超高厚防辐射混凝土结构支模体系施工技术

超高厚防辐射混凝土结构支模体系施工技术

摘

要：为解决超高厚的防辐射混凝土结构施工时支模作业危险性高、结构整体不稳定、施工困难、裂缝控制严格、易发生涨模爆模等问题，开展了超高厚防辐射混凝土结构支模体系施工技术研究。在传统的高支模施工工艺上进行优化改进，提出“内撑外抛、内置钢筋拉结、一拉二顶”的模板支撑方式和超厚墙体阳角部位的斜向钢筋对拉方法，并采用自动化监测对高支模水平位移、竖向沉降、倾角等变化量进行实时远程动态监控，确保了施工工程结构稳定性和防裂要求，具有良好的社会和经济效益。Keys：超高厚结构、防辐射砼、支模体系、自动化监测：TU753.6

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DOI：Constructiontechnologyofultra-highthicknessradiation-proofconcretestructuresupportsystemZHUXinpeng,YEJiacheng,ZHANGChaoyangGuangzhouResidentialConstructionDevelopmentCo.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong510075,ChinaAbstract:Inordertosolvetheproblemsofhighriskofsupportingmoldoperation,overallinstabilityofthestructure,difficultconstruction,strictcrackcontrol,andeasymoldexpansionandburstingduringtheconstructionofultra-highandthickradiation-proofconcretestructures,theconstructiontechnologyofultra-highandthickradiation-proofconcretestructuresupportmoldsystemwascarriedout.Ontheoptimizationandimprovementofthetraditionalhigh-supportmoldconstructionprocess,theformworksupportmethodof"internalsupportandexternalthrowing,built-insteelbarknotting,onepullandtwotops"andtheobliquesteelbarcounter-tensionmethodoftheYangcorneroftheultra-thickwallareproposed,andtheautomaticmonitoringofthehorizontaldisplacement,verticalsettlement,inclinationangleandotherchangesofthehighsupportdieiscarriedoutinrealtime,whichensuresthestabilityandcrackpreventionrequirementsoftheconstructionengineeringstructure,andhasgoodsocialandeconomicbenefits.Keywords:Ultra-highandthickstructure,radiation-proofconcrete,supportingsystem,automaticmonitoring0引言随着我国整体实力的不断提升，大型机械设备生产应用和功能性建筑不断涌现，建筑的特殊性能要求越来越高，如大型金属探伤室其就具有明显的防辐射功能性要求，施工质量要求高。针对竖向防辐射混凝土结构设计尺寸大，钢筋布设密集，且为满足防辐射功能性要求，常需增大混凝土容重，结构中部不得设置施工缝且需一次性连续浇筑，致使结构模架搭设高，承受的侧壁压力大，施工安全风险系数高，对现场人员安全质量把控能力要求高。在超高厚防辐射混凝土结构施工过程中，如何有效地保证模架体系的整体稳定性及完整性，提升模架的抗侧压能力，保障高大支模体系的安全性等，已成为超高厚防辐射混凝土结构施工的重点、难点。1工程概况

广州重机临港基地项目位于广州市南沙区，项目包括轻型车间、中型车间及探伤室，热处理炉、喷丸室等辅助用房，总建筑面积23078.88m3。其中服务于大型机械设备的金属探伤检测的两个探伤室，现今为国内最大之一、亚洲罕见的工业探伤室，建筑高度分别为16.35m（地上1层）、22.35m（地上1层），防护墙最大厚度分别达到2.2m、2.8m。为满足探伤室防辐射功能性要求，结构墙体中部不得留守施工缝，两探伤室一次性连续浇筑需分别至12.8m、18.0m，连续浇筑量分别达2568m3和2946mm3，具有支模危险性大、混凝土连续无缝施工浇捣困难、容易产生温度裂缝、胀模变形等诸多施工难点。结合施工现场实际和工艺技术，通过对传统工艺进行合理优化和改进，设计出超高厚防辐射混凝土结构支模体系施工技术，通过工程实践，取得了显著社会经济效益。

2施工工艺流程2.1内满堂架搭设在超高厚防辐射混凝土结构内部空间进行满堂架搭设，采用盘扣式模架体系，选用Φ48×3.5mm钢管、轮扣架等材料。2.2墙体钢筋绑扎和内外连墙件布设2.2.1墙体钢筋搭设为满足防辐射功能性要求，墙体结构中部位置不得留设施工缝，故应施工需求在基础负1m位置预留水平施工缝，在施工缝处进行铅板安装。2.2.2内外连墙件预埋以满堂架为主架体，将预埋于剪力墙体中的短钢管通过钢筋或钢管与预埋钢管连接至内满堂架，同时在支模架与墙体之间进行对顶支撑，加强模架体系的稳定性，以防墙体模架倾覆。2.3结构模板安装2.3.1墙模板安装及支撑架体搭设根据施工图纸和施工方案进行模架体系搭设。采用915×1830×18mm覆面木胶合板，50×100×2000mm木方进行墙体模板搭设，主楞采用Φ48×3.5钢管进行双排安装。模板工程在施工后还应检查预埋、预留孔洞，以确保预埋、预留孔洞的位置、尺寸、数量须准确无误。模板接缝控制和模板制作时保证几何尺寸精确，拼缝严密，材质一致，模板面板拼缝隙高差、宽度应≤1mm。模板接缝处理要严密。模板内板缝用双面胶封闭，以防漏浆。模板周转次数严格控制，周转三次后需进行全面检修。因该探伤室结构一次性连续浇筑的高度达到12.8m和18.8m，且为满足防辐射功能性要求，增加了重晶石等容重较大的防辐射材料【1】，提高了混凝土的表观密度，极大地增加了结构容重，致使模板侧模压力增大，故通过对原模架体系进行结构优化，提高其整体稳定性和侧壁抗侧压能力。每间隔一跨布设一道外部抛撑，抛撑竖向支撑点设置于外侧模架上，约为第三层高度，即5-6m的高度，加强模架稳定；墙体内侧模架体系，通过设置上下两道间隔4-5m高度差且与水平地面成55°的斜向钢筋拉杆，此外在每道钢筋拉杆下部分别加设一道同角度的斜向支撑，最终形成外抛内撑，一拉二顶的内侧模架支撑方式，保证结构整体稳定。并结合上述计算的支座反力施加荷载，创建简化满堂钢管架抗倾覆验算的受力模型，以内满堂架的第一个根立杆与第一排扫地杆的交点取矩，通过力矩平衡复核抛撑及拉结钢丝绳的强度【2-3】。9Mev探伤室墙一拉二顶模架示意图2.3.2对拉螺栓布置对于防辐射混凝土结构而言，对拉螺栓处很容易导致射线泄露，故在对拉螺杆处，浇筑面一侧附加安装了80×80×18mm的木模板压块，使得脱模后对拉螺杆处的混凝土浇筑面形成凹槽。把外露的对拉螺杆割除后，打上建筑粘胶，将对应大小尺寸的80×80×10mm铅板安装在凹槽内，以达到防辐射功效。2.3.3墙体阳角部位模板斜拉钢筋布设针对大厚度竖向板状结构的阳角部位混凝土浇筑时，侧壁压力较大，阳角处模板通常处于无拉结状态，或是采用简易的对拉螺栓进行斜向布置，但是很难满足结构稳定性要求，易发生胀模情况，严重时甚至导致爆模事故，故需加强阳角部位的侧壁抗压能力，提升结构稳定性。采用带肋高强钢筋对阳角部位进行45°水平斜拉布设，并与模板外部布设的竖向钢筋进行焊接，加强阳角部位模板稳定性；此外于阳角部位的外侧模板处采用双钢管进行垂直扣接，以防止因阳角处侧壁压力过大而出现爆模涨模现象。根据高支模的计算结果，得出超厚连墙阳角处侧模的受力大小，确定斜拉钢筋的型号、直径、布设间距和长度等参数。将选定的斜拉钢筋安装至墙阳角预留孔洞处，将其与墙体内部钢筋进行绑扎固定，并在龙骨外部，紧贴预留出的斜拉钢筋设立竖向加固钢筋，将斜拉钢筋与竖向加固钢筋进行焊接，竖向加固钢筋焊接至钢管龙骨上。

墙阳角斜拉钢筋平面示意图

阳角部位斜拉钢筋现场布设2.4自动化预警监测技术应用为确保施工安全，通过采用物联网和5G技术，对高支模水平位移、竖向沉降、倾角等变化量进行实时远程动态监控【4-5】。传感器布置方法：在防辐射混凝土墙外模板与外架内立杆间设置拉线式位移计和立杆上端部安装倾角计，两种传感器均将特制夹具固定在支架上面，确保无松动；传感器自带无线数据传输模块，施工过程中传感器可通过5G信号将感应数据自动传输至综合数据采集仪，最终通过采集仪终端无线对接至企业综合信息管理平台，实现实时预警监测。自动化监测设备现场安装图2.5区块链技术的应用开发出基于区块链的高支模建筑施工智能管控集成平台，并辅以物联网和5G技术，解决高支模施工过程的动态监控数据传输、数据存储问题，实现监测数据自动采集、实时上链、统计分析、自动预警与多方协同管控功能，达到施工智能化监控目的。高支模综合信息平台3结语（1）本文针对结构厚度超过2m且一次性连续浇筑高度近20m的大型竖向防辐射混凝土墙结构，现通过优化模架结构体系，采用“内撑外抛、内置钢筋拉结、一拉二顶”的模板支撑方式，以内部满堂架为基础，对撑墙体内侧模板，并于内测加设上下两道斜向拉杆及两道斜向支撑，外侧加设斜向抛撑，内外两侧通过钢筋和钢管进行对拉，提高了结构整体稳定性。（2）通过在内嵌于墙体且贯穿墙体两侧的对拉螺杆处设置凹槽，并在结构施工完成后切断外漏螺杆，内嵌铅板，避免墙体对拉螺杆位置造成辐射泄漏。（3）通过对大厚度墙体阳角部位加设45°水平斜拉钢筋，并与模板外侧布设的双排竖向钢筋或钢管进行焊接固定，加强阳角部位模板结构的稳定性，防止阳角处发生涨模爆模，提高墙体施工质量。（4）针对现场监测不及时、多方协同管控不到位、监测数据存储不安全且易篡改等问题，开发出基于区块链技术的高支模实时自动监控系统，通过高支模自动化监测设备，辅以物联网技术和5G技术，将监测数据实时自动传输至高支模管控信息平台，确保了施工过程监测数据的安全性、唯一性和即时性，实现多方远程协同管控，解决了数据共享、存证鉴真、监管穿透等难题，确保高支模施工安全。Reference［1］肖方平，郄嘉琳，张海静.防辐射大体积重晶石混凝土施工技术［J］.价值工程，2016，35（32）：152-154.［2］胡长明,董攀,沈勤等．扣件式钢管高大模板支架整体稳定试验研究［