筒仓结构滑模施工中滑升速度的控制方法
张玉珍 侯亚萍 胡广民
山海关中央直属粮库为10万t级大型粮库,有14个直径25m的混凝土独立筒仓,筒壁高19.95m、厚300mm,采用C30混凝土,钢筋16~ 20,采用滑模施工,库顶为截锥体形钢结构。
1 研究滑升速度控制方法的目的
(1) 14个大直径筒仓壁是该项目的主体工程,只有完成筒壁后其他项目如库底通廊、库顶钢屋架和栈桥通廊、通风地沟、地面和设备安装等工程项目才能顺次展开施工。加之现场在靠近海边高地的风口处,风力常达五级以上,遇风塔吊无法上料而经常停滑,因此滑升速度是整个项目网络计划的关键线路,采用科学的控制方法加快滑升速度成为保证工期的首要课题。
(2)控制最佳的滑升速度是降低施工成本、提高经济效益的重要技术措施。在滑模施工中,劳动组织、专用和通用机具、模板操作平台等的配置是固定的,即每班施工的固定成本,在预算定额中表现为每10m3混凝土人工、机械、周转材料的含量。提高滑升速度增加了每班混凝土的完成量,从而减小了每10 m3混凝土中上述费用的实际摊销量,降低了施工成本。
(3)控制最佳滑升速度是保证质量和安全的前提条件。滑升速度过快或过慢将造成出模混凝土流浆、坍塌或过硬,筒壁内外抹灰困难,影响工程质量。若滑升速度过快还会因混凝土强度低,支承杆失稳而影响安全,秦皇岛市因此曾发生过多人伤亡事故。过去为保证施工安全,往往凭经验降低滑升速度,但又影响到经济效益。
因此,在保证质量与安全的前提下,如何对滑升速度进行最佳控制成为滑模施工中的重要课题。
2 滑升速度现场控制的难点按照《液压滑动模板施工技术规范》(GBJ113-87)的规定,滑升速度要同时满足3个条件。
2.1 条件一
混凝土出模强度宜控制在0.20~0.40MPa,或贯入阻力值为0.30~1.05kN/cm2,此时滑升速度
V=(H-h-a)/T
式中V———模板滑升速度(m/h) ;
H———模板高度(m);
h———每个浇灌层厚度(m);
a———混凝土浇灌满后,其表面到模板上口的距离,取0.05~0.10m;
T———混凝土达到出模强度所需的时间(h)。
2.2 条件二
为保证支承杆不失稳,此时滑升速度
式中V———模板滑升速度(m/h);
P———单根支承杆的荷载(kN);
T———在作业班的平均气温条件下,混凝土强度达到0.7~1.0 MPa所需的时间(h);
K———安全系数,取K=2。
2.3 条件三
要保证施工过程结构的整体稳定,就本工程而言,由于结构整体刚度大,混凝土强度等级高(C30),截面厚(300mm),竖向、环向配筋量大和采用浅野525号早强水泥,经计算整体稳定符合要求。
滑升速度现场控制的难点在于条件一和二,它们均与混凝土早龄期强度有关,条件一可在现场配置贯入阻力仪测试,比较方便;条件二没有贯入阻力值的规定,测试混凝土早龄期强度必须在万能试验机上进行,一般施工现场无此条件,现场控制缺乏可操作性,只能凭经验控制速度,缺少经验的技术人员往往无所适从。
为此,我们力求寻找混凝土早期强度与贯入阻力的相关关系,通过现场贯入阻力试验结果推定混凝土的早龄期强度,从而科学地选择控制滑升速度的条件和方法。
3 滑升速度控制研究的技术路线和方法
通过对条件一、二控制滑升速度的两个方程式分析,除达到规定强度所需时间(T)外,其余参数均为常数,在编制施工方案时已经确定。因此,如果在滑模施工的前一天由试验室按施工用的配合比同时进行贯入阻力值与龄期的关系(N-t)、强度与龄期关系(fc-h)试验,依据试验记录绘制出以龄期为横坐标、贯入阻力值和强度为纵坐标的曲线,再按上述两条曲线建立贯入阻力值与强度的对应关系曲线(N-fc),现场只需做混凝土贯入阻力测试,即可推定出与贯入阻力值相应的混凝土强度和达到规定强度所需的时间,从而算出控制的滑升速度。贯入阻力仪价格低、测试方便,操作容易掌握。现以4号库的滑升速度控制为例说明应用方法。4号库1999年6月8日施工,平均试验气温27℃,(N-t)、(fc-t)、(N-fc)相关关系曲线分别见图1、2、3。
通过图1~3,按条件一可得出混凝土贯入阻力为0.313 kN/cm2,混凝土强度达到0.4MPa时,时间为3.0 h,由此计算出滑升速度V=0.27m/h。按条件二得出混凝土强度达到1MPa时,龄期为4.0 h,由此算出滑升速度为0.58m/h,决定按V=0.27m/h控制滑升速度。4号库的实际滑升时间为4.2d,平均滑升速度0.24m/h。实际滑升速度与计算得出的滑升速度基本符合。
4 经济与社会效益
山海关中央直属粮库14个大直径筒仓滑模施工从3月19日开始, 6月13日全部结束,工期87d,扣除风、雨和塔吊转移拆装等停滑20.3d,有效滑升工期66.7d,每个库平均4.76d, 14个库的平均滑升速度0.17m/h,达到了预定的工期目标。
混凝土强度标准差σ=3.5MPa,尺寸精度实测实量及观感评定均达到优良水平,受到业主和监理的高度评价。
本工程施工中,仅用3套模板、2台QT60/ 80塔吊流水作业,就保证了14个筒仓不间断地连续滑升,完成混凝土量6 300m3。与1993年定额比较,即使将专用机具费一次摊入成本,也为企业创出了高经济效益。
5 结论
(1)滑模施工中,用贯入阻力仪现场测定贯入阻力值推定混凝土强度,总结出控制滑升速度的方法(N-fc法),可在保证滑升安全和质量的前提下,对滑升速度提供最佳选择,以缩短工期,提高经济效益。
(2)本方法可操作性强,对滑模施工中滑升速度的现场控制,由经验转向科学化提供了一种新方法。
(3)影响贯入阻力和混凝土早龄期强度因素较多,如施工温度、水泥品种标号、混凝土坍落度和掺早强或缓凝剂等。当上述因素有较大变化时应及时测试,作出新的控制曲线,用以调整滑升速度。
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