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贾强强摘要滑升模板(简称滑模)施工,是一种现浇混凝土工程的连续成型施工工艺。液压滑模施工方法就是按照施工对象的平面形状,预先将滑模装置安装就位,随着在模板内不断地绑扎钢筋和分层浇筑混凝土,利用液压提升设备将滑模装置滑离地面并使其不断地向上滑升,直至需要的高度为止。关键词滇东电厂 灰库 滑模 工艺应用 改进概述 滇东电厂4600MW新建工程1、2炉灰库与3、4炉灰库对称布置,基础为环形基础;每个轴线上的灰库上部结构为圆形筒式结构,且每个灰库由三个筒连接在一起(见下图),滑模施工难度大。但为加快施工进度,提高工程质量,同时也为了提高技术人员及施工人员对滑升模板工艺的认识,经公司研究决定采用液压滑升模板施工。一、 液压滑升模板装置(一)、液压滑升模板装置的组成滑升模板的装置主要由模板系统、操作平台系统和液压提升系统这三部分组成(见下图)。(1)模板系统a、模板模板用于使混凝土成型,并保证其表面质量符合要求。模板主要承受混凝土的侧压力、冲击力和滑升时模板与混凝土之间的摩阻力。为确保模板具有足够的强度及刚度,统一采用3mm的钢板压轧成型、加焊角钢、扁钢肋条制成。模板的高度一般为0.9 m 1.2m,模板的宽度一般为200 mm 500mm。对于墙、柱的阴阳角处,采用同样材料制成的角模。为了减少滑升时模板与混凝土之间的摩阻力,便于脱模,模板在安装时应形成上口小、下口大的倾斜度,一般单面倾斜度为0.2%0.5%。模板二分之一高度处的净间距为结构截面的厚度。b、围圈围圈又称围檩,沿水平方向布置在模板背面,一般上、下各一道,形成闭合框,用于固定模板并带动模板滑升。围圈主要承受模板传来的侧压力、冲击力、摩阻力及模板与围圈自重,若操作平台支承在围圈上时,还承受平台自重和其上的施工荷载。为保证模板的几何形状不变,围圈要有一定的强度和刚度,其截面应根据荷载大小由计算确定。一般采用7580的角钢、810的槽钢或I10的工字钢(在滇东电厂灰库滑模施工中为确保围圈具有足够的强度及刚度统一采用10的槽钢作围圈)。上下围圈的距离视模板高度而定,一般为500mm 700mm。上围圈距模板上口不宜大于250mm,以确保模板上口刚度。当提升架的间距较大时,或操作平台直接支承在围圈上时,可在上下围圈之间加设垂直和斜向腹杆,形成桁架式围圈,以提高承载能力。模板与围圈的连接,一般是搁在围圈上或挂在围圈上。 c、提升架 提升架又称千斤顶架,由横梁和立柱组成。其作用是:固定围圈的位置,防止模板侧向变形;承受全部竖向荷载并传给千斤顶,再通过千斤顶传给支承杆;带动围圈、模板和操作平台系统一起滑升。立柱上设有支承围圈和操作平台的支托,承受它们传来的全部竖向荷载,并通过横梁传递到千斤顶及支承杆;同时立柱又承受围圈传来的水平侧压力,并以横梁作为其支座。横梁一般用槽钢制作,并采用双横梁式,刚度较好。立柱用槽钢、角钢或方形钢管制作。提升架横梁至模板顶部之间的净高度,应能满足施工操作的需要,对于配筋结构不宜小于500mm,对于无筋结构不宜小于250mm。但也不应过大,否则支承杆的自由长度增加,将影响其稳定性和承载能力。用于变截面结构的提升架,其立柱上应设有调整内外模板间距和倾斜度的装置。当采用工具式支承杆时,应在提升架横梁下设置内径比支承杆直径大2 mm5 mm的套管,其长度应到模板下缘。(2)操作平台系统a、操作平台操作平台既是施工人员绑扎钢筋、浇筑混凝土、提升模板的操作场所,又是材料、工具等的堆放场所和液压控制设备的安置台,有时还利用它架设垂直运输的机械。因此,操作平台应有足够的强度和刚度,以便能控制平台水平上升。操作平台分为内操作平台和外操作平台。内操作平台一般由承重钢桁架(或梁)、楞木和铺板组成。承重钢桁架支承在提升架的立柱上,也可通过托架支承在桁架式围圈上。外操作平台一般由外挑三角架、楞木和铺板组成。三角挑架固定在提升架的立柱上或固定在围圈上。外操作平台的外挑宽度为0.8 m 1.0m,并在其外侧设置防护栏杆和张挂安全网,以便安全操作。b、吊脚手架吊脚手架用于滑升过程中进行混凝土质量的检查、混凝土构件表面的修整和养护、模板的调整和拆卸等。内吊脚手架挂在提升架立柱和操作平台的钢桁架上,外吊脚手架挂在提升架立柱和外挑三角架上。吊脚手架的吊杆可用1618的圆钢制成。其铺板宽度一般为500 mm 800mm,每层高度2m左右。吊脚手架外侧必须设置防护栏杆,并张挂安全网到底部。 (3)液压提升系统a、支承杆支承杆又称爬杆,它既是液压千斤顶爬升的轨道,又是滑模装置的承重支柱,承受施工过程中的全部荷载。支承杆的规格与直径要与选用的千斤顶相适应,在滇东电厂灰库滑模施工中其支承杆一般采用483.5钢管。支撑杆的连接方法采用剖口焊接。焊接时,接口处倘略有偏斜或凸疤,要用手提砂轮机处理平整,使能通过千斤顶孔道。 若由于模板空滑或支承杆穿过门窗洞口等原因使脱空长度过长时,应对支承杆采取有效的加固措施。当模板处于正常滑升状态时,支承杆的允许承载力可按下式计算: 式中 F支承杆的允许承载力(kN);工作条件系数,取0.71.0,视施工操作水平、滑模平台结构情况确定,一般整体式刚性平台取0.7,分割式平台取0.8,采用工具式支承杆时取1.0;E支承杆弹性模量(kN/cm2);J支承杆截面惯性矩(cm4);K安全系数,取值应不小于2.0;Lo支承杆脱空长度,从千斤顶下卡头至混凝土上表面距离(即等于千斤顶下卡头至模板上口距离加模板的一次提升高度)(cm)。b、液压千斤顶滑模工程中所用的千斤顶为穿心式液压千斤顶,支承杆从其中心穿过。千斤顶的允许承载力,即工作起重量一般不应超过其额定起重量的二分之一。液压千斤顶系统所需的千斤顶和支承杆的最少数量可按下式计算:n=N/P式中N总竖向荷载(kN);P 单个千斤顶的计算承载力(kN),其取值为按前式求得的支承杆允许承载力P,或千斤顶的允许承载力(为千斤顶额定承载力的1/2),两者取其较小值。c、液压控制台液压控制台是液压传动系统的控制中心,主要由电动机、齿轮油泵、溢流阀、换向阀、分油器和油箱等组成。其工作过程为:电动机带动齿轮油泵运转,将油箱中的油液通过溢流阀控制压力后,经换向阀输送到分油器,然后经油管将油液输入到各千斤顶,使千斤顶沿支承杆爬升。当活塞走满行程之后,换向阀变换油液的流向,在千斤顶排油弹簧回弹作用下,油液回流到油箱。每一个工作循环,可使千斤顶爬升一个行程,历时约3 min 5min。d.油路系统油路系统是连接控制台到千斤顶的液压通路,主要由油管、管接头、分油器和截止阀等组成。为了保证各千斤顶供油均匀,控制千斤顶的升差,油路的布置采取三级并联的方式:从液压控制台通过主油管到分油器,从每个分油器经分油管到支分油器,最后再从每个支分油器经支油管到各个千斤顶。油管一般采用高压耐油橡胶管,且油管耐压力应大于油泵压力的1.5倍。截止阀又称针形阀,用于调节管路及千斤顶的液体流量,以控制千斤顶的升差,一般设置于分油器上或千斤顶与油管连接处。 (二)、液压滑升模板装置的组装滑模施工的特点之一,是将模板一次组装好,一直到施工完毕,中途一般不再变化。而且滑模构造比较复杂。因此,要求模板组装工作一定要认真、细致、严格地按照设计要求及有关操作技术规程进行。(1)、组装顺序一般按下列顺序进行:安装提升架安装围圈绑扎第一段墙板内的钢筋,安设预埋件及预留孔洞的胎膜安装模板安装内操作平台的桁架(梁)、支撑和平台铺板安装外操作平台的三角挑架、铺板、防护栏杆等安装液压千斤顶及液压设备,并进行空载试车及对油路加压排气.在液压系统试验合格后,安装支承杆并校核其垂直度待滑升施工开始后模板升至约3m左右时,安装内外吊脚手架及挂安全网。(2)滑模装置组装的允许偏差 滑模装置组装完毕,必须按下表所列的各项质量标准认真进行检查,合格后才能进行滑模施工。滑模装置组装的允许偏差见下表: 内 容 允许偏差(mm) 模板结构轴线与相应结构轴线位置 3围圈位置偏差 水平方向 3垂直方向 3提升架的垂直偏差 平面内 3平面外 2安放千斤顶的提升架横梁相对标高偏差 5考虑倾斜度后模板尺寸的偏差 上口 -1 +2千斤顶安装位置的偏差 下口 5提升架平面外 5圆模直径、方模边长的偏差 5相邻两块模板平面平整偏差 2二、 滑升模板的施工(1)、滑升模板施工基本工艺A、钢筋和预埋件a、钢筋 钢筋绑扎的速度应与混凝土浇筑及模板的滑升速度相配合。为此事先要根据工程结构每个平面浇灌层钢筋绑扎量的大小,合理安排绑扎人员并划分操作区段,使每个区段的绑扎工作能够基本同时完成,以尽量缩短绑扎时间。为保证钢筋位置准确,钢筋绑扎时,应符合下列规定:每层混凝土浇筑完毕后,在混凝土表面以上至少应有一道绑扎好的横向钢筋;竖向钢筋绑扎后,其上端应用箍筋临时固定,或在提升架上部设置钢筋定位架,定位架可采用木材或钢筋焊接而成;双层配筋的筒壁结构,双层钢筋之间绑扎后应用拉结筋定位;钢筋的弯钩均应背向模板面;应有保证钢筋保护层的措施,可在模板上口设置带钩的园钢筋进行控制。b.预埋件预埋件的留设位置与型号必须准确。可在滑模施工前,绘制出各层预埋件平面图,详细注明预埋件的标高、位置、型号及数量,以便施工中逐层留设,防止遗漏。预埋件的固定,可将其直接焊接在结构钢筋上,也可采取用短钢筋将预埋件与结构钢筋焊接或绑扎等方法连接固定,但不得突出模板表面。预埋件位置偏差不应大于20mm。模板滑出预埋件后应及时清理表面,使其外露。B、支承杆支承杆在安放时,应使相邻支承杆的接头互相错开,且在同一标高上的接头数量不超过25%。故对第一层插入千斤顶的支承杆,应加工为四种以上的不同长度,长度相差500mm以上,施工时按长度变化顺序排列。工具式支承杆的下端应套钢靴,非工具式支承杆的下端宜垫小钢板。支承杆上如有油污应及时清除干净。用于筒壁结构施工的非工具式支承杆,当千斤顶滑过后,应与横向钢筋点焊连接,焊点间距不宜大于500mm。当发生支承杆失稳,被千斤顶带起或弯曲等情况时,应立即进行加固处理。支承杆兼作结构受力钢筋时,其加固和接头处的焊接质量还应同时满足受力钢筋的有关要求。当支承杆穿过较高洞口或模板滑空时,应对支承杆进行加固。C、混凝土a、混凝土的配制用于滑模施工的混凝土,除应满足设计所规定的强度、抗渗性、耐久性等要求外,还必须满足滑模施工的特殊要求。混凝土早期强度的增长速度,必须满足模板滑升速度的要求。混凝土的出模强度宜控制在0.2 MPa0.4MPa范围内。低于这个强度值,可能出现塌落或流淌现象;高于这个强度值,可能出现拉裂,或由于摩阻力过大损坏提升设备或模板等部件。同时,在此种出模强度下,出模后的混凝土表面容易修饰,且混凝土后期强度损失较少。混凝土的凝结时间应能保证浇筑上层混凝土时,下层仍处于塑性状态。故混凝土的初凝时间宜控制在2h左右,终凝时间可视工程对象而定,一般宜控制在4 h6h。骨料:混凝土配合比及材料的选择应根据工程对象、滑升速度及施工时气温而定。薄壁结构的混凝土宜用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制。混凝土的粗骨料最大粒径不得超过结构最小厚度的1/5和钢筋最小净距的3/4。另外在颗粒级配中,可适当加大细骨料的用量,一般要求粒径在7mm以下的细骨料宜达到50%55%,粒径在0.2mm以下的细骨料宜在5%以上,以提高混凝土的工作度,减少模板滑升时的摩阻力。混凝土坍落度:为便于浇筑,滑模施工应尽量选用较大的混凝土坍落度。配筋密列的结构为5 cm8cm,配筋特密的结构为8 cm10cm。和易性:为改善混凝土的和易性、延缓或加快混凝土的凝结时间并节约水泥用量,可在混凝土中掺入适量的减水剂、缓凝剂或早强剂等外加剂以及掺合料,外加剂和掺合料的品种和掺量应通过试验确定。配合比:设计混凝土配合比时,应根据滑升速度、气温情况、水泥品种及砂石级配等因素试配出数种不同的配合比,以备在施工中根据不同的具体情况选用和调整。b、混凝土的运输滑模施工时混凝土的垂直和水平运输能力决定了其施工速度。可采用塔吊吊罐,直接吊混凝土小车将混凝土吊至操作平台上,再利用人工入模浇筑。c、混凝土的浇筑混凝土浇筑严格执行分层交圈、均匀浇筑的制度。每一浇筑层的混凝土表面应在一个水平面上。分层浇筑的厚度以200 mm300mm为宜,各层浇筑的间隔时间应不大于混凝土的凝结时间,即浇筑上一层混凝土时下一层混凝土应处于塑性状态。当间隔时间超过时,对接茬处按施工缝的要求处理。每个浇筑区段中混凝土的布料应尽量均匀,各层浇筑方向要交错进行,并应有计划地匀称变换浇筑方向,防止结构的倾斜或扭转。最初向模板内浇筑的混凝土,浇筑时间一般宜控制在3h左右,分23层浇筑至600 mm700mm高,然后进行模板的试滑升工作。正常滑升阶段时,宜将混凝土浇筑至距模板上口以下50100mm处,并应将最上一道横向钢筋留置在外,作为绑扎上一道横向钢筋的标志。d.混凝土的振捣混凝土的振捣宜采用移动方便的小型低频插入式振捣器,亦可采用普通高频振捣器。操作时,振捣器不得直接触及支承杆、钢筋和模板;振捣器应插入前一层混凝土内,但应严格控制其插入深度,深度不宜超过50mm;且在模板滑动过程中不得振捣混凝土。三、模板的滑升滑模施工工艺中,模板的滑升分为初试滑升、正常滑升和完成滑升三个阶段。a、初试滑升阶段模板初升时,混凝土的自重必须能克服模板与混凝土之间的滑升摩阻力,否则混凝土可能会被模板带起。一般可在混凝土浇筑至600 mm700mm高度后,且第一层混凝土的强度达0.2 MPa4MPa的出模强度时进行初升。初升前须先进行试滑,此时应将全部千斤顶同时缓慢平稳升起50 mm100mm,观察混凝土有无塌落现象,同时用手指按压出模的混凝土。如有塌落或压指印很深的情况,暂不能滑升,可继续浇筑混凝土,等待合适的滑升时间。当模板滑升至200 mm300mm高度后,应稍事停歇,在对所有提升设备和模板系统进行全面检查、调整后,方可转入正常滑升。b、正常滑升阶段模板初升成功后即可进入正常滑升阶段。在这个阶段内,混凝土的浇筑、钢筋绑扎、模板滑升等工序之间相互交替进行,应紧密衔接以保证施工顺利进行。正常滑升时,每次滑升的高度应与混凝土分层浇筑的高度相配合,一般为200 mm300mm。在正常气温下,两次提升的时间间隔应控制在1.5h以内。在气温较高时,应增加12次中间提升,中间提升的高度为30 mm60mm,以减少混凝土与模板间的摩阻力。在滑升过程中,应及时清理粘结在模板上的砂浆和转角模板及收分模板与活动模板之间的夹灰。对被油污染的钢筋和混凝土,应及时处理干净。在模板滑升时,应使所有的千斤顶充分地进、排油。如出现油压增至正常滑升油压值的1.2倍,尚不能使全部液压千斤顶升起时,应立即停止提升操作,检查原因及时进行处理。同时在滑升过程中,还应随时检查操作平台,支承杆的工作状态及混凝土的凝结状态,如发现异常应及时分析原因并采取有效的处理措施。 在滑升过程中,操作平台应保持水平,这是保证结构垂直度的重要措施。提升中各千斤顶的相对标高差不得大于40mm,相邻两个提升架上千斤顶的升差不得大于20mm。为了控制操作平台的水平,应在滑升过程中随时进行有效的水平度的观测,以便及时采取调平措施纠正水平升差。与此同时,随时检查和记录结构垂直度、扭转及结构截面尺寸等偏差数值,并采取相应的纠正措施。一般情况下,对连续变截面和整体刚度较小的结构,每滑升一个浇筑层高度应检查、记录一次;对整体刚度较大的结构,每滑升1m至少应检查、记录一次。c、完成滑升阶段当模板滑升至距结构顶部标高1m左右时,滑模即进入完成滑升阶段。此时应放慢滑升速度,并对模板进行准确的抄平和找正工作,以使最后一层混凝土能够均匀地交圈,保证顶部标高及位置的正确。混凝土浇筑结束后,模板应继续滑升,直至混凝土与模板不粘结为止。d、模板滑升速度在正常滑升阶段,模板的滑升速度,可按下列规定确定:(1)、当支承杆无失稳可能时,按混凝土的出模强度控制,可按下式确定: 式中 V模板滑升速度(m/h);H模板高度(m);h每个浇筑层厚度(m);混凝土浇筑满后,其表面到模板上口的距离,取0.050.1(m);T混凝土达到出模强度所需的时间(h)。(2)当支承杆受压时,按支承杆的稳定条件控制模板的滑升速度,可按下式确定: 式中 V模板滑升速度(m/h);P单根支承杆的荷载(KN);T在作业班的平均气温条件下,混凝土强度达到0.7 MPa 1.0MPa所需的时间(h),由试验确定;K安全系数,取K=2.0。(3)当以施工过程中的工程结构整体稳定来控制模板的滑升速度时,应根据工程结构的具体情况,计算确定。e、停滑措施如因施工需要、气候或其它原因,不能连续滑升时,应采取如下可靠的停滑措施:停滑时混凝土应浇筑到同一水平面上;混凝土浇筑完毕以后,模板应每隔0.51h整体提升一次,每次提升3060mm,如此连续进行4h以上,直至混凝土与模板不会粘结为止,但模板的最大滑空量不得大于模板高度的1/2;在继续施工时,应对液压系统进行全面检查;对于因停滑造成的水平施工缝,应认真进行处理,以保证继续浇筑的混凝土与已结硬混凝土的粘结质量。四、混凝土的脱模、表面修整与养护a、混凝土的脱模在浇筑混凝土前,可将滑模与普通钢模板一样涂刷脱模剂,且在滑升过程中应及时清理粘结在模板上的砂浆,以保证滑模的顺利脱模。b.混凝土表面的修整滑模施工在混凝土出模后,应立即进行其表面的修整工作。表面有蜂窝、麻面或较小的裂缝时,应随即清除松动的混凝土,并用同一配合比的砂浆进行修补、抹平。当出现较大的裂缝、孔洞等情况时,亦应先清除掉松动不实的混凝土,再用比原强度等级高一级的细石混凝土填补并仔细捣实、抹平。c.混凝土的养护脱模后的混凝土应及时进行养护,一般可采用通常的浇水养护的方法,浇水次数应视能否保持混凝土表面处于湿润的状态而定。当气温低于+5时,不应浇水养护,但应用草袋、岩棉被等保温材料遮挡保温,必要时可采用冬期施工技术以保证混凝土强度的增长。采用养护液对滑模工程的混凝土进行薄膜封闭养护,不仅可节约用水,还可提高强度,效果很好。施工时,利用吊脚手架对脱模后的混凝土进行喷涂或滚涂。养护液一般喷、滚两层,第一层在混凝土脱模后1h1.5h且其表面开始收水时进行,第二层应在第一层干燥成膜后进行,两层分别按水平、竖直方向交叉喷涂或滚涂,以使养护膜厚度均匀。 五、滑模施工的精度控制 (一)、滑模施工的水平度控制在模板滑升过程中,应保持整个模板系统的水平同步滑升,因此,在施工过程中必须随时观测,并采取有效的水平度控制与调平措施。a、水平度的观测在模板开始滑升前,用水准仪对所有千斤顶的高度进行测量、校平,并在各支承杆上以明显的标志划出水平基线。当模板开始滑升后,不断按每次提升高度2030cm或以每50cm的高程,在支承杆上从基线向上量划出水平尺寸线,以进行水平度的观测。以后每隔一定高度,应对滑模装置的水平度进行测量、检查与调整。b、水平度的控制水平度的控制方法,主要是采取控制千斤顶的升差来实现,在滇东电厂灰库工程中主要通过限位调平法来进行控制。限位调平法是在支承杆上按调平要求的水平尺寸线安装限位卡挡,并在液压千斤顶上增设限位装置,常用的限位装置有限位调平器和液压限位阀。限位装置随千斤顶向上爬升,当升到与限位卡挡相顶时,该千斤顶即停止爬升,起到自动限位的作用。模板滑升过程中,每当千斤顶全部升至限位卡挡处一次,模板系统即可自动限位调平一次。而向上移动限位卡挡时,应认真逐个检查,保证其标高准确和安装牢固。(二)滑模施工的垂直度控制a、垂直度的观测垂直度的观测设备可采用光学经纬仪,其精确度不应低于1/10000。b.结构垂直度的控制为了控制结构的垂直度在施工中还应加强观测,发现水平偏移后及时采取纠偏措施。在纠正结构垂直度偏差时,应徐缓进行,避免出现硬弯。纠正垂直度偏差的常用方法为平台倾斜法。平台倾斜法又称调整高差控制法。其原理是:当结构出现向某侧位移的垂直偏差时,操作平台的同一侧一般会出现负水平偏差。据此应将该侧的千斤顶升高,使该侧的操作平台高于其它部位,产生正水平偏差。然后继续浇筑混凝土并使操作平台倾斜滑升一段高度,其垂直偏差即可逐步得到纠正。至结构垂直度恢复正常时,再将操作平台水平上升。对于纠偏时千斤顶需要的高差,可预先在支承杆上做出标志(可通过抄平拉斜线),最好采用限位调平器对千斤顶的高差进行控制。需要注意的是,当采用该方法纠正垂直度偏差时,操作平台的倾斜度应控制在1%之内。六、结论:通过对灰库滑模施工对此施工工艺有以下体会:滑升模板施工具有为机械化程度高、结构整体性好、施工速
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