湖南省常德卷烟厂石板滩库区150m3倒锥壳水塔,其支筒高40m,外径2•4m,壁厚200mm,每5m高度设1个平台(共计7个);水箱坐落在支筒上,水箱倒锥为45°,外径10m,高7m。对倒锥壳水塔的施工,提出3个方案:①对支筒采用滑模施工,水箱在底部预制提升上顶;②搭设脚手架进行提模全现浇施工;③对支筒采取模架互提,对水箱采用钢管悬挑脚手架组模现浇施工。根据公司实际情况,采取方案③。
1 支筒模架互提施工
1•1 提升方法
该方法模板体系由圆弧形定型模板与门式提升导杆组成;钢管挂架形同附墙式钢管升降脚手架的固定架部分,安装在门式提升杆的正下方;提升器具采用6个2t倒链。先利用钢管挂架作为支承,提升门式导杆带动模板到上一施工节;再利用门式导杆为支承提升钢管挂架到上一施工节。相互提升施工混凝土支筒到顶后,拆除门式导杆和模板,加固钢管挂架搭设环形钢管悬
挑架,进行水箱施工。
1•2 模板体系的设计和制作
模板体系包括内、外圆弧定型模板和门式导杆等。
(1)模板构造 内、外筒壁各配制6块等长圆弧定型模板,面板采用22mm厚杉板条,表面铺钉0•5mm厚铁皮,背楞用弯曲松木锯制成40mm×80mm弧形方料。模板高2 000mm,底部100mm范围内刨薄2mm,在此位钉2mm厚橡皮条,以防止浇混凝土时漏浆。定型模板中部设3个14mm螺栓孔,穿螺栓阻止模板中部变形。
(2)门式提升导杆 6个门式提升导杆的2根立柱为长4m的[12槽钢,其顶部用1根同规格的短槽钢连接组成门形架,立柱的间距与混凝土筒壁厚度相同。钻3个14mm
和2个32mm穿墙螺栓孔,其中32mm孔兼作挂架预留穿墙螺栓孔。在立柱的翼缘上焊多个小钢牛腿,以提高模板的刚度。导杆是控制筒壁垂直、保证支筒壁截面尺寸和承挂提升挂架的关键部位,加工时务必保证杆件平直、牛腿位置准确和牢固(见图1)。
1•3 整体钢管挂架构造
整体钢管挂架借用附墙升降脚手架技术,即取消了活动架,将附墙支座与架子立管的焊接点改为穿管式活动节点,使钢管回收率更高,操作更简便。
(1)钢管挂架 形同六边形双排钢管脚手架,高6m,内设6榀主要受力桁架片,每榀桁架片由立杆、横杆、斜撑等组成,架片通过附墙支座均匀附挂在支筒壁上,架片之间用水平杆和大剪刀撑相连,使之围绕支筒形成一个六边形的整体架。架子顶部设有安全栏杆,外部挂全封闭密眼安全网,底部封闭竹架板。为了进一步减少挂架上部晃动和承挂倒链提升导杆,将架片内立杆接高4m,在其顶端用横向连杆对拉,相邻立杆之间用钢管连接。
(2)附墙支座 由上下翼板、腹板、支座板等组成,外形尺寸为250mm×160mm×370mm,支座板上设槽形螺栓孔,支座板的上下两端弯成“雪橇”形,以便脚手架能在略有不平的墙面上作升降运动。
(3)穿墙螺栓 采用30mm圆钢制作,每个附墙支座设1根,穿墙螺栓的套管采用100mm×100mm×200mm的混凝土预制件,以保证新浇混凝土的局部承压能力。
1•4 垂直运输
在外挂架留设1个空位,搭设简易支架,安放横梁承挂滑轮,1台1t卷扬机安装在地面,电动开关由架上人员操作,每次起吊限制在300kg内,用于材料运输;施工操作人员从支筒内已安装的铁爬梯上下。
1•5 混凝土支筒工艺流程和操作要点
(1)第1、2节支筒施工 支筒第1施工节模板组装前,应对弧形基础顶进行找平,并用墨线在找平层上准确标注模板和导杆位置。第1施工节模板组装不宜安装导杆,采用100mm宽木模板代替。内外模板就位封闭后安装穿墙螺栓,使用木撑校正模板,浇筑第1施工节混凝土。进入第2施工节时先安装导杆,再将定型模板挂在导杆的小牛腿上,挂活动板条,在模板背楞与小牛腿靠板的20mm间隙中插入木楔,使模板板面与导杆内立面平齐,然后校正导杆,安装穿墙螺栓,浇筑第2节混凝土。
(2)第3施工节以上的施工 第3施工节导杆和模板安装后,便可在导杆正下方第2施工节位置安装附墙支座、组装挂架、浇筑混凝土。待混凝土达到一定强度后将小牛腿上的木楔抽出,拆除活动板条并抽出穿墙螺栓,使模板脱离混凝土,用位于挂架顶的倒链提升导杆并带动模板到上一施工节位置,及时用膨胀水泥砂浆封堵混凝土筒壁的螺栓孔。装完上一施工节的导杆后,在导杆顶两边挂倒链,将挂架提升1节。按此顺序相互交替整体提升至支筒顶。
(3)支筒壁钢筋
绑扎、浇筑混凝土 筒仓壁混凝土强度等级为c30,坍落度宜采用30~50mm。混凝土入模前应先浇1层30~50mm厚与混凝土同比例的砂浆,每个提升节混凝土分5层浇筑振捣,各层混凝土浇筑相隔时间不得超过2h。在混凝土表面刷养护剂进行养护。
2 水箱施工
2•1 水箱钢管悬挑架搭设
水箱容量150m3,中环梁外径10m,高5•60m。支筒
顶组模现浇混凝土水箱必须先加固挂架,从原挂架上外伸搭设环形钢管悬挑架。钢管悬挑架设计为六边形,从支筒周边悬挑5m,分3级挑出,第1、2级挑出1 200mm,第3级挑出(1 200+900)mm,每层架高为1 800mm。分层搭设,每层最外边水平横管端部连接为双扣件,且每层底部外周用8钢筋环箍;斜撑是主要受力杆件,分2层布设,下层18根,上层12根,每根斜撑底部为双扣件连接。架板层层密铺绑牢,周边用安全网封闭。
2•2 水箱模板施工
组装水箱模板时,先将一面平直的杉板条呈伞骨一样布设,下端支承在原混凝土下环梁上,上端附靠在架上,然后水平安放弧形板方料、铺钉22mm厚松木板,再上铺钉2mm厚胶合板。锥形模板底部用10钢筋@600进行环箍,以保证模板的可靠性和使混凝土荷载不传到外架上。在水箱中环梁以下混凝土浇筑24h后再装水箱顶盖模板。
2•3 水箱混凝土浇筑
水箱钢筋为双层钢筋,依据施工经验,不安装内模施工,混凝土坍落度为0~3cm,按分层环形对称浇筑,混凝土振实采用手提式轻型振动器。水箱混凝土浇筑后洒水养护14d。
3 工艺特点和效果
(1)支筒圆弧定型模板整体性强,刚度好,变形小;模板面钉有铁皮,下部钉有橡胶带,保证了清水混凝土的效果。
(2)支筒导杆在控制支筒壁厚度和垂直度等方面起到了重要的控制作用,导杆留下的32mm穿墙螺栓孔,为下步挂架的安装留下了准确孔位,也为自身提升的水平高程控制提供了准确的定位。
(3)支筒施工实现了模板与钢管挂架的相互提升,操作简单安全,减轻了劳动强度,提高了工效,大幅度节约了施工费用。
(4)水箱实现了顶位现浇施工,工艺总投入少,回收率高,降低了成本。
(5)采用本工艺施工的倒锥壳水塔,在竣工后的验收中各项检验数据和各项检测数据等均达到合格标准,且被评为优良工程项目。
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