大直径浅圆仓锥形桁架滑模提升施工工艺和流程

大直径浅圆仓锥形桁架滑模提升施工工艺和流程一、工艺背景近几年，国家为保障粮食安全，在全国大量兴建粮食仓储项目，因浅圆仓具有储存量大，造价低，工期短，机械化程度高等特点，日益成为粮食仓储行业的主力仓型。浅圆仓作为一种现浇混凝土结构，仓壁施工多采用滑模工艺，目前已发展较为成熟。但由于浅圆仓仓顶多为圆锥形设计，且顶板跨度较大，因此仓顶板施工难度较大。目前仓顶模板支撑体系常见的有满堂钢管支撑架，钢平台支撑体系两种。第一种方案材料用量比较大，质量难以保证，且搭设高度在20米以上，属于超高超危支撑体系。高空作业安全隐患及搭设、拆除工作量均大，特别是拆除时空间环境较差，工作面狭小，存在高空坠物风险，而且该工艺目前处于淘汰阶段。第二种方案钢材用量较大，提高了施工成本。中心立柱需要支撑在地下通廊顶板上，对结构有一定影响，需要设计验算，可能需要对地下通廊采取加固措施。安装与拆除均在高空作业，存在比较大的安全隐患。此种情况下，从“雨伞”的设计结构中得到启发，在钢平台支撑体系基础上进行优化提出一种适用于浅圆仓仓顶施工的锥形桁架滑模后提升施工工艺。该工艺一是能够使锥形钢桁架的组装、拆卸均在地面进行，减少了高空作业；二是相较于钢平台支撑体系，钢材用量可减少30％；三是相较于滑模整体拖带式，该工艺在滑模施工完成后即可独立组装锥形钢桁架，不占用滑模和仓内地面回填的时间。综上所述，该工艺有效的降低了成本，保障了安全，节约了工期。锥形桁架整体提升二、工艺特点1、连续施工，仓壁成型效果好可使仓壁滑模连续施工，一次滑升到设计高度，然后进行锥形钢桁架的组装及提升，最后在仓壁内侧安装钢牛腿，对锥形桁架进行固定。解决了滑模整体拖带钢桁架施工，需停止滑升一段时间，以便在仓壁内预埋吊环，进行钢桁架固定，从而导致仓壁留有施工缝，最后切割吊环，还会影响仓壁耐久性、气密及防水质量的问题，有效提高了仓壁滑模一次成功率。2、整体提升，安全性能高避免高空作业，一方面利用电动倒链作为动力体系实现锥形钢桁架整体提升及降落，另一方面利用螺栓或销栓将定制构件连接成整体，机械化程度高，安全可靠，保证浅圆仓仓顶支撑施工安全性。3、定制拼装，适用面较广可加工定制不同直径的中心筒，以及不同长度辐射梁，通过不同的组合连接，形成不同直径的锥形钢桁架，适用于不同直径的浅圆仓，方便周转，通用性较强。4、节省工期，简化施工准备相较于滑模整体拖带式，减少了较长的施工准备时间。不需将滑模装置和钢桁架全部地面组装完成后才能滑模，仅将滑模装置组装完成即可开滑，利用滑模的时间完成仓内地面回填，然后组装锥形钢桁架并独立提升，取得节省工期的效果。锥形桁架提升到设计高度三、适用范围本工艺适用于采用滑模施工工艺的直径25m及以上的浅圆仓锥壳仓顶施工。仓顶板混凝土浇筑四、工艺原理《大直径浅圆仓锥形桁架滑模后提升施工工艺》通过滑模施工过程中，在仓壁预埋螺栓孔，以便安装钢牛腿；然后在仓内地面进行锥形钢桁架的组装；锥形钢桁架提升以滑模提升门字架作为吊点，利用电动捯链将在锥形桁架提升至钢牛腿以上高度；然后安装钢牛腿支座；牛腿安装完成后，将钢桁架整体缓慢下落并固定至钢牛腿支座上；最后根据仓顶的坡度及高度，在锥形桁架上二次搭设满堂支撑架，形成仓顶模板支撑体系。本工艺利用锥形桁架的结构稳定性，保证了仓顶施工的质量和安全。仓顶模板铺设完成五、施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程工艺流程图5.2操作要点5.2.1锥形钢桁架设计锥形钢桁架主体结构由中心筒，辐射梁，斜支撑以及辐射拉杆4大部分组成，（辐射梁H型钢，斜支撑无缝钢管以及辐射拉杆螺纹钢规格型号以满足设计参数安全验算的选用确定），详见图2。锥形钢桁架整体组装模型图1、中心筒中心筒为直径D1，高H1的钢结构圆柱形网架，详见图3。共由上环梁；中环梁；下环梁；辐射梁；立柱；内斜撑；内拉杆以及筒内圆盘8部分构件组成。中心筒整体组装模型图（1）中心筒上环梁中心筒上环梁共分为同心圆A、B两道，两者中间周圈布置中心筒辐射梁，上环梁A半径为R，上环梁B半径为r，均采用H型钢弯曲定型制作，（H型钢规格型号以满足设计参数安全验算的选用确定）。每段H型钢之间采用高强螺栓进行连接。中心筒上环梁A、B的下翼缘板均开有若干组螺栓孔，分别与中心筒立柱和内斜撑进行螺栓连接；上环梁A、B的腹板开有若干组螺栓孔，分别与钢桁架辐射梁B和中心筒辐射梁进行螺栓连接。上环梁A与中心筒立柱连接节点图上环梁B与中心筒辐射梁、内斜撑连接节点图（2）中心筒辐射梁中心筒辐射梁长度为L1，采用H型钢定尺加工制作（H型钢规格型号以满足设计参数安全验算的选用确定），H型钢两端部分别焊接两块钢板，钢板开有螺栓孔分别与中心筒上环梁A、B进行连接。详见图5，图6。（3）中心筒中环梁中心筒共设上下2道中环梁，半径均为R1。采用槽钢定型弯曲制作（槽钢的规格型号以满足设计参数安全验算的选用确定），每道中环梁均匀开有螺栓孔，以便与立柱侧向螺栓连接固定，详见图10。其中下道中环梁腹板外侧均匀焊接若干块开孔连接耳板，用于与钢桁架每根斜支撑A销轴连接，详见图7。中环梁与斜支撑A连接节点图（4）中心筒下环梁中心筒下环梁采用H型钢定型弯曲制作（H型钢规格型号以满足设计参数安全验算的选用确定），上翼缘板开有若干螺栓孔，用于分别与中心筒立柱和中心筒斜支撑进行螺栓连接；腹板外侧焊接耳板，每个耳板有2个销轴连接孔，用于分别与钢桁架每根斜支撑B和辐射拉杆销轴连接；腹板内侧焊接耳板，每个耳板开有1个销轴连接孔，用于与中心筒内拉杆销轴连接。（5）中心筒立柱在中心筒上环梁A与下环梁之间共设置若干根中心筒立柱，长度为h2，采用H型钢定尺加工制作（H型钢规格型号以满足设计参数安全验算的选用确定）。立柱端部焊接带有螺栓孔的端板，分别与上下环梁螺栓连接；立柱侧向开有螺栓孔，上下间距与中环梁间距相等，用于与2道中环梁进行螺栓连接。（6）中心筒内斜撑中心筒上环梁B与下环梁之间设置若干根内斜撑，斜撑长度L2，采用无缝钢管定尺制作（钢管规格型号以满足设计参数安全验算的选用确定）。斜撑两端焊接连接端板分别与上环梁B、下环梁进行螺栓连接。（7）中心筒拉杆、中心圆盘拉杆采用直径36mm螺纹钢制作，一端焊接带有销轴孔的钢耳板，连接花篮螺栓，花篮螺栓与中心圆盘销轴连接，一端做弯钩，勾住中心筒下环梁腹板连接板。中心圆盘采用钢板加工成圆形（圆盘直径和厚度以满足设计参数安全验算的选用确定），中心盘边缘周圈开有销轴连接孔，用于连接花篮螺栓，详见图11。中心圆盘与花篮螺栓连接节点图2、辐射梁钢桁架辐射梁由H型钢定尺制作（H型钢规格型号以满足设计参数安全验算的选用确定），每根辐射梁由斜直段的辐射梁A和水平段的辐射梁B对接而成，对接处采用高强螺栓连接。辐射梁B的另一端与中心筒上环梁A腹板采用高强螺栓连接，详见图6。辐射梁A下翼缘板两端及中间按照设计位置分别焊接3块开孔耳板，分别与斜撑A、B以及辐射下拉杆采用销轴连接；上翼缘板顶面每隔一定间距焊接120mm长的短钢管（具体间距以满足设计参数安全验算的选用确定），便于水平环向钢管扣件固定；辐射梁A的另一端与牛腿支座连接件采用高强螺栓连接。钢桁架辐射梁及其连接节点图3、斜支撑钢桁架斜撑上、下共设置2圈，上圈斜支撑A与下圈斜支撑B均采用无缝钢管定型制作，（钢管规格型号、长度按照设计参数安全验算进行确定）。斜支撑A两端分别与中心筒中环梁和辐射梁A中部耳板采用销轴连接；斜支撑B两端分别与中心筒下环梁和辐射梁A上部耳板采用销轴连接，详见图12。4、辐射拉杆辐射拉杆采用螺纹钢制作（螺纹钢规格型号以满足设计参数安全验算的选用确定），两端焊接耳板连接花篮螺栓，花篮螺栓与中心筒下环梁、辐射梁A下部耳板采用销轴连接，详见图12。5、环向支撑在辐射梁上部每隔一定间距安装一道梁顶环向支撑；环向支撑采用焊接钢管弯制而成（环向支撑的间距及钢管规格型号以满足设计参数安全验算的选用确定）。环向支撑钢管采用扣件与辐射梁A上翼缘板顶面焊接的短钢管固定，详见图12。5.2.2牛腿设计滑模施工过程中，应在仓壁内侧按照设计高度预埋螺栓孔，用于后期固定牛腿。牛腿由竖向支撑，水平支撑以及斜撑3部分组成。竖向支撑采用槽钢与仓壁用螺栓固定连接，形成钢牛腿支座的竖向立柱。牛腿水平支撑H型钢与竖向支撑满焊连接。斜撑采用无缝焊接钢管，分别与竖向、水平支撑满焊连接，（槽钢、H型钢及无缝焊接钢管规格型号以满足设计参数安全验算的选用确定）。水平支撑上翼缘顶面开螺栓孔，用于连接牛腿支座连接件。牛腿支座连接件采用H型钢裁剪加工定型制作而成，端部焊接钢板，钢板与竖直方向的夹角与锥形仓顶板与水平方向夹角相同，钢板开有螺栓孔，用于与辐射梁A螺栓连接，（竖向支撑槽钢、水平支撑和支座连接件H型钢、无缝焊接钢管及连接钢板的规格型号以满足设计参数安全验算的选用确定）。5.2.3电动捯链安装及桁架整体提升钢桁架提升时应保证钢牛腿处仓壁混凝土强度达到75％以上，方可进行吊装提升。提升利用滑模装置提升门字架横梁作为吊点，相邻捯链之间间隔3个提升门字架。调试电动倒链将钢桁架进行整体垂直起吊。吊点安装示意图钢桁架提升至钢牛腿以上高度后，停止提升，施工人员安装钢牛腿后，再缓慢下落钢桁架，将钢桁架卸载至钢牛腿支座上后，并用螺栓固定牢靠。桁架整体提升示意图5.2.4滑模装置拆除待仓顶锥形钢桁架通过整体提升，卸载至钢牛腿支座上并安装固定完成后，进行滑模装置的拆除作业。拆除时，上人回笼梯对面最远处作为拆除起点，沿着周圈退后逐步拆除，最后拆除至上人回笼梯位置。拆除方向和路线见下图：滑模装置拆除顺序图5.2.5满堂支撑架搭设满堂支撑架的所有主立杆均支撑在锥形桁架每道辐射梁上，与辐射梁呈90°夹角，其径向间距以满足设计参数安全验算的选用确定。由于锥形钢桁架的辐射梁呈放射状分布，将导致主立杆环向间距自上而下逐渐变大。当局部主立杆环向间距超过设计参数安全验算的间距时，需加密增设次立杆，次立杆下部采用直角扣件与钢桁架环向支撑的钢管进行连接，次立杆上部采用旋转扣件与2根斜撑杆进行连接，2根斜撑杆另一端与两侧主立杆下部连接，使次立杆所受荷载能够通过斜撑杆均匀传递到钢桁架辐射梁上，斜撑杆应根据次立杆周圈连续设置。主、次立杆顶端均设置径向水平钢管主楞，采用旋转扣件与立杆进行连接，旋转扣件下部应增加一个防滑移直角扣件；次楞采用螺纹钢筋，环向周圈水平布置，用铁丝将螺纹钢筋绑牢在主楞径向水平钢管上；然后在次楞上铺设辐射状木方，（次楞采用的螺纹钢筋规格型号及木方间距需按照模板支撑体系受力计算进行确定），最后在木方上部环向铺设木模板并钉牢。详见图17。满堂支撑架平面布置图5.2.6支撑体系下落、拆除吊点孔留置→仓顶混凝土达到设计强度→安装电动倒链→模板拆除→钢牛腿拆除→整体下降钢桁架→地面拆散钢桁架。1、吊点孔留置（1）在仓顶板混凝土浇筑施工时预留若干个吊点孔（吊点孔数量以满足设计参数安全验算的选用确定），吊点孔可采用PVC管预埋在仓顶板混凝土中，预埋PVC管时顶板钢筋应适当错开避让。2、安装电动捯链每个吊点孔上部放置1根H型钢支撑梁，支撑梁径向放置，下端抵住仓顶下环梁。用钢丝绳把电动倒链分别吊挂在支撑梁上，距钢桁架大梁根部1.5m处作为吊绳固定点。吊点孔平面布置2、模板拆除下降前，将仓顶板支撑架体的可调托撑下调200mm，抽出仓顶模板主楞钢管及次楞方木，将仓顶底模板用撬棍撬松，脱离仓顶混凝土面。3、钢牛腿拆除将辐射梁与钢牛腿支座的连接螺栓拆除，当全部拆除完成后，作业人员即可从进粮口预留挂梯撤离至仓顶面。