气膜球形仓 效益分析

 社会效益

气膜钢筋混凝土穹顶储仓的设计与应用，缩短了同类储仓施工时间，球仓结构占地面积小、储煤量较大，煤炭的储存与输出都比较畅通，结构受力性能良好，抗震性好等特点，和传统的筒仓相比，节省材料，施工速度较快，减少了成本支出，提高了工作效率，球仓施工技术增强了企业的竞争力，使企业在竞争中处于有利地位，球仓能够有效的防止粉尘污染，有利于环境的保护，减少了煤炭资源的浪费，球仓安全度高，技术经济和社会效益都比较好。 

经济效益

气膜钢筋混凝土穹顶储仓更适合大直径储仓建造，传统筒仓建造直径有限，而且建造费用和球仓相比较高，表 4-5 为球仓和筒仓技术经济指标的比较。

 球仓和筒仓技术经济指标

Table4-5 Technical and economic indicators of the ball and silo

参数             球形仓           球形仓                筒仓

        储煤能力（t）       100000            200000              32000

直径（m）          73m              92m                30m

高度（m）          36.5m             46m               42.3m

结构形式    气膜钢筋混凝土穹顶  气膜钢筋混凝土穹顶 单平台刚性滑模筒仓

土建费用（万元）   约 7500 万元      约 16000 万元      约 2800 万元

每吨费用（元/t）       750               800                875

20 世纪50年代初期，储仓结构的优势开始受到人们的关注，储仓结构开始迅速发展，最初的储仓形式主要由原始煤堆、储煤场散堆的储存形式组成，在各式各样的储仓结构形式当中，方仓约占 60%～65%，圆仓约占 20%～25%，滑坡仓约占 10%～15%，其它形式的储仓占 2%～3%。20 世纪50年代后期，圆形储仓结构形式开始被广大企业采用，圆形筒仓结构的主要优点有占地面积小、储煤量较大，煤炭的储存与输出都比较畅通，结构受力性能良好，抗震性好等特点，传统的筒仓多采用滑模施工，筒仓能够有效的防止粉尘污染，有利于环境的保护，减少了煤炭资源的浪费，但仓顶为钢筋混凝泥土锥壳结构的大直径筒仓，锥壳施工时的模板支撑问题一直是传统筒仓施工的难点和重点；传统的筒仓对滑模平台要求较高，耗钢量大，技术难度高，有待进一步完善。

气膜钢筋混凝土穹顶储仓是在20世纪50年代刚刚发展起来的一种新型结构形式，这种结构能够在比较大的跨度上得到很好的应用。对建造材料和机械要求比较高，但随着社会的不断进步，技术的不断发展，材料和机械设备的不断提高，使得这种结构能够合理、高效的进行建造，这种结构的优势很快得到体现。气膜钢筋混凝土穹顶储仓以柔软织物为外膜，建造初期由鼓风机对气膜进行充气，由气压充当脚手架，充气完毕之后依次在膜内喷涂聚氨酯泡沫充当结构的保温层，绑扎结构钢筋和喷射混凝土交替进行，最终形成满足工程需求的球壳结构。

气膜钢筋混凝土穹顶储仓适用于大直径的储仓结构，在相同的建筑面积下，球形结构拥有着最大的容积率，球形结构的空间利用率最高；气膜钢筋混凝土穹顶储仓受力性能良好，拥有着良好的抗风、保温效果，并且外形美观，在建筑结构当中属于比较新型的结构形式。球仓建造成本相对于传统的筒仓比较低，球仓整体性能良好，节省了不必要的钢材。建造完成之后，原煤的装卸通用性能良好，可以完全采用筒仓的各种机械设备，减少了浪费，并且能够有效的防止材料自然现象的发生。在施工作业的过程当中应当将人煤分开，这样也能保证施工人员的安全。

内蒙古葫芦素选煤厂储煤仓结构采用了美国DOME TECH公司充气膜施工技术，球仓在建筑面积上比传统的条形煤场节约土地资源，从可持续发展的角度来讲，对气膜球仓研究具有深远意义。另外，球仓工艺属于新型工艺，大部分的施工技术需要从美国引进，目前在我国还没有形成完成的施工工法，这将会很大程度上限制这种结构在我国的发展，中国国内的气膜钢筋混凝土穹顶储仓施工工法对我国储仓行业发展有着深远的意义。

1.2气膜钢筋混凝土穹顶储仓施工技术国内研究现状

传统的钢筋混凝土筒仓结构采用滑模施工，这种结构属于特种工程结构，在我国的煤炭、电力、储仓行业应用比较广泛，气膜钢筋混凝土穹顶储仓形式复杂，对结构施工的难度和技术水平要求较高。近些年来随着社会的不断发展，材料、技术水平的不断提高，工作环境也越来越复杂，这就对筒仓的设计和研究提出了更高的要求，气膜钢筋混凝土穹顶储仓是类似于传统筒仓的一种结构，这种新型的施工技术从美国刚刚引进，在我国储仓建设当中刚刚开始应用，因为这种结构有着很多传统筒仓无法比拟的优点，因此在我国煤炭行业有

着广阔的发展前景。

大唐清苑热电储煤岛球仓结构是我国国内首次采用的气膜钢筋混凝土结构形式，图 1-4 为大唐清苑储煤岛球壳现场施工情况。工程总共建造了两座球形钢筋混凝土储煤仓，这两座球形储煤仓的顺利建造完成标着我国储煤仓技术开辟了新的领域，同时，本项目也是首次采用钢筋混凝土薄壳结构形式与多条缝式煤槽相结合的储煤设施，在基础完成施工后，在基础上固定气膜，并向气膜内充气，最终完成结构的施工。

1.3 气膜展开

气膜底口半径为 27m，2.25m 以上结构采用气膜施工，气膜总重约 15t，未展开之前长 6m，宽 2.5m，是由聚氨酯纤维制作而成的，可耐拉力为 80kg/㎡，图 3-5 为气膜展开的初始状态。本球仓由于直径较大，所以对气膜耐拉力要求比较高。气膜由装载机或叉车运送至工作面，放置在出口的位置，由吊车将气膜由货架内吊至开口处放置，将绳索部分靠向基础内侧。

图 3-5 气膜展开初始状态

Fig.3-5 The gas film on the initial state

对环墙进行验收，包括环基顶标高，环墙混凝土强度、预埋螺栓中心标高及间距，环墙周长、半径偏差等，各项指标均满足混凝土施工质量验收规范之后，开始展膜。由于气膜材质及厚度较薄，在气膜展开的过程当中，为避免气膜因不均匀受力发生破坏，所有施工人员必须紧密配合，步调一致，覆盖的过程由仓体中心向周围逐渐覆盖，顺时针或者逆时针进行，气膜折叠，先以球仓直径为基线进行折叠，平面呈“拱形”，然后以“拱形”平面的中心线为基线各边宽出 2～3m，各侧依次由内至外进行折叠，最后由仓顶向仓部卷叠，成为折叠好的气膜，气膜展开后表面积较大，展开过程中需要的人数较多，操作人员不少于 50 人，对直径大于 30m 以上的，应不少于 60 人，操作人员平面站成同一条线，间距 2～3m 抓住气膜表面，统一口令，逐渐将气膜展开，图 3-6 为气膜现场展开。

图 3-6 气膜展开

Fig.3-6 The film begin

在气膜展开的过程当中，应使用呈柔性的吊具进行吊装，为防止划损气膜表面，操作人员需要全数对吊点、锁具部位进行检查，防止绳索断开碰到工作人员，造成伤亡事故，在气膜展开过程当中，需要准备两台鼓风机，适当在气膜内鼓如空气，有利于气膜的展开，如果向一个方向无法打开“折扇”，翻转剩余的折叠处，然后向相反方向展开，及时收听天气预报，禁止在有雷雨天气的环境下施工。