钢筋混凝土烟囱随升钢管吊架倒模法施工
1.工程概况
某焦化厂二期改造项目焦炉90m钢筋砼烟囱,采用350×350预制砼方桩基础,承台底标高-6.0m,底板!16m,厚1.2m。烟囱下口外径6.0m,上口外径2.40m,下口壁厚0.4m,上口壁厚0.18m,坡度i=0.02,基础及筒身砼强度等级均为C25。20m以下内衬为240厚粘土砖,20m以上为120厚粘土砖,采用M5水泥石灰砂浆砌筑。填充保温隔热材料为80厚松散膨胀珍珠岩,顶端10m高不设内衬。
2.方案确定
根据本工程特点,筒身钢筋砼结构采用滑模施工工艺是最为安全和成熟的方案。但若采用滑模施工则需购置全套的液压滑模设备,制做一套滑升模板和相应的操作平台,并培训相应的专业技术人员,对单一的烟囱工程来说,意味着工程成本加大,经济效益降低。
能否利用现有的!48×3.5的脚手架钢管和定型组合钢模板,在确保安全和工程质量的前提下尽可能减少投入,是专业技术人员的职责。通过认真仔细地分析、计算和验算,提出了“随升钢管吊架倒模法施工”的方案(见示意图1),通过了专家审核,并在该工程得到了实践。
3.施工方法
3.1模板配制和支设
3.1.1模板配制
内外模板均采用P2015、P1515、P1015型组合钢模板进行组合。根据烟囱所在施工高度的内外圆弧长调整钢模的宽度和数量,但不宜使用宽度大于200的钢模,以使筒身内外圆的弧度接近设计。为了保证筒身按设计i=0.02的坡度进行收分,可按设计i=0.02的坡度改制20个异形钢模。因烟
囱每增高1.5m,其圆弧周长缩短188mm,将其分在20个异形钢模上,每个钢模上下仅差9.4mm,故异型钢模小端宽度为100mm,大端宽度为109.4mm,可由P1015钢模改制即可。支模时,只需将这20个异型模板均匀分在圆周上,就可保证筒身按设计坡度i=0.02收分。
3.1.2模板支设
内模板按相应弧长配好模板后,用U型卡两两相连扣紧,并用勾头螺栓与上、下两道脚手架钢管制做的内环箍连接起来形成圆形内模。要保证弧形模板与烟囱同心,钢管内环箍应与内提升架用钢管和扣件连接牢固,同时按设计要求调整圆心和垂直度。为了保证筒身壁厚,内外模板间采用顶撑的方法,顶撑点布置在上下环箍处,间距400～500mm。
外模按相应高度弧长配好模板后,同样用U形卡两两相互连接,然后用!15.5钢线绳制做的柔性环箍上、下两道箍紧。钢模板之间采用双面胶海棉条清缝,以防钢模板拼缝处漏浆影响筒壁外观。柔性环箍采用1.5t倒链箍紧,但应在倒链与钢模接触处用弧形钢板衬垫,以防倒链与钢模接触处筒壁局部凹陷。上、下环箍倒链应对称布置,拉紧倒链的同时应敲打钢绳,以保证环箍均匀受力。砼浇筑前,应将倒链锁死,防振捣砼时倒链松弛。
3.2垂直运输系统及安装
3.2.1提升井架
为了尽可能利用现有的脚手架钢管,为了在烟囱内狭小的空间里安装方便,该烟囱采用8柱扣件式钢管井架作为该工程的提升井架(其搭设平面详见图2)。井架水平杆平面内距离1350,步距1500,立杆设在平杆的外侧。吊笼滑道采用脚手架钢管的同一侧@1500焊一300长短钢管,调直后用扣件与井架的平杆和立杆连接牢固。由于钢管井架搭设高度较大,必须采用在烟囱内每隔10m的内衬牛腿上搭设钢管斜撑加劲的方式,以保证该井架有足够的强度和刚度(详见图3)。
3.2.2卷扬及吊笼
本工程垂直运输的动力系统采用3t的慢速卷扬,通过地轮导向和井架上的的天梁和天轮,采用!18的钢丝绳提升吊笼,卷扬机设在烟囱外30m远处。
为确保吊笼安全,吊笼采用电气和机械双重联锁,并在操作层设限位和停层装置,同时在井架顶部相应位置设防冲顶装置和上极限装置。吊笼底部必须设落地缓冲装置。吊笼使用前应进行荷载试验及吊笼防坠落试验,且防坠落试验应定期进行。为了防止钢绳断裂使吊笼失控下坠,必须在吊笼上安装滑道防坠卡。吊笼的操作按钮设在吊笼内,以便施工人员操作。卷扬机旁设紧急开关,由专人看管,并用对讲机与吊笼内保持联系。由于该吊笼兼顾着所有材料的垂直运输,吊笼的底盘须用1.5～2.0mm厚的钢板铺底,并在除吊笼入口的其它三方用0.5～1.0mm厚的钢板围蔽0.5m高,以便运输散状材料或砼熟料。吊笼的顶部须用1.0~1.2mm厚的钢板封闭,以防上部物件坠落伤人。
3.3操作平台及吊架系统
3.3.1操作平台的安装
操作平台由八柱钢管井架为竖向承载构件,它由辐射梁、倒链、钢绳、护栏等组成。辐射梁采用脚手架钢管,用直角机件与钢管井架连接牢固,并用钢绳和倒链将辐射梁悬挂起来。操作平台的平整和辐射梁的受力状况可调整钢绳上的倒链,以确保辐射梁、钢绳受力均匀。60m以下施工时,
由于井架与筒壁的间距较大,相应的操作平台面积较大,为了减少八柱钢管井架的荷载,须利用烟囱筒身的内衬牛腿搭设钢管支撑架。
3.3.2吊架的组成和安装
吊架采用脚手架钢管搭设成宽度为600的双层正八边形吊篮。吊架层高为1.7m,由立杆和大小横杆等用扣件连接而成。外立杆的长度为吊架高度加护栏高度,内立杆的长度为吊架高度。主节点处大横杆必须与立杆连接,上层内外2×8个主节点用钢丝绳在八柱钢管井架上悬挂。悬挂钢丝绳与井架立柱的角度不得大于30°。吊架的半径、防护围栏、安全网、脚手板等应随烟囱半径减小及时进行更换或处理,确保设施安全有效。
3.4筒壁施工
采用自动激光铅直仪“天顶法”投测烟囱中心,用钢尺通过烟囱中心拉半径以控制烟囱每节施工半径。投测中心时必须使随升平台处于静止状态。在鼓圈上模板上口标高处设操作平台,以满足对中及拉尺控制半径操作。施工时先拆除下层模板,再将吊架整体提升,然后绑扎筒壁钢筋、支设筒壁模板,校正、固定模板,通过验收后浇筑砼。在拆除筒壁模板的同时进行钢筋上料和绑扎,砼浇筑安排在下午15~18时进行。低处的砼量大,由砼泵车进行垂直运输;高处的砼量小、提升高度大,砼熟料由烟筒内的提升井架实现垂直运输。当筒壁结构砼浇筑完成一个施工高度后,即可在吊架下层将底层模板拆除、放在操作平台上准备提升吊架和操作平台。这样循环作业,正常施工一天完成一个流程高度(1.5m)。
4.安全技术措施
4.1所有扣件、钢管、钢丝绳、倒链等都必须进行认真仔细的检查,确认合格后方可使用。
4.2吊架搭设时应注意使大横杆与立杆连接,小横杆与大横杆连接,所有扣件的拧紧程度都必须用力矩扳手检查,其拧紧力矩必须符合规范要求,不得出现过力或欠力的现象。
4.3吊架的外侧应设置一道水平栏杆,并采用密目式安全网封闭。吊架操作层采用!8@50焊接钢筋走道板满铺且与水平杆扎牢,走道板底部用双层密目式安全网兜底满铺。吊架与筒身间采用在筒身环绑钢丝绳,然后用安全网密封的方式防止施工人员及材料由此处坠落。
4.4吊架搭设完成后必须进行试验,包括搭设质量检查、空载试验、设计荷载及超载试验。此部分的实施步骤应制定详细的计划,试验过程应认真填写试验记录。
4.5提升吊架应在钢管井架高度满足要求后进行。更换倒链钢丝绳前应先将保险钢绳锁好,倒链钢绳全部更换完成并使所有倒链受力均匀后方可用倒链提升吊架。提升吊架时应注意提升速度均匀一致,以免吊架倾斜发生意外。吊架提升完毕后,应将操作平台辐射梁与井架立柱连接牢固、并在倒链锁牢后方可进行后续施工。
4.6在烟囱上施工时,操作人员应佩戴工具袋,传递物件时严禁抛、掷,工器具不用时应放入袋中。施工中使用的材料和工、器具包括模板应有防坠落措施。遇5级及5级以上大风及雪、雨、雾等不良天气时,应停止烟囱施工作业。
4.7用电系统所有电源线必须使用橡胶绝缘电缆,由电工按照安全用电的要求进行敷设,所有电气系统应有可靠的接地和接零保护。应定期检查电气系统、电气元件是否灵敏、可靠,定期检查烟囱上的临时避雷设施是否有效。
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