仓顶重载荷大直径筒仓滑模施工技术

仓顶重载荷大直径筒仓滑模施工技术

1超直径筒仓壁滑模技术自20世纪30年代以来，中国开始尝试滑模施工技术。20世纪70年代，该技术在全国得到了广泛应用和迅速发展。近10年来,滑模施工技术不断创新,派生出多种形式的滑模工艺,但其在超大直径筒体结构工程中的应用,还处在实践和探索阶段。针对这种情况,笔者所在公司成功开发出超大直径筒仓仓壁滑模施工技术。其中,“滑升模板”和“超大直径筒仓液压滑模施工操作平台”分别获国家专利。2独特的施工工艺1)首创了超大直径预应力筒仓“中心井架环式辐射操作平台”施工工艺,实现了仓壁滑升和仓顶锥壳现浇混凝土结构操作平台共用,并形成了一套独特的施工工艺。2)滑升外模板以热轧整钢板代替普通小钢模板,并改变模板倾斜度,可以消除以往滑模施工中出现的质量通病,提高混凝土表面观感质量。3)滑模提升架从焊接连接改为螺栓连接,提升架立柱由过去的槽钢制作改为槽钢格构式,中心井架环式辐射操作平台,用小桁架替代大桁架,以中心井架替代满堂架或钢结构支撑,以减少运输、省工省料,节约人力和物力资源。3模施工操作需要该技术的核心是在传统筒仓滑模施工的基础上,对其操作平台和提升系统进行改进,使其既满足筒壁滑模施工操作需要,又能解决仓顶结构施工承重问题。其工作原理是:先对筒仓下半部分采用常规方法施工到漏斗上口平面,然后搭设中心井架,组装仓壁滑升模板和操作平台,利用液压提升设备,按照绑扎钢筋、液压提升、浇筑混凝土、加高中心井架的顺序循环作业,一直滑升到仓顶预定位置为止(见图1)。4流程和操作要点4.1中心井架安装滑模组装前准备→搭设仓壁内外组装用脚手架定位放线→提升架安装→内外围檩安装→搭设中心井架→钢环梁、托架安装→轻型钢桁架安装→挂内外滑升模板→铺设内外操作平台→液压系统安装、调试→开始滑升→安装内外吊架→结束滑升→固定操作平台→加固中心井架→仓顶结构施工。4.2操作要点4.2.1中心井架搭设施工主要流程1)机具准备:塔吊、电梯等安装到位,购置(或检修)液压控制台、千斤顶及油管等设施或部件,对测量仪器及仪表等进行校准。2)材料准备:签订预拌混凝土协议,采购钢筋及预应力钢绞线,采购(或租赁)钢管脚手杆及钢模板、液压油等。3)构件加工制作:包括提升架及挑头、轻型钢桁架、支撑杆、外挑三角架、吊架及栏杆、围檩及压梁制作等。4)人员准备及培训:各岗位人员配备到位并进行培训,包括普通操作人员、特种作业人员、现场指挥人员及管理人员等。5)技术准备:完成滑模施工方案(设计)和中心井架搭设方案(设计)的编制,做好滑模施工技术交底,以及各种预下(预埋)件的委托加工、混凝土配比的委托等。6)现场准备:仓壁漏斗以下部位施工至漏斗环梁以上300~500mm,并要求仓壁圆弦半径及截面尺寸准确、混凝土上表面平整,仓壁内外钢筋位置准确,不影响模板就位组装;在仓内搭设组装用满堂脚手架和作为滑模支撑用中心井架;在仓壁外侧搭设双排外架,并挂上安全网。4.2.2整体结构设计、安装1)定位放线。根据滑模方案设计,在筒仓漏斗上口平面放出中心线,在仓壁上放出内外模板边线、标高控制线、提升架的定位线以及中心井架立杆控制线等。2)立提升架。按照放线位置,将每架提升架的中心对准仓壁中心竖立,第一架用粗直径钢筋临时加固,以后每架用压梁相互加固连接。要求立柱垂直度、横梁水平度误差不大于3mm。3)安内外围檩。内外围檩均采用14,用8短挑头与提升架螺栓连接。上下围檩安装时要考虑收分,其中内围檩收分1‰~3‰,外围檩收分0‰~2‰。4)挂内外模板。内模板采用300mm×1200mm普通钢模板,与上下围檩通过加焊短钢筋挂钩或采用8号铁线捆绑的方式进行连接,模板之间用卡扣连接。外模板采用1250mm×6000mm热轧钢板,与上下围檩通过加焊短角铁挂钩的方式进行连接,模板之间采用焊接连接。内外模板收分与内外围檩一致。5)安装内托架、内环梁及外挑架。内托架安装在提升架内侧立柱钢牛腿上(上下两道12)。内环梁采用16组拼,安装在中心井架上。外挑架为提前加工的三角架,安装在提升架外侧的立柱上。以上均采用螺栓连接,其水平度误差不大于20mm。6)安装轻型钢桁架。轻型钢桁架在工厂加工,采用角钢组拼的平行弦桁架,用汽车运至现场,塔吊吊装就位,呈径向环形布置。靠仓壁一端安装在托架上(与仓壁提升架对应布置),靠中心井架一端安装在内钢环梁上,均采用螺栓连接。7)安装水平及垂直支撑。水平及垂直支撑的作用主要是连接各榀轻型钢桁架,使其成为一个整体。水平支撑采用10,安装在桁架的上下弦,间距1.5~1.8m,螺栓连接;垂直支撑采用2道75×5,焊接连接(在桁架跨中1/3处)。8)铺操作平台。内外操作平台均采用90mm×120mm方木龙骨、40mm厚木板铺成。内操作平台铺在轻型钢桁架上,外操作平台铺在外挑三角架上,方木龙骨用8号铁线绑扎,木板用铁钉固定在方木龙骨上。9)液压系统安装。液压控制一般以单仓为一个系统,每个系统设一台液压控制台。千斤顶安装在仓壁周圈提升架上,每个提升架安装一台。高压油管分主油管和分油管,主油管与分油管之间用分油器连接,分油管与千斤顶之间用针型阀连接。液压系统安装完成后,应对其进行一次全面检查,对存在的问题进行认真处理。10)调试。调试时先关闭控制台供油总阀门,起动控制台电源开关,让控制台空负荷运行5~10min,然后对各油路逐一进行调试。调试前,先打开所有千斤顶的针型阀;在调试某油路时,只打开该油路的阀门,其它油路的阀门应处于关闭状态;每组油路打压不少于3次,每次打压持压时间不少于5min,如出现渗漏应及时进行处理后再调试。所有油路调试完成后,最后对整个系统进行一次全面调试(打压不少于3次)。11)安装支撑杆。根据有关规范要求,支撑杆在仓壁同一水平面的接头数应不超过25%。第1次插入的支撑杆分为3、4、5和6m4种规格,以后可按3m或6m的标准杆进行接长。支撑杆的轴线应与千斤顶轴线一致,其倾斜度不大于2%;支撑杆接头可采用螺丝连接,也可采用焊接连接,但接头处必须打磨平整,以保证千斤顶能顺利通过。4.2.3钢筋骨架定位安装1)仓壁钢筋绑扎。仓壁配筋设计一般为双层,立筋在内,环筋在外。施工时,立筋采用直螺纹套筒连接,环筋采用绑扎搭接。为防止环筋接头蹦出混凝土表面,每个环筋接头应绑扎牢固,或用电焊进行点焊(不少于3处)。2)布置预应力筋。预应力筋一般为无粘结预应力钢绞线,束状布置在仓壁内,呈水平状态,钢绞线中心线与仓壁外皮距离为150mm。布置时,多人同时作业,从一端向另一端单根进行;每穿完7根,用胶带绑成一束,并用事先制作好的钢筋骨架定位;钢筋骨架在仓壁中的间距约1.5~2m。单根预应力筋应基本顺直,不能扭绞,两端预留外伸长度应大致相等。3)混凝土浇筑。第一次浇筑混凝土前,先浇筑同标号减半石混凝土约50~100mm,然后分层对称浇筑,每层厚300~400mm,直至把模板灌满为止。以后每提升一次浇筑一次,并注意分层、对称,循环往复地进行。4)初升。一般在第一次混凝土浇筑至模板上口,并判断最底层混凝土强度达到0.2~0.4MPa时进行。将全部千斤顶同时缓慢提升2~4个行程(约50~100mm),然后对滑模装置和混凝土出模的状态进行全面检查和处理,随即可转入正常滑升。5)正常滑升。每次提升10~12个行程(约250~300mm),与钢筋绑扎、预应力筋布置、混凝土浇筑穿插进行。两次提升时间间隔不超过1.5h。当气温较高时,可增加1~2次中间提升(1~2个行程),以减少混凝土与模板间的摩阻力。6)滑模结束。当模板滑升到距离仓壁顶端标高1m左右时,可正式进入滑模结束阶段。此时应放慢滑升速度,并对仓壁周圈进行找平、找正,使最后一层混凝土均匀交圈,保证仓壁顶部标高及位置准确。4.2.4固定操作平台在与钢桁架对应的仓壁预埋件上焊钢牛腿,并将钢桁架靠仓壁一端固定在钢牛腿上。接着拆除提升架内立柱、横梁、压梁、内模板及液压操作系统。4.2.5加短横杆杆设置石英在中心井架顶部与支撑钢桁架的钢环梁接触部位,增加短横杆。短横杆与钢环梁下端顶紧,其与立杆的连接采用双扣件连接。同时,按设计构造要求设置井架4个立面剪刀撑和水平加强层。4.2.6中心井架和平台管仓顶结构分锥壳和平台梁板两部分,施工内容包括:支撑、模板、钢筋及混凝土施工,均可按常规方法进行。其中,支撑采用在操作平台上再搭设满堂脚手架的方法,与中心井架共同承担仓顶荷载;锥壳部分先支底模,后绑钢筋,外模支设与混凝土浇筑交叉进行,采用支一层浇筑一层的方法连续进行;仓顶平台梁板分两次施工,先施工梁,后施工板,大梁的施工缝留在板底部位。5平台控制要点1)在管理上,应精心组织、分工明确、责任到人。对施工人员加强教育,严明纪律,做到令行禁止。对主要操作人员要定岗、定责任,同时制定严格的奖罚措施,以保证工程质量和施工的顺利进行。2)纠偏、纠扭措施①组装时,在每个筒仓仓壁外侧中心处,挂设2个5kg重的自制钢线坠,同时在基础面相应位置划出筒仓中心线标志。滑升时,每天检测2次线坠偏移情况,可得出垂直度、扭转度,并由专人负责记录。②随时保持操作平台处于水平状态。每班对支撑杆测量、找平不少于2次,支撑杆上的限位器每次调整的距离不得大于300mm。如局部出现不同步时,应尽早查明原因,排除故障。③混凝土浇筑应遵循分层交圈、变换方向的原则。分层交圈即按每300mm分层闭合浇筑,防止出模混凝土强度差异大、摩阻力差异大而导致平台不能水平上升。变换方向即各分层混凝土应按顺时针或逆时针变换循环浇筑,以免模板长期受同一方向的力矩作用而发生扭转。平台上的堆载物应均匀、分散摆放。④纠偏采用倾斜平台法。当发现垂直度偏差超过l0mm时,根据垂直度偏差大小,将平台反向倾斜100~500mm,通过倾斜提升达到纠偏目的。当发现扭转值超过l0mm时,应对称选择8组(每3个一组)提升架,将下横梁与仓壁竖筋之间反向焊接拉结筋,通过提升时拉结筋收紧所产生的拉力予以纠扭。注意提升2~3次后应割除拉结筋,以免影响正常提升。3)中心井架及支撑杆加固措施①受力较大的内环梁两侧的井架立杆采用双立杆,双立杆中的每根与横杆必须用扣件扣紧,以保证其同时受力,立杆之间按步距满设双向水平杆。②中心井架四面设双排脚手架与筒壁顶紧,作为侧向支撑,以加强中心井架的稳定性。③为了保证支撑杆不脱空,并与井架可靠连接,用3m的短管、直角扣件将内围檩两侧的井架立杆与支撑杆可靠连接。6效率分析6.1节约行工费、节省经营费与传统工艺相比,采用中心井架环式辐射操作平台施工,单仓直接经济费用(人、机、料)可节省12.45万元;工期提前1.5个月,可节约管理费13.5万元。单仓合计可节约资金共25.95万元。6.2中心井架和无桁架井1)滑升外模板以热轧整钢板代替普通小钢模板,并改变模板倾斜度,可以消除以往滑模施工中出现的质量通病,提高混凝土表面观感质量,达到清水混凝土要求。2)滑模提升架由焊接连接改为螺栓连接,提升架立柱由过去的槽钢制作改为槽钢格构式,中心井架环式辐射操作平台用小桁架替代大桁架,以中心井架替代满堂架或钢结构支撑,减少了运输工作量,省工省料,节约了人力和物力资