连续变截面筒仓滑模施工技术
摘要:采用滑模进行变截面钢筋砼筒仓施工尚处于探索阶段。以日照港变截面筒仓为例,介绍滑模施工技术。
近几年来,随着大型水泥厂及粮油储备库的迅速增加,筒体构筑物也越来越多地出现在工程中,常见的筒体结构主要有钢筋砼和钢结构两种。
在沿海等环境潮湿地区,钢筋砼筒体结构以其耐潮湿、抗腐蚀、后期维护成本小的优点正逐步取代钢结构筒体成为首选,因此成本低、工期短、砼外表美观的滑模施工工艺得以推广应用。目前,等壁厚筒体的施工技术已较为成熟[1-2],但对于壁厚渐变的筒体,采用滑模施工还是一种尝试。
日照港粉磨站位于日照港东港区内,年产水泥200万t,其组成单体主要为筒体结构,其中熟料库为壁厚渐变简体,本文仅介绍其主要施工技术。熟料库内径为145 m,外壁有门洞隧道口一处。壁高36.5 m,±0.00 m处壁厚750 mm,库顶壁厚400 mm。
1 滑升系统
滑升系统主要由滑升台架、液压系统、模板及外模收分装置组成(见图1),主要靠锚固在筒仓壁中的竖向支撑杆固定。
1.1 滑升台架
滑升台架由支撑杆、滑升架、平台、吊脚手架组成。两榀滑升架的间距约1.5 m。
支撑杆预埋在筒仓壁中,为148×3.5普通建筑钢管,A3钢,接高时加140(外径)衬管焊接,手动砂轮磨平,同一平面上支承杆接头数量不得大于支撑杆总数的25%。
开支架立柱尺寸为2 400 mm×200 mm,采用148×3.5普通钢管焊接成的格构式构件,上、下横梁为双拼12号槽钢,立柱与横梁焊接。开支架外型尺寸为2 000 mm×2 400 mm(宽×高)。支撑杆从开支架的下、上横梁中间穿过,且套在支撑杆上的千斤顶固定在开支架的下横梁上,使得开支架与支撑杆牢固联接。
滑升平台为悬挑平台,有内、外平台之分,宽度分别为2.4 m与2 m,由连接在开支架上的上、下两层水平钢管和斜向钢管与开支架一起组成滑升架,然后在上层钢管顶面绑扎方木、铺设20 mm厚木板,架上防护栏杆后,即形成滑升平台。
滑升平台外侧靠近上人爬梯处设两混凝土漏斗,用于储存泵送混凝土并分至平台上的斗车,以完成混凝土的水平运输。
吊脚手架用扣件连接在滑升架的下层水平钢管上,外包安全网,用于检查砼出模强度,进行滑升过程中的质量检查、处理,滑模后仓壁修整及养护、预埋件清理等。吊脚手架净高2.0m,宽度大于0.7m。
1.2 模板系统
1.2.1 模板
内外模板均使用100～200×1 200的普通定型钢模板,螺栓拼接。在模板上端第二孔、下端第一孔分别设双钢管围圈,围圈用管卡勾头与模板拉结,并焊接在滑升架的上下层钢管上。模板高1.2m,安装好的模板单面倾斜度:内模板垂直,外模板上口向内倾斜12 mm。
1.2.2 外模收分
1.2.2.1 径向收分
在每榀滑升架的上、下水平钢管上焊接1根调节螺栓,用于模板的径向收缩。因在滑模过程中,螺栓顶进有时比较困难,现场准备了10只横向千斤顶,以便及时用千斤顶顶进。
外壁滑升总高度为35.5 m,径向收缩总量为35.5 mm。模板每次滑升高度为0.30 m,则半径收缩3 mm。
1.2.2.2环向收分
环向收分装置如图3。
模板在环向按滑升架间距的3倍分片,两片之间设一块活动模板;两片模板之间的围圈断开并用钢衬管联接以防错位较大,两围圈用116螺栓连接以便收分时紧固;在外模上、下各加1道116钢丝绳,共配2只50 kN倒链边滑升边收紧;这样,即可完成环向收缩。活动模板的设计宽度应保证模板提升到顶部后,有3～5 cm的盈余度。
考虑到外模收分时,螺栓的顶进使开支架外侧立柱受力较大,采用以下措施进行加固:1)外模一侧的开支架设计成双立柱,并将两立柱焊接成整体;2)在开支架横梁与立柱连接的部位,用角钢焊接腋角,增强其抗弯和抗变形能力。
1.3液压提升系统
1.3.1系统组成
液压系统千斤顶使用GWD-60型滚珠式千斤顶(俗称6 t大顶),每榀开支架上设置1台。其额定顶推力60 kN,设计顶推力取额定顶推力的50%,即30 kN。
使用116、18钢丝编织高压软管与各分油器组成并联平行分支式液压油路系统,布管时尽可使油路长短相近。液压动力使用两台YHJ-72型控制台分区联动,油压机试验压力为15 MPa,滑升时油压使用8 MPa。
1.3.2千斤顶数量计算
选用GWD—60型滚珠式千斤顶,每榀开字架设1台。
1.3.4系统组装
1)将开支架就位,应径向对准筒仓中心,等距离布置,下横梁上表面应在同一水平面,开支架之间用短钢管互联成一体。
2)绑扎钢筋,接头按图纸要求错开。
3)组装内外模板,确保几何尺寸和模板锥度。
4)组装滑升架。
5)组装外挑平台、安装液压设备。
6)组装高架平台,设置砼集料漏斗。
7)内外吊脚手架待滑升至2 m后立即组装。
2 滑模施工
2.1 滑升前的准备
模板滑升是一项技术复杂的综合性工作,首先要确定每位生产人员的职责范围,明确责任和奖惩办法。滑升前,必须仔细检查人员到位情况,滑升系统的质量、安全情况及所需材料、设备、水电供应等,确认有把握时方可下达开机令。
2.2 滑升
第一次浇筑仓壁时,砼分3层正、反向浇筑1 200 mm,约过3～6 h后开始试滑升。试滑升时,应将全部千斤顶同时升起2～4个行程,高度约为5～10 cm,观察砼出模强度,符合0.1～0.3 MPa的要求时,即可进行第一次滑升,滑升高度为300 mm。此后,对所有滑升设备和模板系统进行全面检查。修整后,可转入正常滑升。
因筒仓为变截面体,每次收分、浇筑、滑升可能会产生各种偏差,所以在滑模施工时每滑升一次应作一次偏移、扭转校验,及时进行纠偏、纠扭。
平台纠偏:平台及模板水平度的控制是控制中心偏差的关键,在模板开始滑升前用水准仪对平台及所有千斤顶的高程进行测量校平,并在支承杆上每300 mm划一标记。平台纠偏采用平台倾斜法,适当提高偏移一侧的千斤顶,使平台倾斜(不大于1%)后滑升,纠正偏差后正常滑升。
平台纠扭:平台扭转采用牵拉法,沿周边滑升架处均匀布设16只手拉葫芦,向扭转方向反向牵拉,平台提升时达到反向纠扭。
垂直度、扭转度应以预防为主,纠正为辅。
本工程采取以下措施:
1)砼浇筑遵循分层交圈、变换方向的原则,分层交圈即按300 mm分层闭合浇筑,防止出模砼强度差异大导致摩阻力差异大,使平台不能水平上升。变换方向即砼浇筑方向应按顺时针、逆时针逐层变换,减少模板发生扭转的机率。平台上堆载应均匀、分散。
2)保持平台水平上升一般就能保证结构竖直。在支承杆上按每300 mm划线、抄平,用限位器按支承杆上的水平线控制整个平台水平上升。纠偏纠扭遵循勤纠正、小幅度纠正的原则,观测得到的偏移值须结合沉降观测数据加以分析后,再行处理。
3)施工时,模板和库壁之间易产生漏浆、挂浆现象,采取在模板下口钉海绵条的办法处理。必要时,等砼凝固后,再人工对表面的漏浆、挂浆用高压水枪冲洗。
3 应用效果
1)缩短了工期。采用变截面滑模施工仅用15d就完成了熟料库的施工。若采用翻模施工按最快5 d/2m为一个周期计算(包括钢筋绑扎、模板安装、脚手架搭设、砼浇筑、模板翻倒、接茬处理),至少需要90 d的时间。
2)结构整体性好。采用滑模施工完全消除了施工缝,结构的整体性、安全性得到了提高。
3)节约费用。采用滑模施工减少了人员作业量,缩短了设备及器具的租赁时间,从而大大节约了施工成本。
4)外观美观。采用滑模施工,施工连续进行,筒壁外观曲线更加圆顺美观。
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