在施工中曲线桥梁垫石和挡块容易出现梁板和角度不一致的问题,造成梁板位置和间距不能放置减震块,梁板支座和垫石位置出现偏移,为了解决这一问题,需要使用CAD软件在平面图上确定垫石和挡块的实际位置,在施工中严格控制挡块和垫石的实际位置,禁止随意布设挡块和垫石。

参考文献

[1]王苏斌.曲线桥梁预制与架设施工技术浅谈[J].砖瓦,2021(7):166-167.

2.8 吊装施工[2]陈爱荣.大跨径小半径曲线桥梁转体结构设计[J].城市道

吊装梁板一般选择起重机或架桥机用于曲线桥梁施工,桥与防洪,2021(6):105-108,16.

施工过程需要做到轻吊轻放,梁体简支状态需要设法保持。[3]李林威.高陡横坡段桩柱式桥梁桩基极限承载力度量方法基于架桥机型号,施工过程需要开展桥墩盖梁、支撑梁、主[J].辽东学院学报(自然科学版),2021,28(2):117-122.梁的安全验算,曲线上各控制点坐标计算需要以设计平面线[4]张松,王超.小半径曲线现浇连续梁施工技术浅析[J].黑龙形要素为依据,以此完成对应平面曲线图及梁板平面尺寸绘江交通科技,2021,44(5):89-90.制,应用软件开展模拟架设,即可更好地保证施工质量。此

外,还需要关注人与机械磨合、完美的平纵面线形打造。架

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2021 NO.11(上)中国新技术新产品煤矿采动影响区对输电线路塔基稳定性影响的

分析和评价

——以某输电线路压覆煤矿为例

张 义 杨 煜 陈晓锋

(四川电力设计咨询有限责任公司,四川 成都 610041)

摘 要:在“双碳”背景下,以特高压为代表的输电线路将得到进一步发展。如何客观评价位于煤矿采动影响区的输电线路塔基的稳定性,将直接影响架空输电线路路径的选择和工程造价。本文从煤矿采掘的方式、采掘面的布置和采掘的计划入手,对采空区的破坏机理进行分析;采用采深采厚比计算分析、概率积分法计算分析,并结合该区域已建工程的案例对某输电线路经过的采动影响区的塔基进行了稳定性分析和评价,对工程的方案设计和安全运行提供技术支持。关键词:煤矿采动影响区;输电线路;采深采厚比;地表移动变形中图分类号:TM 726 文献标志码:A

0 引言

近年来,随着国家经济的高速发展,新建的架空输电线路可选择的路径走廊越来越受限,要穿越煤矿采动影响区的

[1]

情况不可避免。位于煤矿采动影响区的塔基受到采空区地表移动变形的影响,铁塔对不均匀沉降和地表倾斜很敏感,其稳定性将直接关系到电网的安全性,采取的处理措施又直接影响工程投资造价。因此,客观分析和评价位于煤矿采动影响区的塔基的稳定性显得特别重要。本文以某特高压输电线路方案压覆煤矿采动影响区为例,开展采空区铁塔地基稳定性评价,分析煤矿采动影响区对输电线路的影响,为输电线路铁塔的安全运行提供技术依据。

可采煤层自上而下共三层,分别为山西组2上号、2下号、太原组10号,煤层倾角16~25°,其特征见表1。

该矿采用联合布置开采2上号和2下号煤层,后期延深开采10号煤层。其中2上、2下号煤层划分为3个采区,分别为一采区、二采区和三采区;10号煤层划分为4个采区,分别为四采区、五采区、六采区和七采区。采区接替顺序为一采区→二采区→三采区→四采区→五采区→六采区→七采区。开采顺序采用先易后难、由近及远、自上而下的原则。

3 路径区煤层采区分布及开采现状

根据现场踏勘,并结合储量报告2上号和2下号煤层采掘工程平面图,路径通道的采掘面布置、采掘时间、及未采掘区域见表2和表3,图1和图2。

路径经过2上、2下号煤层的一采区、二采区,10号煤的四采区、五采区,目前正在位于二采区的2上05采掘面开采。路径区自上而下可采煤层共三层,分别为山西组2上号、2下号、太原组10号,除一采区的2上煤层全部采完外,一采区的2下煤层、二采区的2上和2下煤层均未采完,且10号煤层未开始开采。

1 工程概况

某特高压输电线路方案设计路径由西北向东南穿越山西西南河东煤田某煤矿走线,压覆矿权范围长度约1.6km,设计路径长度约2.9km。路径方案有3基铁塔位于煤矿内部,编号分别为N2、N3、N4;有3基铁塔位于煤矿范围外,编号分别为N1、N5、N6。

2 矿区地质条件和基本特征概述 2.1 矿区地质条件概述

路径区域上位于晋西黄土高原南端,属典型的低中山黄土地貌。地层由老至新依次为奥陶系中统峰峰组,石炭系中统本溪组、上统太原组,二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、石千峰组,三叠系下统刘家沟组,新近系及第四系。岩性主要为泥岩、粉砂岩、灰岩、以及上覆黄土。地质构造总体形成走向北北东向、北西倾斜的单斜构造。矿区范围无常年性河流;地下水主要为裂隙水。

4 预计塔位处于采动影响区的地段及采深采厚比4.1 矿界内的塔位分析

N2塔位于二采区2上煤层计采区、二采区2下02采掘

面的边缘,受到2上、2下、和10号煤层共3层煤的开采影响,属未来采动影响区,根据邻近的钻孔BL1101的资料,

建煤层采深采厚比约为134~144(表4)。根据第8.1.3条[2],

议采用增加地脚螺栓外露长度、钢筋混凝土板式基础、并设置防护大板的措施。

N3、N4塔位于二采区2下未开采面的边缘,属于2下未采掘面形成的移动盆地的影响边缘区,受到2层煤(2下和10号)的开采影响,属2上煤层的老采动影响区、2下和10号煤层的未来采动影响区,2下煤层的开采可能引起上部2上煤层老采动影响区的复活,变为现采动影响区。二采区

2.2 矿区基本特征概述

该煤矿采用长壁式综采采煤法,一次性采全高,全部垮落法管理顶板,采掘面宽度一般为130m~150m,长度500m~1000km,工作面的回采率95%。

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中国新技术新产品2021 NO.11(上)生 产 与 安 全 技 术

自航泥驳外抛航行过程中将与进出厦门湾船舶形成连续的交叉和对遇局面,增大船舶碰撞风险。从疏浚区运至东碇临时海洋倾倒区,将使用招银航道和厦门港主航道。其对周围航路的影响主要表现在:1)运泥船进出招银航道和厦门港主航道,与在航道内正常航行的船舶产生一定的相互影响和干扰。2)招银航道与厦门港主航道交汇处通航船舶密度大,交通流较复杂,风险较高。3)根据有关资料测算,该工程每月最多增加约120艘次(日均4艘次)的交通量,约为2020年进出厦门湾水域船舶总量(日均220艘次)的1.8%。因此,该工程增加的运泥船舶交通流相对较小。

险。

因此鳗鱼苗季节时,在该施工过程中将注意防止与渔船发生碰撞的风险,施工过程中将要求施工船舶船员加强瞭望,谨慎驾驶和施工。

4 通航安全保障措施

对通航环境产生的影响进行分析,疏浚施工期间挖泥船和泥驳船将占用码头泊位、临时性占用航道,泥驳船靠离挖泥船、往返卸泥时将对回旋水域、航道及过往船舶造成影响。根据疏浚施工的不同情况,采取不同的安全保障措施,如下所述。

3.5 施工与非运输船舶的相互影响分析

根据有关统计数据分析,进出招银航道水域的船舶数量较大,2020年全年的流量统计中,非运输船舶均占比80%以上,说明招银航道水域非运输船舶数量较大。

根据调研,该部分交通流主要为进出石码港区的非运输船舶(含B类船舶),这些非运输船舶多有不良航行习惯,如无序航行、雾中冒险航行、出海或返航时往往结成编队、驾驶室无人值班或不安排合适人员值班、号灯号型显示不规范等。

该类船舶多从该工程疏浚区附近通过且距离较近,将可能对该工程施工造成一定的影响或干扰,须引起高度重视。

4.1 对附近航道的安全保障措施

对附近航道采取的安全保障措施如下:1)施工船舶决不擅自改变施工作业区范围,承诺不在划定施工区以外水域施工。确需改变,按程序报请相关部门批准。2)建立与海事、港口、码头业主以及招银航道二期工程施工单位共同参与的沟通协调机制,建立微信群,每天定时进行会商(互通第二天施工内容及码头靠泊计划等),及时掌握船舶进出港信息,合理掌握航道使用空窗期,抓紧时间完成与航道区附近的回旋水域疏浚施工。3)为尽量减少抓斗船施工对通航的影响,采用抓斗船施工,应由业主组织协调海事、港口及南侧码头等相关单位,取得南侧码头和VTS同意才能施工。4)抓斗船施工时,优化施工工艺,合理控制锚缆长度。如有船舶通过时,将抓斗船移向外侧,并松下航道侧锚链至泥面。必要时,抓斗船提前撤出航道通航水域,避免对通航船舶的影响。5)抓斗船施工时,安排1艘警戒船进行警戒值班,并充分发挥警戒船的警戒作用,24小时守听VHF08/VHF16频道,保持AIS正常开启,服从厦门VTS中心的统一调度和组织,加强与周围船舶的沟通协调,及时引导过往船舶的安全通航。6)加强对施工船舶的监督管理,施工船舶严格按照《1972年国际海上避碰规则》和《沿海港口信号规定》显示正确的号灯和号型。

3.6 施工对附近锚地的影响分析

疏浚区北侧有厦门港5#锚地和7#锚地,最近距离分别为350m和370m。从相对位置看,相互间不存在影响。

但是,施工船舶在施工作业或进出招银航道时,可能与进出5#锚地或7#锚地的船舶产生相互影响或干扰。施工船舶需密切注意进出5#锚地或7#锚地的船舶,避免与进出锚地船舶产生相互影响或干扰。

3.7 施工对助航标志的影响分析

405#、407#和409#灯浮分别距离疏浚区较近,因此,该工程施工作业、施工船舶布设以及施工船夜间照明可能会影响到上述灯浮效能的发挥甚至对航标造成损坏。

4.2 对附近泊位的安全保障措施

对附近泊位采取的安全保障措施如下:1)加强与南侧招银港区泊位调度之间的联系,建立微信群用于实时发布最新动态,指定专人联系并明确联系方式加强沟通,准确掌握这些泊位船舶靠离泊时间,合理安排施工作业计划,尽量做到边通航边施工。2)抓斗船施工时,将根据船舶进出港调度计划,尽量安排南侧码头无船舶靠离泊作业时段进行施工,如确有船要靠离泊作业,将提前2.5小时安排抓斗船撤到航道外,以保证航道和回旋水域的清爽。3)服从厦门VTS中心的统一调度和组织,必要时停止施工作业,让出航道,尽量减少对附近泊位的影响。

3.8 施工船舶的自身安全分析

泥驳船配合抓斗船施工,泥驳船靠近抓斗船时应注意远离其锚链区以免钩挂锚链。该工程采用1500m3及2000m3以上的泥驳船从事淤泥运输,相对风浪较大的台湾海峡,应选择与风浪条件相适应的泥驳船。泥驳船航行时须在规定风浪环境下航行,以保障安全。

该工程拟投入的施工船舶均远小于厦门港主航道和招银航道等级,现状航道尺度及水深均能够满足施工船舶全潮航行要求且有较大富余量。

4.3 对厦漳客运航线的安全保障措施

对厦漳客运航线采取的安全保障措施如下:1)提前登陆漳州港客运码头网站、厦门港口管理局网站或(http://chuan.114huoche8.com)查询厦漳客轮时刻表,严格执行避开厦漳客船航行时间段进行施工。2)施工船航经厦漳客

3.9 施工船舶与渔船间的相互影响分析

鳗鱼苗季节,在港区所在水域及其附近水域经常有渔船进行捕捞养殖作业,时常发生小船穿越航道及回旋水域现象。对进出港船舶造成一定的影响,存在商渔船碰撞危

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