超高层框剪结构矿井主井塔主体爬模施工专项方案(附示意图、液压爬模计算书).doc

中煤第六十八工程有限公司 专项施工方案项目名称： 葫芦素矿井主井井塔 专项名称： 主体爬模施工专项方案 文件编号： 开始实施日期： 2013年 5月5日 中煤第六十八工程有限公司葫芦素项目部目 录1工程概况22编制依据23总体施工布置24液压自动爬模的主要结构性能35模板体系96施工测量方法107爬模架体结构设计计算108施工进度及人员安排119确保爬模施工质量的措施1210安全保证措施1311液压爬模计算书161工程概况主井井塔结构形式为框架剪力墙结构，建筑高度100.45m，内有9层平台，其中77.78m为绞车大厅，一层施工期间层高达到24m。主体混凝土强度等级为c40。外模采用爬摸施工，内模采用大模板倒模施工，筏板基础施工完毕后，计划模板爬升从-6m开始进行，采用14组爬模，爬升高度大约为106.45m。2编制依据1)混凝土质量控制标准 gb50164-922)混凝土结构工程质量验收规范 gb50204-20023)钢结构设计规范 gb50017-20034)液压爬升模板工程技术规程 jgj195-20105)液压爬模提升机 q/321088jpa-001-20056)建筑施工高处作业及安全技术规范 jgj80-917) 建筑结构施工图纸8）组合钢模板技术规范 gb50214-20019）施工现场临时用电安全技术规范 jgj46-2005 10）建筑施工扣件钢管脚手架安全技术规程jgj130-201111）建筑工程大模板技术规程 jgj74-20033总体施工布置1) 本工程从-6.000m（即基础底板上标示)开始至井塔顶100.15m，塔壁内外模板全部使用全钢大模板支设。2）液压爬模从-3.700m开始安装，700往上即为正常爬升阶段。3) 塔壁外模采用液压爬模，内模为倒模。4) 本工程共布置28组机位，14组爬模（见平面）,4个液压站，每个站通过无线遥控和手动操作可控制一面墙34组模板的爬升，共计爬升37次。每次爬升均不超过3m，各层水平结构施工时该大模板作为梁板外模暂不拆除。4液压自动爬模的主要结构性能1）爬升原理：以达到一定强度（10mpa以上）的剪力墙做为承载体，利用自身的液压顶升系统和上下两个防坠爬升器分别提升导轨和架体（模板与架体相对固定），实现架体与导轨的互爬；利用后移装置实现模板的水平进退。操作简便灵活，爬升安全平稳，速度快，模板定位精度高，施工过程中无需其他起重设备。2）施工流程：混凝土浇筑完后拆模后移安装附墙装置提升导轨爬升架体绑扎钢筋模板清理刷脱模剂埋件固定模板上合模浇筑混凝土 具体流程如下：（1） 基础底板硂浇筑完，搭设钢筋和模板的操作架体绑扎墙柱钢筋和预留预埋。（2） 模板安装：首次支设高度为3700mm，下部700mm采用木胶板。上部3000mm采用86全钢模板：安装钢模板前必须将水平支撑杆找平、模板找正和垂直。加固采用常规方法。（3） 浇筑第一层塔壁硂，并继续搭设操作架体。（4） 墙柱钢筋绑扎至0.700m以上，并预留预埋。（5） 拆除底层模板，支设第二层模板（仅3米高），方法同前。（6） 完成第二层硂浇筑后，拆出大模板，进行挂件、爬轨和爬架安装。（7） 安装及液压调试完成后，将大模板吊装到爬架上，并与爬架及移动小车连接，搭设上下操作平台和钢板安全网。（8） 绑扎墙柱钢筋，预留预埋。（9）合模时，先用调节支腿将模板调直，然后移动行走小车，将模板底端靠紧墙体，插上小车锁定板。（10）模板的竖向垂直度靠支模体系的调节丝杠来调节。（11）高低调节装置调节模板竖向位置的偏差。（12）当进行模板的横向调解时，可将模板钩头拴松开，再借助最下端的横背楞来调节模板水平方向的位置，调节完毕后，再将模板钩头拴拧紧，进行最终加固。（13）浇筑硂，绑扎墙柱钢筋，预留预埋。（14）拆模时，先调节斜撑使大模上端与硂脱离，再移动行走小车，将模板退出，模板最大可退出550mm，此时可利用模板与墙体间的空隙清理模板。（15）模板退出后，将最下层挂件（共三层）拆除并安装到最上层，然后操作液压泵把爬轨提升3m高，到位后插上安全销，再次操作液压泵将整个架体和模板顶开至下一个工作面，再次重复（9）（12）步骤，即完成一次爬升。3）爬模主要性能指标及参数 （1）架体系统 a：架体支撑跨度为5m（即同一大模板两机位间距，特殊 情况除外） b：架体总高度：11.5m c：操作平台：5层，上部两层为钢筋，硂操作台；中间层为模板操作层；下部两层为爬模操作层。 （2）液压爬升系统： 油缸型号：xy216qrh100655m500xhr 额定压力：16mpa 液压泵流量：23l/min 油缸行程：500mm 油缸额定提升力：推力10t 拉力6t 油缸同步误差： 3% 爬升速度：0.05m/s （3）承载能力 a：自重每米0.48吨 b：施工荷载每米0.2吨 c：主平台在施工状态下设计承载16.8吨 d：爬升状态下设计承载15吨（4）架体主要构件截面（其余构件见计算书） （5）架体安全防护a. 相邻爬升平台分段处使用翻板，方便人员通行和防护；b. 所有平台临边防护使用钢管栏杆；c. 外墙爬模架体外侧面使用钢筋安全网，由上至下全部封闭防护。d. 爬模平台与墙体之间使用两道翻板封闭，以防坠物。e. 上下防坠爬升器具有自锁功能，既是爬升器，又是防坠器。5模板体系1) 模板选择根据墙体结构自身的质量需要，结合爬模工艺特点，本工程选择目前国内广泛使用，性能结构安全可靠的86体系全钢组合大模板。该系列模板可定型化，模数化，模板刚度好，面板平整光滑，周转使用次数较多，满足本工程一次组装，使用到顶的要求。86体系全钢大模板，由平模、阴角模、阳角模、钢背楞、穿墙螺栓、铸钢螺母、钢垫片等组成。本工程模板按3050设计。各层施工时，模板下包50。在爬模施工范围内，墙体钢模板满配。在墙体厚度变化时，只要调整角部模板即可，其余大面积的模板无需变动。墙体模板模板面板采用6mm厚钢板加工制作，板面尺寸主要由6015,6012组成模板横背楞采用8#槽钢和8*10,8*6两种扁铁组成模板竖背楞采用2根12#槽钢，间距约1.5mm对拉螺栓采用24全距型螺距，每道竖背楞上三道2) 阴、阳角模：专门设计的阳角模和阴角模将起到两个作用：确保转角部位的结构外观质量、保证阴角部位的形状。3) 穿墙螺栓模板穿墙螺栓孔眼为24，穿墙螺栓采用t24冷挤压满丝扣螺栓，用铸钢蝶形螺母和100*100铸钢垫片收紧。爬模施工穿墙螺栓后穿，合模后采用30的pvc管先套入t24螺栓后一起穿墙，拆模时，将t24螺栓取出，pvc管留在孔内，外露部分去除掉。6施工测量方法爬模工程的施工精度主要控制垂直度、水平度、标高、轴线和门窗洞口的几何尺寸等。高层垂直度的测量采用激光经纬仪、垂准仪和激光水平仪。在本工程四个大阴角处设置四个轴线控制点，利用红外线激光垂直仪向上投点来控制模板的垂直度，并在核心筒四个面设置四条门窗洞控制线，来控制门窗洞的偏位。每层做好施工测量记录，随时校正垂直度及门窗洞、轴线的误差。7爬模架体结构设计计算本方案计算，按爬模机位间距6米，主平台承载20t取值，均超过实际使用状态；风载荷按建筑物高度200米、该地区百年一遇取值。详细计算见计算书。8施工进度及人员安排 1）工期安排：从垫层至主体封顶，有效工期150天，主要节点控制如下：部位天数日期基础94月17日至4月25日-0.2m以下包括回填土 194月26日至5月9日-0.27.48m墙柱85月10日至5月20日7.48m13.2m墙柱55月22日至5月26日13.2m18.48m墙柱55月27日至6月2日18.48m平台135月29日至6月10日18.5米至24.5米46月11日至6月14日24.5m平台46月14日至6月17日24.5米至32.98米46月18日至6月21日33m平台76月20日至6月28日32.98米至37.48米46月29日至7月2日37.48m平台47月3日至7月6日37.5米至47.48米57月7日至7月11日47.48m平台57月12日至7月16日47.48米至56.48米67月17日至7月22日56.48m平台77月23日至7月29日56.48米至62.05米37月30日至8月1日62.05m平台梁板98月2日至8月9日62.05米至69.78米58月10日至9月14日69.78米平台78月15日至8月22日69.78米至77.78米58月23日至8月27日77.78米平台208月26日至9月14日77.8米至87.9米78月15日至9月21日87.9米至90.53米59月22日至9月26日90.5米至96.53米59月27日至10月3日女儿墙610月4日至10月9日 2）人员安排：木工：45人 钢筋工：40人 砼：24人其它：10人 3）工期保证措施（1）采用商品混凝土，40米以下用汽车泵泵送，以上采用地泵和塔吊，昼夜连续施工。梁板等水平结构可掺加早强剂。（2）大直径钢筋的水平和竖向连接可采用机械连接，上部水平结构尽量采取预留和预埋的方式进行二次施工，部分梁柱钢筋也可采取先预制再吊装就位的方式施工。（3）模板施工除采用大模板和液压爬架及水平结构二次施工外，还配置部分异型和洞口全钢模板配合使用。水平结构还可采用快拆体系。（4）除采取以上技术措施外；还要严格按照项目部要求，合理配备各工种人员，在条件具备的情况下保证连续施工，并制定有效的奖罚制度和保勤措施。9确保爬模施工质量的措施1）严格按照相关施工验收规范操作施工。2）采用全钢大模板与其配套阴阳角模、洞口模板、异型模板，不仅能提高工效，保证工期，还能有效的防止模板的胀、跑、漏等质量通病的发生，使该部位达到清水混凝土的效果。在水平结构与塔壁同步施工的部位，梁底与板底的塔壁内模施工， 虽然采取的是常规施工，但对模板的接头，平整与加固作为重点的验收和检查。3）混凝土严格分层浇注、分层振捣，并注意变换浇注方向，即从中间向两端，从两端向中间交错进行。4）模板清理采取划分区段，定员定岗，从下到上、一包到顶，做到层层涂刷隔离剂，并由专业工长进行检查。每隔5至8层进行一次大清理。5）加强测量观测，每层提供2次垂直偏差观测成果，即混凝土浇注前和混凝土浇注后。如果有偏差，可在上层模板紧固前按纠偏措施进行校正。6）各工种和班组均设兼职质检员，每道工序先自查再互查，并不定期组织讲评分析会。10安全保证措施严格按照项目部要求进行安全防护和文明施工，并配置专人进行日常维护和清理。 1）爬升机构的安全保护 液压爬架的爬升机构，主要由带有爬升踏步块和导向板的h型导轨与附着其上的上下爬升箱和液压油缸等组成，并通过上爬升箱上端的连接轴与爬架的竖向主承力架连成为整体。上下爬升箱内均设有能够自动导向的凸轮摆块（人字形摆块或承力块）和联动式导向轮。 导轨或架体爬升时，启动油泵，通过油缸的伸缩，上下爬升箱内的凸轮摆块和导向轮就自动沿着h型导轨表面的导向板和踏步块变换方向、自动导向、自动复位与自动锁定，从而达到架体的爬升。 爬升箱中的凸轮摆块能够自动导向与复位，在实际升降过程中始终有一个爬升箱内的承力块交替地支撑在导轨踏步块上，实质上它既是升降机构也是防坠机构。 2）钢绞线锚夹具式的防坠装置 防坠装置上端的固定端，安装在导轨的上端部；防坠装置的锁紧端，安装在主承力架的主梁u形挂座上；预应力钢绞线一端锚固在防坠装置上端的固定端内，另一端从防坠装置下端的锁紧端（紧固端）内穿过。在架体处于静止状态时即施工作业的工况下，要旋紧紧固端的螺母使紧固端内的钢铰线夹片与钢铰线处于锁紧状态；当导轨爬升到位后开始爬升架体，架体在爬升过程中，紧固端的螺母处于松驰状态，当出现架体下坠即架体原本是在上升过程中而突然相对于导轨而下降（下坠）时，锁紧端内的弹簧会自动推动钢铰线夹片并将楔紧，从而使架体立刻停止其下坠而达到防坠落的目的，如图所示。3）架体与墙体的防护及架体间的防护 在爬架水平梁架上绑小横杆，在小横杆上铺设脚手板，通过小横杆控制脚手板离墙的防护距离，要求脚手板离混凝土墙面的距离均应小于100mm。 各独立的架体在搭设的过程中留有100mm的空隙，以保证单独架体的爬升。为安全防护，在相离架体的空隙处铺设翻板，当架体爬升时将翻板翻开，架体爬升到位后，应立即将翻板铺好，并用安全网将各独立架体连接好。4）爬架各操作平台的连接在铺设架体各平台时，在每个单独独立的架体水平位置中间留700700mm的洞，用钢管向下层平台搭设梯子，将各平台连接，使架体上下有一个通道，在各平台洞口处用翻板将洞口封好。11液压爬模计算书11.1编制计算书遵守的规范和规程：建筑结构荷载规范 （gb 50009-2001）钢结构设计规范 （gbj 50017-2003）混凝土结构设计规范 （gb 50010-2002）混凝土结构工程施工质量验收规范（gb 50204-2002）建筑施工计算手册 江正荣 编著 钢结构工程施工质量验收规范 （gb 50205-2001）11.2爬模组成:爬模由预埋件、附墙装置、导轨、支架、模板及液压动力装置组成。11.3计算参数：1. 塔肢内外墙液压自爬模各操作平台的设计施工荷载为:模板,浇筑,钢筋绑扎工作平台最大允许承载 3kn/m (沿结构水平方向)爬升装置工作平台最大允许承载 0.75kn/m(沿结构水平方向)模板后移及倾斜操作主平台最大允许承载 1.5kn/m(沿结构水平方向)2. 除与结构连接的关键部件外，其它钢结构剪力设计值为：fv=125kn; 拉力设计值为：f=215kn;3. 爬模的每件液压缸的推力为100kn (即10t)。4. 自爬模爬升时，结构砼抗压强度不低于10mpa。5. 假定模板,浇筑,钢筋绑扎工作平台宽度为1.5米，则施工荷载为4.5kn。6. 假定爬升装置工作平台宽度为2.2米，则施工荷载为1.65kn。7. 假定模板后移及倾斜操作主平台宽度为3.0米，则施工荷载为4.5kn。8. 假定分配到单位机位的模板宽度为6米，高度为3米，则模板面积为18平米。9. 假定分配到单位机位的模板自重为18kn。10. 假定最大风荷载为2.5kn/平米，作用在模板表面，侧沿模板高度方向风荷载为2.53=7.5kn/米。11. 假定单个机位系统总重为50kn，含支架、平台、跳板、液压设备及工具。11.4用计算软件sap2000对架体进行受力分析： 1. 支架稳定性验算确定支架计算简图:按以上计算参数取值，通过计算软件sap2000绘制轴力、弯矩、剪力和约束反力如下：轴力图 弯矩图剪力图 约束反力图各杆件的轴力、弯矩、剪力见下表:杆件号轴力kn弯矩kn.m剪力kn备注1-289.7638.9094.102-3161.6822.5343.123-4-147.71001-4119.4293.0437.491-5164.9254.1493.506-898.4835.9826.487-8-137.56007-9-7.5033.8530.78注：显然，若以上杆件满足要求，其它杆件必定满足要求，故可不作分析。约束反力：v=93.50knn=164.92knr2=124.42kn因受拉杆件远远满足要求，只需对受压杆件进行失稳验算， 3-4、7-8、7-9为受压杆，对3-4、7-8进行稳定性验算，7-9轴力很小，不作计算。分板结果如下图：杆件号内力规格截面积mm2长细比稳定系数应力值3-4-147.71160x5.02419.03550.83373.317-8-137.56114x5.01712.17500.85693.86各杆件轴向应力均小于强度设计值f=215mm2 故满足要求。1-4 杆件最大剪应力：=37.491000/7248=5.18(n/mm2)1-4 杆件受弯最大应力：=m/w=(93.041000000)/ 467510=199.02(n/mm2) (/125)2+ (/215)21/2=0.9271 符合要求.6-8 杆件与模板紧贴在一起，6-8杆件的弯矩实际上可认为由模板承担，因模板刚度很大，完全可不记其变形，故6-8 杆件符合要求。11.5埋件、重要构件和焊缝计算： 1. 单个受力螺栓设计抗剪100kn，抗拉150kn，验算时，只需验算结果小于设计值就可。2. 单个埋件的抗拔力计算：根据建筑施工计算手册,按锚板锚固锥体破坏计算埋件的锚固强度如下:假定埋件到基础边缘有足够的距离，锚板螺栓在轴向力f作用下，螺栓及其周围的混凝土以圆锥台形从基础中拔出破坏（见右图）。分析可知,沿破裂面作用有切向应力s和法向应力s,由力系平衡条件可得： f=a(s sin+s cos)由试验得：当b/h在0.191.9时，=45，f=0.0203 fc, 代入式中得： f=(20.0203/sin45)fc (/2)h2ctg45+bh=0.1 fc (0.9h2+bh)式中 fc混凝土抗压强度设计值（15n/mm2）; h破坏锥体高度（通常与锚固深度相同）（500mm）; b锚板边长（150mm）.所以f=0.1 fc (0.9h2+bh) =0.115*(0.95002+150500) =450(kn)埋件的抗拔力为f=450kn 150 kn, 故满足要求。3. 锚板处砼的局部受压抗压力计算：根据混凝土结构设计规范局部受压承载力计算：fl1.35cl fc alnl=ab/al 式中 fl局部受压面上的作用的局部荷载或局部压力设计值；（kn）fc 混凝土轴心抗压强度设计值；（15n/mm2）c混凝土强度影响系数；（查值为0.94）l混凝土局部受压时的强度提高系数；（2）al 混凝土局部受压面积；（mm2）aln混凝土局部受压净面积；（150150mm2）ab局部受压计算底面积；（mm2）所以：fl1.35cl fc aln =1.350.9421522500 =856.58kn150 kn, 故满足要求。4. 受力螺栓的抗剪力和抗拉力的计算： 材料：45号钢 调质处理 rc25-30受力螺栓为m36螺纹，计算内径为:d=32mm；截面面积为：a=d2/4=803.84mm2;单个机位为双埋件，单个埋件的设计剪力为：fv=50kn; 设计拉力为：f=75kn; 受力螺栓的抗压、抗拉、抗弯强度查表可知：抗拉屈服强度f=640n/mm2，抗剪强度为：fv=320 n/mm2. 根据计算手册拉弯构件计算式计算： .抗剪验算： =fv /a=100103/803.84=124.4n/mm2 fv=348 n/mm2,故满足要求。.抗拉验算： =f/a=150103/803.84=186.6n/mm2100 kn, 满足要求。6. 导轨梯档的抗剪力计算： 根据图纸，单个梯档的焊缝长度为320mm,焊高为8mm,故焊缝的断面面积为：a=3208=2560mm2查计算手册可知：材料q235钢的焊缝抗剪强度为125n/mm2所以梯档承载力为：fv=1252560=320kn 100kn 故满足要求。7. 承重插销的抗剪力计算：承重插销设计承载200kn。根据图纸可知承重插销的断面尺寸为：a=3.1417.517.5=962mm2由五金手册可查材料q235钢的抗拉屈服强度值为215n/mm2，所以抗剪强度为：fv = fc0.58=124.7n/mm2因为抗剪面为两个，所以承重插销的承载力为：fv=2962124.7=240kn 200kn 故承重插销满足设计要求。8. 维萨板变形验算：混凝土作用于模板的侧压力，根据测定，随混凝土的浇筑高度而增加，当浇筑高度达到某一临界时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即为新浇筑混凝土的最大侧压力。侧压力达到最大值的浇筑高度为混凝土的有效压头。通过理论和实践，可按下列二式计算，并取其最小值：f=0.22ct012v1/2f=ch式中 f-新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kn/m2） c-混凝土的重力密度（kn/m3）取25 kn/m3 t0-新浇混凝土的初凝时间（h）,可按实测确定。当缺乏实验资料时，可采用t=200/(t+15)计算；t=200/(25+15)=5t-混凝土的温度（）取