钢筋混凝土倒锥壳伞形水1

1、新建铁路麟游矿区至宝鸡二电厂铁路专用线FJ-G标钢筋混凝土倒锥壳保温水塔（方案） 编制： 审核：批准：中铁隧道集团有限公司宝麟铁路FJ-G标项目经理部二0一四年五月七日一、工程概况1工程建设概况新建铁路麟游矿区至宝鸡二电厂专用线，在行政区划分上隶属陕西省关中西部的宝鸡市，地跨凤翔、岐山、麟游三县。线路从宝中线凤翔站场南端引出，经凤翔县的长青、尹家务、董家河、靡杆桥、姚家沟等乡镇，麟游县的招贤、两亭、天堂等乡镇，终点至麟游矿区郭家河装车站，线路全长87.09877Km（DK0+000DK87+700）2建筑设计概况本水塔位于凤翔车站综合管理工区，为200m3 45倒锥壳保温水塔，由挤密桩灰土地基

2、、基础、筒身、环板、水箱、气窗顶盖、给排水管道、爬梯、避雷设施、照明、水位自动控制系统等组成，施工程序是，现浇基础，支筒采用支架滑升施工工艺，现浇环板、水箱、砼到达到一定温度后拆模，这样水塔主体工程完成。（1）本设计灰土挤密桩径为450mm，桩长12.0m，等边三角形布桩，桩距1000mm，灰土填料按3:7配合比，在接近最优含水量16%。基坑开挖时, 桩顶标高以上保留500mm厚土层人工开挖，待施工基础前再进行挖除，并于桩顶作500厚灰土垫层，压实系数不小于0.95。（2）基础是大悬臂圆板杯口型现浇钢筋混凝土结构，基础埋置深度为3米，垫层混凝土0. 1米厚。（3）筒身为等截面、等壁厚、整体现浇

3、钢筋混凝土结构，筒身顶部标高为34.4米，筒身外半径为1.6米，内半径为1.42米，壁厚为 0.18米，筒身顶部支模现浇环板作水箱支模制作的支承点。3结构设计概况：本工程采用C15混凝土垫层，水塔底板采用C25混凝土、锥壳环梁、支筒采用C30混凝土，独立圆型大悬板杯口基础，钢筋混凝土筒体结构，水箱C25标准钢筋混凝土及加气混凝土。二、施工条件及特点分析1本工程位于凤翔西站里程DK12+240线路左侧48m处，现场施工自2013年8月5日开工到2014年7月5日竣工，总工期为11个月。2气候及雨情：施工期间最低气温-9摄氏度，最高气温25摄氏度，施工开始时气温逐月降低，现场应做好防冻施工措施。3

4、土壤：本工程属于黄土地质，地下水位138m 4材料：水泥、钢筋等材料按计划运到场内，分项保存，防止材料变形、变质、腐化。5水、电设施：施工用水、用电沿用站房综合楼水电供应设施，做到节约用水、安全用电。6本工程所需技术人员和各工种劳动人员，各种机械设备等由专业水塔施工队伍均衡落实，及时调迁。7工程特点分析，本工程是一种特殊结构，属于高度建筑物，技术要求高，施工设备精湛，给排水预埋复杂。本工程总高度为42.3米，各种材料等垂直运输量不太大，为了保证按期竣工，除各种材料按计划采购供应外，避免返工修补，减少二次用工，同时做好网络及交叉作业准备施工方案。三、主要分部分项施工方案1分部工程划分及顺序本工程

5、为钢筋混凝土结构，分部分项工程划分及其施工顺序为，灰土挤密桩、基础土方换填、垫层、基础砼、支筒主体、环板、水箱、气窗、顶盖、水电、管道安装为保证按期竣工，在支筒主体完成后就开始支筒内捣制平台和内粉刷爬梯，管道安装，水箱完成后，各种工序由下而上的顺序进行流水或交叉施工作业，据体作法见附图-2。2施工起点划分：（1）基础放线、灰土挤密桩、挖土、3:7灰土换填、垫层、布钢筋、支模、搭设筒易架、捣砼、拆除架子，模板、预安地下设施，回夯填土方。（2）支筒、滑升井架安装、滑模安装、调试、捣砼滑升，同时预埋件埋设及预留孔位留置，拆模、养护等。（3）水箱安悬架、支模、布钢筋、捣砼，内五层防水作法，盖模定位布筋

6、浇砼、养护、拆模、栏杆制安等。（4）管网安装与抹灰装饰进行立体交叉作业。水塔垫层水塔混凝土杯形基础支筒爬梯休息平台滑模系统水塔气窗环板人井水箱上下水管道水箱顶盖避雷针汽车吊材料运输通道 图1四、施工方法及技术措施1基础工程施工：按照图纸规定的位置，进行定点4个，分为A、B、C、D，按360度分为各90度区线。同时测准0.00标点，位置根据设计图和地质土壤情况，按照垫层直径挖土，挖至标高位置，开挖的土方全部外运至距离基础基坑边缘5米处堆放。（1）基础垫层及基础砼，基础搭设简易脚手架作浇灌运输道，浇捣砼垫层及基础砼，为了保证其厚度，事先用水准仪测量钉下水平桩，浇筑砼时用水平桩控制厚度，垫层采用人工

7、抹平，基础采用插入式振动器振捣密实。基础砼浇灌采用反时针，顺时针分层一次性浇捣完成，不得留施工缝、（2）技术要求及其他施工措施，基础基坑开挖到设计标高后由监理单位、勘察部门及设计单位代表共同验槽，核校基础轴线，如有不符合要求的地方及时处理，合格后及时筑好垫层，砼的标号及钢筋的搭接均应符合设计要求，并抽样测试各种施工过程完成后，均做出技术检查和质量验收评定，并做好隐蔽验收记录签证。（3）避雷装置要求：为了防止雷电，在基础砼未浇前6块505角钢1.0米长埋入地下与上部基础钢筋焊牢，保证焊接截面积满足设计要求，总电阻不大于12欧姆，然后用2块404扁钢伸出基础砼面1.2米，位置定在支筒外缘0.05米

8、处，作支筒引线接搭临时避雷，主要用于施工段，其据体作法及要求按规范执行。2支筒施工方法顺序及措施，首先划分为井架安装，支模，钢筋绑扎，砼浇灌等程序，筒身采用手提式滑模施工，每次提升高度为0.30.5之间为宜，采用插入式振动器振动密实，垂直运输利用内井字架或外另安装提升架，据体作法及安装见图-2。升降机棚龙门吊架水塔支筒滑模提升器滑模井架滑模固定器滑模9材料提升天桥滑模操作台图2（1）为了控制支筒的垂直度误差，在基础开挖前，用JD6型光学经纬仪在基础中心点向相互垂直的方向定主测定点两处，其他各1点，在这几个点上将内井架校正，并用缆风绳配置花兰螺栓连接拉紧，随时调节井架的偏差情况即支筒的垂直度。（

9、2）支筒砼浇筑方法及注意事项，在浇注筒身砼前，要先做好砼的试配和配合比工作，严格控制和掌握配合比和水灰比，然后进行基础顶面的施工缝处理，接着才能按大至0.30.5米厚分层浇筑至模板上口负0.1米，浇灌砼顺序，采用筒子壁上的两个对称点，顺时针和反时针方向进行。（3）支筒滑升注意事况：初入模砼不得满筑，然后观察初出模的砼，如有明显塌落或下沉及变形泌水现象，则应延长间隙时间，初入模砼20-30分钟后开始滑升，滑升高度控制在0.30-0.5米之间，使之正常后，转入正常滑升，滑升的砼要搅拌均匀，搅拌时间不少于3-4分钟，已初凝的砼不可入模，振动砼时不得振动钢筋及模板，振动器插入深度不宜超过前一层砼面的0

10、.05米，在提升时不得使用振动器，严格禁止在振捣过程中随意加水和水泥等，新浇灌的砼表面一般和模板上口保持负0.05米高，要随时清理粘的模板上面砂浆和砼，以免结硬；影响筒体表面光滑，增加滑升时摩阻力，出模的砼强度达到1-2kg/平方厘米，如遇到高温时，加强养护，每天洒水不少于4次，一般保持砼表面带湿润为宜，养护期不得少于20天昼夜，钢筋焊接以后，先检查无误后，才能浇筑砼，砼在浇筑时现场留有试块，支筒不少于3组试块，以备检验其砼强度，钢支筒砼标号及钢筋等级要必须符合设计要求。3水箱施工及其要求方法。水箱首先划分为支模、钢筋焊扎、砼浇筑等工序。（1）水箱采用现浇整体结构，模板制安及承受必须牢固可靠，

11、在未浇砼前和浇砼之间要经常检查避免塌模事故，挂悬架及模板安装具体见附图-3。图3（2）技术措施及施工要求：支模前首先将模板清理干净，涂刷脱模剂一层，将环板上口托模位置找平，保证水箱的中心位置在环板和支筒的重点位置一条线上，然后按模板的顺序、角度，水箱的容量保证，拼装水箱模板，同时注意模板的平整度和模板承受强度，防止砼浇捣时变形，钢筋焊接绑扎上下层错开，搭接长度满足设计要求，水塔全部使用普通砼，其最大水灰比不宜超过0.06，一般按小于0.52，塌落度以3-5cm为好. （3）材料及施工方法要求：水箱粗骨料最大粒径不得大于3cm，骨料要注意级配得当，骨料中杂质含量应限制在：砂中含泥量不超过3%，石

12、中含泥量不得超过1%，为了保证砼的抗浸性，防水砼不允许使用人工振捣，必须采用插入式振动器，仔细振捣密实，不漏振，欠振，水箱浇筑砼时要连续施工，一次性浇捣完成，不得留有施工缝，仅在中环梁的顶端设置一道施工缝，凡施工缝要妥善处理，在浇筑时下料要均匀，最好由水壁上的两个对称点同时同方向下料，以防模板变形，水箱顶盖模板支撑要牢固可靠，保证砼浇灌时模板不下垂变形，一般要求预先起拱2-3cm等。五、管线安装施工方法及要求水管线路工程，必须遵照设计图执行安装及装配，水管线路在基础砼完成后，回填土之前，各种地下给水排水管道和线路均一道配合施工，留出地面管道封口，水箱主体完成以后，由下而上安装水管，线路一次完成

13、，在浇捣水箱、支筒的同时，安装好各种预埋件，避免二次打洞补修。六、工程施工质量措施施工中除应遵照建筑工程及验收规范的要求以及上述部分工程技术和有关质量措施外，还应做到以下几点：1施工前应做好各项技术交底工作，严格按图纸规定的技术要求组织施工，要随时检查执行情况，做好隐蔽工程验收记录，每个分部、分项工程施工完成以后，要及时检查评定施工质量。2要严格贯彻公司制定的工程质量为中心的岗位责任制，认真组织开展施工班、组的质量自检、互检、交班检查及质量评比工作。3做好原材料，半成品的进场检查检验，水泥、钢筋等要有出厂合格证明，否则应检验后才能使用，砼要有配合比资料，试配试验合格后，严格掌握配合比。4做好施

14、工中各项技术原始资料整理及积累工作，不少于三份。5施工放线测量工作要认真仔细复核、检查，严格防止轴线偏移，和尺寸错误。7执行质量方面及公司制定的优质工程的奖罚制度。七、安全施工技术措施及规定施工中除应遵守建筑安全操作规程的规定外，本工程施工还应做好下述各项安全施工技术措施。1做好日常的安全教育工作，现场入口处设置安全标牌，配备专职安全员1人，负责日常安全工作。2做好防火防盗安全工作，易燃器材要严加隔离分项管理，防止火灾发生，做好消防措施准备工作。3做好用电管理工作，电源必须接地，设置的电控箱加锁和设备电源危害标示及安全用电措施。4做好以水塔中心为重点的施工场面安全间距栏护，一般以水塔中向外延2

15、0米属安全区，并在安全区围外设醒目的标语，并严禁闲人入内。5凡不按安全措施和不懂安全规则的人员，严禁进行安全生产区内参加施工及操作。6在醒目的地方设立安全负责制牌，及其他工程标牌，并做好有关安全宣传工作和执行有关安全奖罚制度。脚手架搭设要求：搭设架手架前先硬化地面，硬化厚度30cm,采用C20混凝土施工 1、立杆设置(1)立杆采用对接接头连接，立杆与纵向水平杆采用直角扣件连接。接头位置交错布置，两个相邻立杆接头避免出现在同步同跨内，并在高度方向错开的距离不小于50cm；各接头中心距主节点的距离不大于步距的1/3。(2)每根立杆底部应设置垫块，并且必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件

16、固定在距底座上皮不大于200mm处立杆上。横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方立杆上。(3)当立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不应大于1m。靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm。(4)立杆的垂直偏差应控制在不大于架高的1/400。(5)开始搭设立杆时，每隔6跨设置一根抛撑，直至连墙件安装稳定后，方可根据情况拆除。(6)满堂支撑架的可调底座、可调托撑螺杆伸出长度不超过300mm，插入立杆内的长度不小于150mm。2、纵、横向水平杆（1）纵向水平杆设置在立杆内侧，其长度不小于3跨。纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用

17、搭接,纵横杆在支筒附近搭设时，纵横杆应支筒紧密连接。当采用对接时，对接扣件应该交错布置，两根相邻纵向水平杆接头不宜设置在同步或同跨；不同步或不同跨两相邻接头在水平方向错开距离不应小于500mm；各接头中心至最近主节点的距离不宜大于纵距的1/3。（2）当采用搭接时，搭接长度不应小于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不应小于100mm。(1) 立杆与纵向水平杆交点处设置横向水平杆，两端固定在立杆上，以形成空间结构整体受力。3、剪刀撑要求：1、 在架体外侧周边及内部纵、横向每5-8米应由底至顶设置连续竖向剪刀撑，剪刀撑宽度应为5-8米。2、 在竖向剪刀撑顶

18、部交点平面应设置连续水平剪刀撑，水平剪刀撑至架体底平面距离与水平剪刀撑间距不宜超过8米。3、 支筒垂直度控制：1、 支筒垂直度采用1000g线锤控制垂直度，进行定点4个，分为A、B、C、D，按360度分为各90度点，在封钢模时进行线锤控制，根据线锤测出的数据，调整钢模板位置。板模板(扣件钢管高架)计算书宝麟铁路凤翔西水塔工程工程 ；工程建设地点：凤翔西车站；属于框架结构；地上1层；地下0层；建筑高度：35m；标准层层高：39m ；总建筑面积：169平方米；总工期：60天。本工程由宝麟铁路有限公司投资建设，中铁第一勘察设计研究院设计，中铁第一勘察设计研究院地质勘察，中原建设监理有限公司监理，中国

19、中铁隧道集团有限公司组织施工；由刘全贵担任项目经理，李飞鹏担任技术负责人。高支撑架的计算依据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)、混凝土结构设计规范GB50010-2002、建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)、钢结构设计规范(GB 50017-2003)等规范编制。因本工程模板支架高度大于4米，根据有关文献建议，如果仅按规范计算，架体安全性仍不能得到完全保证。为此计算中还参考了施工技术2002(3)：扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全中的部分内容。一、参数信息1.模板支架参数横向间距或排距(m):1.10；纵距(m):1.20；步距(m):1.80；立杆

20、上端伸出至模板支撑点长度(m):0.10；模板支架搭设高度(m):39.00；采用的钢管(mm):513.0 ；板底支撑连接方式:方木支撑；立杆承重连接方式:双扣件，考虑扣件的保养情况，扣件抗滑承载力系数:0.75；2.荷载参数模板与木板自重(kN/m2):0.500；混凝土与钢筋自(kN/m3):25.500；施工均布荷载标准值(kN/m2):1.000；3.材料参数面板采用胶合面板，厚度为18mm；板底支撑采用方木；面板弹性模量E(N/mm2):9500；面板抗弯强度设计值(N/mm2):13；木方抗剪强度设计值(N/mm2):1.400；木方的间隔距离(mm):250.000；木方弹性模

21、量E(N/mm2):9000.000；木方抗弯强度设计值(N/mm2):13.000；木方的截面宽度(mm):80.00；木方的截面高度(mm):100.00；4.楼板参数楼板的计算厚度(mm):150.00； 图2 楼板支撑架荷载计算单元二、模板面板计算模板面板为受弯构件,按三跨连续梁对面板进行验算其抗弯强度和刚度模板面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W = 1201.82/6 = 64.8 cm3；I = 1201.83/12 = 58.32 cm4；模板面板的按照三跨连续梁计算。 面板计算简图1、荷载计算(1)静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m)：q1 = 25.50

22、.151.2+0.51.2 = 5.19 kN/m；(2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m)：q2 = 11.2= 1.2 kN/m；2、强度计算计算公式如下:M=0.1ql2其中：q=1.25.19+1.41.2= 7.908kN/m最大弯矩 M=0.17.9082502= 49425 Nm；面板最大应力计算值 =M/W= 49425/64800 = 0.763 N/mm2；面板的抗弯强度设计值 f=13 N/mm2；面板的最大应力计算值为 0.763 N/mm2 小于面板的抗弯强度设计值 13 N/mm2,满足要求!3、挠度计算挠度计算公式为=0.677ql4/(100EI)=l/25

23、0其中q =q1=5.19kN/m面板最大挠度计算值 = 0.6775.192504/(100950058.32104)=0.025 mm； 面板最大允许挠度 =250/ 250=1 mm；面板的最大挠度计算值 0.025 mm 小于 面板的最大允许挠度 1 mm,满足要求!三、模板支撑方木的计算方木按照两跨连续梁计算，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=bh2/6=81010/6 = 133.33 cm3；I=bh3/12=8101010/12 = 666.67 cm4； 方木楞计算简图1.荷载的计算(1)静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m)：q1= 25.50.250.15

24、+0.50.25 = 1.081 kN/m ；(2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m)：q2 = 10.25 = 0.25 kN/m；2.强度验算计算公式如下:M=0.125ql2均布荷载 q = 1.2 q1 + 1.4 q2 = 1.21.081+1.40.25 = 1.648 kN/m；最大弯矩 M = 0.125ql2 = 0.1251.6481.22 = 0.297 kNm；方木最大应力计算值 = M /W = 0.297106/133333.33 = 2.224 N/mm2；方木的抗弯强度设计值 f=13.000 N/mm2；方木的最大应力计算值为 2.224 N/mm2 小于

25、方木的抗弯强度设计值 13 N/mm2,满足要求!3.抗剪验算截面抗剪强度必须满足: = 3V/2bhn 其中最大剪力: V = 0.6251.6481.2 = 1.236 kN；方木受剪应力计算值 = 3 1.236103/(2 80100) = 0.232 N/mm2；方木抗剪强度设计值 = 1.4 N/mm2；方木的受剪应力计算值 0.232 N/mm2 小于 方木的抗剪强度设计值 1.4 N/mm2，满足要求!4.挠度验算计算公式如下:=0.521ql4/(100EI)=l/400均布荷载 q = q1 = 1.081 kN/m；最大挠度计算值 = 0.5211.08111004 /(

26、10090006666666.667)= 0.137 mm；最大允许挠度 =1200/ 250=4.8 mm；方木的最大挠度计算值 0.137 mm 小于 方木的最大允许挠度 4.8 mm,满足要求!四、木方支撑钢管计算支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P1.977kN; 支撑钢管计算简图 支撑钢管计算弯矩图(kNm) 支撑钢管计算变形图(mm) 支撑钢管计算剪力图(kN) 最大弯矩 Mmax = 0.964 kNm ；最大变形 Vmax = 2.946 mm ；最大支座力 Qmax = 9.582 kN ；最大应力 = 963950.888/5130

27、 = 187.905 N/mm2；支撑钢管的抗压强度设计值 f=205 N/mm2；支撑钢管的最大应力计算值 187.905 N/mm2 小于 支撑钢管的抗压强度设计值 205 N/mm2,满足要求!支撑钢管的最大挠度为 2.946mm 小于 1200/150与10 mm,满足要求!五、扣件抗滑移的计算按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座刘群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.75，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.00kN 。纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 R= 9.582 kN；R 12.00 kN,所以双扣件抗滑承载

28、力的设计计算满足要求! 六、模板支架立杆荷载设计值(轴力)作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。1.静荷载标准值包括以下内容(1)脚手架的自重(kN)：NG1 = 0.1239 = 4.692 kN；钢管的自重计算参照扣件式规范附录A。(2)模板的自重(kN)：NG2 = 0.51.11.2 = 0.66 kN；(3)钢筋混凝土楼板自重(kN)：NG3 = 25.50.151.11.2 = 5.049 kN；经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 10.401 kN；2.活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载经计算得到，活荷载标准值 NQ = (1+0.45

29、) 1.11.2 = 1.914 kN；3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算N = 1.2NG + 1.4NQ = 15.16 kN；七、立杆的稳定性计算立杆的稳定性计算公式: =N/(A)f其中 N - 立杆的轴心压力设计值(kN) ：N = 15.16 kN； - 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 查表得到； i - 计算立杆的截面回转半径(cm) ：i = 1.7 cm； A - 立杆净截面面积(cm2)：A = 4.52 cm2； W - 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)：W=5.13 cm3； - 钢管立杆最大应力计算值 (N/mm2)； f- 钢管立杆抗压强度设

30、计值 ：f =205 N/mm2； L0- 计算长度 (m)；按下式计算: l0 = h+2a = 1.8+0.12 = 2 m； a - 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a = 0.1 m；l0/i = 2000 / 17 = 118 ；由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数= 0.464 ；钢管立杆的最大应力计算值 ；=15160.44/(0.464452) = 72.286 N/mm2；钢管立杆的最大应力计算值 = 72.286 N/mm2 小于 钢管立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/mm2，满足要求！如果考虑到高支撑架的安全因素，建议按下式计算l

31、0 = k1k2(h+2a)= 1.1631.099(1.8+0.12) = 2.556 m；k1 - 计算长度附加系数按照表1取值1.163；k2 - 计算长度附加系数，h+2a = 2 按照表2取值1.099 ；Lo/i = 2556.274 / 17 = 150 ；由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数= 0.308 ；钢管立杆的最大应力计算值 ；=15160.44/(0.308452) = 108.899 N/mm2；钢管立杆的最大应力计算值 = 108.899 N/mm2 小于 钢管立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/mm2，满足要求！ 模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。 以上表参照 杜荣军: 扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全。八、立杆的地基承载力计算立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求 p fg 地基承载力设计值:fg = fgkkc = 1501=150 kpa； 其中，地基承载力标准值：fgk= 150 kpa ； 脚手架地基承载力调整系数：kc = 1 ； 立杆基础底面的平均压力：p = N/A =15.16/0.25=60.642 kpa ；其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 ：N =