钢筋混凝土井塔外爬内挂模施工技术

钢筋混凝土井塔外爬内挂模板施工技术1.前言近年来随着煤矿矿井建设规模的扩大，承担提升功能的井塔工程设计高度也在不断增加，截面也在不断加大。当前不少工程场地狭小，工期要求紧，混凝土表面质量要求高，这就大大增加了施工难度。为此建筑安装工程集团有限公司与第六十八工程有限公司成立了课题组，开展钢筋混凝土井塔外爬内挂模板施工技术研究，总结出《钢筋混凝土井塔外爬内挂模板施工技术》，其关键技术为：对外爬模板与内挂模板构造进行合理设计，内外挂钩连接座由同一个承载螺栓连接形成一个整体，大模板整体刚度高，拆装方便；模板底口增设一种混凝土防渗漏装置，有效地解决了模板底口易渗漏的技术难题。2.技术特点2.1外模自动爬升,内模系统由塔吊吊起后直接挂到内挂件上，减少大模板了垂直运输次数，工人劳动强度低，节省了施工场地，加快了施工速度。2.2采用定型组合大钢模板，组装简便快捷，采用丝杆和齿轮对内外侧大模板进行调整就位，轻松简易，省时省力；拆模后的混凝土表面平整光洁。2.3爬升支架由多层操作平台，施工人员可以在每个方向的每层平台上独立的进行各种施工操作（如绑扎钢筋、安装模板、修饰塔身等），既节约了施工时间，也为工人提供了足够的操作空间。2.4外爬内挂模板系统重复利用率高，能有效地降低工程成本。3.适用范围本技术适用于钢筋混凝土井塔及剪力墙结构高层建筑工程的施工。4.工艺原理外爬原理：外模系统的爬升运动通过液压油缸对导轨和爬模架体交替顶升来实现。导道与爬模架体是爬模装置的两个独立系统，二者之间可进行相对运动。当爬模浇筑混凝土时，轨道和爬模架体挂在外挂件上。退模后立即在留好的预埋件孔上安装承载螺栓和内外挂件，调整上、下爬升器内棘爪方向后启动油缸来顶升轨道，待导轨顶升到位，就位于外挂件后解除爬模架体上所有拉接，之后就可以开始顶升爬模架体，此时导轨保持不动，调整上下棘爪方向启动油缸，爬模架体就相对于导轨运动，通过导轨和爬模架体交替提升对方，爬模装置就可以沿着墙体逐层爬升。内挂原理：内模系统设计时总重量不超过塔吊的最大起重量，内模系统的受力点主要是挂钩和防倾滑轮。一榀模板系统有两个挂钩，通过挂钩将整个系统挂在内挂件上，所有重量将由内挂件承担，防倾滑轮安装在底部的可调节支腿上，紧贴着墙体混凝土面，以防止内模系统向外倾斜和起吊时刮到混凝土。挂钩呈“尖刀”状，下端尖窄，上端宽厚；内挂件插口上口大，下口小；挂钩直接插入内挂件插口中，不采取其它固定措施，起吊时没有阻力，塔吊可以轻松的将内模系统吊起后挂到上部新安装的内挂件上。外模爬升到位后即可进行内模的吊挂。当遇到平台时将内模系统吊至地面，平台施工完后从平台面重新安装。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程外爬内挂模板施工技术系统施工主要包括系统安装和操作工序。5.1.1系统安装工艺流程爬模安装前准备→大模板及上架体地面拼装→安装承载螺栓和挂件（挂钩连接座）→主三角架及爬轨地面拼装→主三角架及爬轨整体吊装→安装桁架→安装下架体→安装平台铺板→外模板及上架体整体吊装→内模板及架体整体吊挂→安装栏杆及安全网→安装液压动力系统→液压系统调试5.1.2系统操作工艺流程爬模系统安装完成→模板合拢与加固→混凝土浇筑→混凝土养护及上层墙体钢筋绑扎→退出模板→拆除底层挂件并将其安装在顶层挂件安装位置→轨道爬升→外模板及架体爬升→内模板及架体吊挂→合模并加固→混凝土浇筑→继续循环施工5.2操作要点5.2.1外爬内挂模板系统的构成工艺系统图见图5.2.1-1。1-钢筋绑扎操作平台；2-上架体；3-钢筋绑扎及砼浇筑操作平台；4-外爬模；5-外爬模操作平台；6-爬模提升操作平台；7-下架体；8-爬轨；9-安全网；10-承载螺栓；11-外挂件；12-挂件拆除及混凝土缺陷修补操作平台；13-内模板；14-内模板操作平台；15-内模系统挂钩；16-内模系统防倾滑轮；17-内挂件图5.2.1-1外爬内挂模板施工工艺系统图1、外爬模板装置1）模板由组拼式大钢模板、阴角模、阳角模、钢背楞、对拉螺栓、铸钢螺母、铸钢垫片模板调节及固定装置等组成。2）架体与操作平台由上架体、三角斜撑、上操作平台（钢筋、混凝土施工平台）、主三角架、下架体、架体防倾调节支腿、下操作平台（模板操作平台、爬升操作平台、挂件拆除及混凝土缺陷修补操作平台）、纵向连系桁架、栏杆、安全网等组成。3）液压爬升系统由导轨、挂钩连接座、承载螺栓、油缸、液压控制台、防坠爬升器、各种油管、阀门及油管接头等组成。4）电气控制系统由动力、照明、信号、通讯、电源控制箱、电气控制台、电视监控等组成。2、内挂模板由主三角撑（斜撑、横梁、立柱、挂钩、防倾滑轮），纵向连接桁架、模板移动装置、大模板及上架体、模板操作平台组成。5.2.2爬内挂模板系统安装与调试1、安装前应完成下列准备工作1）对承载螺栓中心标高、模板底标高应进行抄平，放墙轴线、模板边线。2）对爬模安装标高的下层结构外形尺寸、预留承载螺栓孔进行检查，对超出允许偏差的结构进行剔凿修正；3）绑扎完成模板高度范围内钢筋；4）安装门窗洞模板、预留洞模板、预埋件、预埋管线；5）模板板面刷脱模剂，机动构件需加润滑油；6）在有门洞的位置安装架体时，应提前做好导轨上升时的门洞支承架。2、模板组拼与安装1）拼装在混凝土硬化场地上进行，场地平整度控制在2mm以内；2）按设计图纸规格与尺寸拼装模板、面板组拼采用M12螺栓连接。3）面板组拼完成后安装背楞：面板肋与背楞连接采用M14带挂钩螺栓与垫板拉接紧固,并用电焊进行轻轻点焊。4）在模板上放出承载螺栓孔及对拉螺杆孔的准确位置并钻孔，内外模板之间的对拉螺栓位置必须相对应，孔壁内涂刷油漆。5）模板通过塔吊分块起吊安装，分别安放在爬架上的专用移动装置上。6）模板之间的拼缝应平整严密，板面应清理干净，脱模剂涂刷均匀。7）模板安装后应逐间测量检查对角线并进行校正，确保直角准确。3、挂钩连接座安装（挂件）挂钩连接座安装固定必须采用M36承载螺栓，挂钩连接座应与构筑物表面有效接触，挂钩连接座安装中心允许偏差为5mm，固定在墙体预留孔内的承载螺栓在垫板、螺母以外长度不少于3个螺距。4、爬升系统安装主三角架（斜撑、横梁、立柱、爬头）、轨道、爬升器及模板调节装置在地面上拼装完成后吊装。5、架体与其它设施安装爬升系统装完成后安装纵向桁架，塔设架体，铺操作平台吊放模板，挂安全网，敷电缆及液压油管，安装控制柜，安装照明灯具及爬梯等。6、液压系统的调试1）按照液压系统说明书,加入液压油至油箱液位计上限；2）系统通电,检查控制柜信号灯指示正常；3）启动液压泵电机,观察液压动力站压力、油温信号指示是否正常。当油温低于25℃时,应让液压泵在液压缸不工作的状况下运行约15分钟,直至油温升至25℃。液压泵稳定运行后压力表指示应稳定在20MPa；4）打开液压缸上所有双向球阀，关闭流量控制阀。再半开流量控制阀，用螺旋锁保护；5）打开液压缸排气孔排尽所有液压缸内空气；6）检查系统管路正确连接，检查所有液压缸同步运动，检查螺旋接合点紧密，在缩回和伸长液压缸情况下分别有压维持20秒；7）调试完成后，关闭电源。5.2.3外爬内挂模板施工1、钢筋绑扎1）钢筋绑扎应在模板上口的操作平台上进行。2）钢筋工程的原材料、加工、连接、安装和验收，应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》。3）安装模板前宜在下层结构表面弹出对拉螺栓、预埋承载螺栓套管位置线，避免竖向钢筋同对拉螺栓、预埋承载螺栓套管位置相碰。4）每一层混凝土浇筑完成后，在混凝土表面以上应有2～4道绑扎好的水平钢筋。5）墙内的预埋铁件、预埋管线等应同钢筋绑扎同步完成。2、脱模与退模1）爬模装置脱模时，应保证混凝土表面及棱角不受损伤。2）转动垂直度调节丝杆进行脱模。3）转动丝杠移开顶紧装置。4）滑动水平调节齿轮，实现模板全退出，模板底口至少退出400mm。5）模板退出后立即对板面进行清理刷油。3、挂件上移，轨道爬升当新浇节段混凝土的强度到达爬升要求值（一般不小于10MPa）时，即可爬升导轨，导轨爬升的主要步骤及要点为：1）导轨爬升准备（1）拆除底层爬升挂件；（2）将拆除的底层爬升挂件安装至顶部挂件位置；（3）清洁爬升导轨，导轨表面涂上润滑油；（4）液压油缸上、下顶升弹簧装置（换向盒）方向一致向上；（5）将所有的调节支腿承压丝杆顶紧混凝土面。2）经确认爬升条件具备后，打开液压油缸的进油阀门、启动液压控制柜，拆除导轨顶部楔形插销，开始导轨的爬升。当液压油缸完成一个行程的顶升后，经确认其上、下顶升装置到位后，再开始下一个行程的顶升。3）当导轨顶升到位后，按从右往左插上爬升导轨顶部楔形插销，以确保插销锁定装置到位。下降导轨使顶部楔形插销与悬挂件完全接触。4）导轨爬升完成后，关闭油缸进油阀门、关闭控制柜、切断电源。4、爬模架体及模板的爬升爬模装置爬升时，承载体受力处的混凝土强度必须大于10MPa，其爬升的主要步骤及要点为：1）爬升准备工作（1）清理爬架上荷载；（2）改变液压油缸上下顶升弹簧装置状态，使其一致向下；（3）解除安全销；（4）松开承压丝杆，取下锁紧板，后退承压丝杆（距离12cm）；（5）完成前节段混凝土螺栓孔修补。2）经确认爬升条件具备后，打开液压油缸的进油阀门、启动液压控制柜、拔去安全插销，开始爬架架体的爬升。3）当爬升两三个行程后，拔除悬挂插销。4）当爬架架体顶升到位后，及时插上悬挂插销及安全插销，调节承压丝杆顶紧混凝土面。5）关闭油缸进油阀门、关闭控制柜、切断电源。5、爬模系统爬升检查爬模施工中，每次液压爬模系统的轨道、爬模系统爬升前和爬升过程中以及爬升到位后，都应进行严格而细致的检查，在确定该步操作完全符合规程或要求时，才能进行下一步的操作。在此过程中，所有操作人员必须服从爬升总指挥的指令，在发现异常情况时，要及时向总指挥汇报，等待总指挥的指令下达。在每次液压爬模系统爬升前各项工作负责人要对各自分管的工作进行检查并签字确认，当由总指挥签发爬升令后，方可进行液压系统的爬升。6、内模系统吊挂内模系统吊挂的操作要点：1）清理架体上的荷载；检查两邻两块内模架体间的连接杆、安全网是否分离。2）吊挂时应由专人统一指挥，架体上严禁站人。两个吊点，分别设在大模板两端的背楞上。3）内模系统分块用塔吊吊起后直接挂到内挂件上，当遇到平台时将内模吊到地面。4）架体下端应设有滑轮，防止架体硬物与混凝土墙面接触划伤混凝土。（5）挂钩钩尖超过插口后调整架体位置，使挂钩与插口位置吻合，然后落钩直接插入在内挂件插口内即可。7、合模合模操作要点为：1）转动齿轮移动模板水平装置使模板底口贴紧新浇混凝土面。2）转动斜撑丝杆使模板垂直。3）转动竖向调节丝杆使各块模板面高度一致。4）模板上口拉通线调整顺直，通过吊线坠检查模板垂直度。5）开启顶紧装置安装插销，将模板移动装置固定死。6）安装并紧固对拉螺栓。8、混凝土浇筑与养护1）混凝土工程的施工、验收，应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》的有关规定。2）混凝土浇筑宜采用布料机均匀布料，分层浇筑，分层振捣；并应变换浇筑方向，顺时针逆时针交错进行。3）混凝土振捣时严禁振捣棒碰撞承载螺栓套管和对拉螺栓等。4）混凝土浇筑位置的操作平台应采取铺铁皮、设置铁撮箕等措施，防止下层混凝土表面受污染。5）爬模装置爬升时，架体下端应设有滑轮，防止架体硬物划伤混凝土。6）混凝土养护采用养护液，涂刷一定要全面均匀。9、外爬内挂模板系统维护1）爬升前，目测检查提升机构、液压油缸和液压软管是否有损坏现象；检查爬架头、提升机构是否干净（没有混凝土渣、钢筋和木屑等）以保证设备运行正常。2）以下运动部件特别注意经常上润滑油：（1）提升装置转换杆；（2）爬架悬挂处导轨；（3）支撑机构上的承压丝杆和滚轮；3）在下列情况，应缩短保养间隔时间：（1）以下异常恶劣气候导致操作困难：（2）极度倾斜；（3）使用角度大；（4）污染大。4）当系统被转运到新工地使用前，应从厂家请专业人员或专家检查所有部件，检查部件是否完整、匹配，部件是否存在磨损，功能是否正常，以保证部件能正常使用，检查结果必须记录在案，并及时通知厂家，告之系统再次进入使用状态。5）模板系统的维修、保养（1）模板表面应避免重物碰撞和敲击，严禁用尖利的硬物刮刻模板表面。（2）模板面板在储存时，要避免暴晒雨淋。切割和钻孔后用防水油漆封边。（3）施工完一个节段后，及时清理模板表面。清洁时可以使用水或相同的脱模剂来清洗，混凝土的粘结块使用钢丝刷清除，不准使用钢质等工具铲除，以避免损坏模板板面。（4）吊运模板时注意不能碰坏模板，特别是板面。10、外爬内挂模板系统拆除1）拆除平台上所有不再使用的设备及物品，如电焊机，配电箱，液压控制台及油管等物品。2）退模，将外模板从爬模架吊出，并放置于地面上3）内挂模系统由塔吊整体吊至地面。4）抽出导轨，将抽出的轨道放置于地面。5）下架体与主三角架和桁架整体由塔吊吊至地面。（6）在整体拆除爬模架前，用钢丝绳将附墙挂座提至屋面。5.3劳动力组织劳动力组织见表5.3-1。表5.3-1劳动力组织情况表序号职能或工种人数主要作业内容1技术员2施工组织设计、技术方案制定2质检员1现场质量检验、监督3测量员1测量复测4安全员1现场安全及环保管理5设备员1设备保养维护6施工员2现场人员调配7起重工4爬架安装、拆卸8爬升组6爬升系统维护，爬升操作9钢筋工20钢筋制作与绑扎10木工40模板就位与加固11混凝土工12混凝土浇筑6.材料与设备6.1主要材料模板体系主要材料包括：全钢大模板、液压爬升架、脚手杆、角钢、槽钢、丝杠、螺栓、钢丝绳等。6.2主要设备主要设备见表6.2-1。表6.2-1主要设备配置表7.质量控制7.1质量控制标准外爬内挂模板系统装置安装允许偏差和检查方法应符合表7.1-1规定。表7.1-1外爬内挂模板系统装置安装允许偏差和检查方法项次项目允许偏差（mm）检查方法与工具1模板轴线与相应结构轴线位置≤3吊线、钢卷尺2截面尺寸±2钢卷尺尺量3组拼成大模板的边长偏差±3钢卷尺尺量4组拼成大模板的对角线偏差≤5钢卷尺尺量5相邻模板拼缝高低差≤1平尺及塞尺6模板平整度≤32m靠尺及塞尺7模板上口标高±5水准仪或拉线、钢卷尺8模板垂直度≤5m≤3吊线、钢卷尺＞5m≤5吊线、钢卷尺9背楞位置偏差水平方向≤3吊线、钢卷尺垂直方向≤3吊线、钢卷尺10架体或提升架垂直偏差平面内≤3吊线、钢卷尺平面外≤5吊线、钢卷尺11架体或提升架横梁相对标高差≤5水平仪12油缸安装偏差架体平面内≤3吊线、钢卷尺架体平面外≤5吊线、钢卷尺13承载螺栓中心偏差≤5吊线、钢卷尺7.2质量保证措施7.2.1模板的拼装和使用质量保证措施1）模板拼装（1）架体组拼在专用平台上进行，严格控制专用平台的刚度和平整度。（2）架体组拼前，对拼装人员应进行培训和考核，合格后才能上岗。（3）在模板组拼过程中，对槽钢背楞放位安装质量、面板外形尺寸、平整度，采取了针对性控制，确保板面平整度、断面尺寸、面板接缝（水平缝或竖直缝）及阳角模满足模板设计要求。（4）大模板安装后底口与已浇混凝土接茬处，易出现漏浆导致混凝土外观质量差，增设一种混凝土防渗漏装置，可有效地解决模板底口易渗漏的技术难题。2）模板吊装及转运（1）模板装转运过程中不得有尖锐的构件压在面板上或刮到面板上，以免面板刮伤损坏。（2）吊装过程中注意对模板周边棱角的保护，不得破坏棱边棱角，以免相接后不良发生漏浆等，线形被破坏。（3）装运时，模板起吊要均匀平衡受力，堆放平稳并进行固定，以免滑落。3）模板安装及拆除（1）严格按照相关施工验收规范操作施工，注意操作顺序。（2）拆模时，模板起吊要均匀平衡受力。（3）模板安装对垂直度及轴线位置进行复核，满足要求后方可浇筑混凝土。（4）浇筑完成后及时将模板外侧残余混凝土清除，清洁面板刷上脱模剂，做到层层涂刷隔离剂，并由专业工长进行检查。（5）模板拆除后及时对模板进行检查，发现问题需及时修补，如：螺钉松动，面板局部受损、拉松，封堵螺钉眼的原子灰被破坏，棱角被破坏等，以免影响后续混凝土浇筑质量。（6）模板存放要整齐、平整、垫实，避免在其上堆积重材料。（7）螺栓套管伸出模板20～30mm并且与模板紧贴可以防治螺栓孔部位漏浆或失水而影响混凝土外观。7.2.2混凝土施工质量保证措施1）混凝土严格分层浇、分层振捣，并注意变换浇筑方向，即从中间向两端，从两端向中间交错进行。2）混凝土浇筑过程中振捣棒不得接触到模板板面振捣，泵管等移动时也不能撞击到面板上，以防面板被破坏。8.