大直径筒中筒滑模施工技术
[摘要]介绍了大直径筒中筒滑模施工的滑模设计、施工工艺和施工控制要点。该工程取得了较好的技术效益和经济效益。
滑模施工工艺在国内始于20世纪60年代,它已广泛应用于钢筋混凝土的筒壁结构、框架结构、墙板结构。对于高耸筒壁结构和高层建筑的施工,效果尤为显著。不但节约模板、节约劳力,而且缩短工期,保证质量。
1 工程概况
同煤集团煤炭集运站洗选厂的230m筒中筒工程,是国内同类工程直径最大、使用功能最齐全、工序最复杂、施工难度最高的贮煤仓。
工程为筒中筒钢筋混凝土结构,砂岩地基, 21m深环形钢筋混凝土基础。8m内筒壁厚220mm,30m外筒壁厚500mm,混凝土筒身高31.337m,单仓体积为21 973m³。Ⅰ号、Ⅱ号两仓设预留洞和预埋件分别为434个和389个,每内筒内壁设一钢筋混凝土螺旋溜煤槽,每仓外附一钢筋混凝土螺旋楼梯,Ⅱ号仓外附一框架板式楼梯。两仓间设上耸皮带机头房和配煤皮带机驱动装置室3层框架高13. 24m。混凝土外筒上部设砖混结构筒壁高10m,屋盖设球节点钢网架,网架下弦吊4m×3m配煤皮带走廊。筒首盖顶设48根现浇钢筋混凝土辐射大梁和平板。筒仓下部设两条6m宽钢筋混凝土皮带地道并在拱顶开6个大斜坡漏斗。
2 施工工艺
总体工艺流程 滑模设计与制作→筒仓基础→内外筒滑模组装→滑模验收→初滑升→正常滑升→钢筋安装→混凝土浇筑→终滑→筒首钢筋混凝土环梁→拆除液压控制装置、油管路和模板系统→降操作平台→筒首钢筋混凝土盖顶→拆除余模。
3 技术准备
1)技术培训
结合工程特点、特殊工艺和工人素质,有针对性地进行工艺标准和操作规程的培训。使工人对本工种施工方法、质量标准和安全要求有较全面的了解,同时对关键工序、重点部位进行详细的技术交底,必要时现场跟班指导,确保施工以优质、快速、低耗、安全地完成。
2)混凝土配合比设计
根据结构混凝土强度、施工速度、设备生产能力、出模混凝土强度及水化热等进行配合比设计。
3)控制点设置
滑模组装时设置质量偏差观测点和附属设施位置控制桩,如图1所示,其测量工具为15kg线坠、尺子、水准仪和经纬仪。
4)运输方式
设一台QT-80塔吊作垂直与水平运输;一台ST1000-S户外电梯作小型物料和人员上下。
5)技术文件制定
编制施工预算和施工技术保证措施,做好劳力、机具、设备、材料等的计划和施工任务书。
滑模根据筒仓施工图、总体施工方案及施工荷载等进行设计,经审批后交付制作。
滑模由模板系统(内外筒模板、围圈)、操作平台系统(内外筒钢圈、钢梁、平台板、提升架、吊脚手)和提升系统(液压控制装置、油管路、液压千斤顶、支承杆)组成,滑模主要采用型钢制作。
4.2 滑模组装
1)组装顺序 搭设工作台→标出结构圆心、构件位置线和标高→安装钢圈→安装钢梁→安装提升架→安装围圈和挂单面模板→绑扎钢筋→挂另一面模板→铺设平台板和安装外走道及栏杆→安装千斤顶、液压控制装置及油管路→安装电路→系统检查调试验收→插入支承杆→浇筑初滑混凝土→初滑升→初滑后大检查和调整→滑升3m高安装吊脚手及安全网。
2)组装要点 ①构件连接节点应牢固,不得有松动;②模板组装必须有一定锥度,两面模板锥度要对称;③支承杆与基础面应保持垂直、着实,防止初升时平台位移;④液压控制台通过分油器到各千斤顶油管长度应相等。
4.3 降平台
1)降平台顺序 拆除电路→拆除液压控制装置及油管路→拆除模板系统→降大筒平台→降小筒平台→节点连接→筒首环梁、盖顶梁板。
2)降平台要点 ①经计算确定吊点和起吊工具的规格、型号和数量;②降平台应设统一指挥,同时匀称缓慢下降;③降平台时各吊点应加设保险钢丝绳。
4.4 滑具拆除
1)拆除顺序(模板系统、液压控制装置和油管路已在降平台前被拆除) 清理盖顶梁板施工杂物→拆除吊脚手架→拆除外走道和栏杆→拆除外筒平台→拆除内筒平台→拆除千斤顶→拆除提升架和支承杆。
2)拆除要点 ①将拆除或降模需要的预埋件埋设好,做到有备无患;②滑模拆除必须按先外后内、先大筒后小筒的顺序原则,使平台稳定;③滑模拆除根据塔吊起重能力,并经计算后分段吊卸。
5 施工特点
5.1 初滑
向模板内洒水润湿,铺1∶2水泥砂浆厚20 ~30mm。再分层浇灌混凝土,每层厚300mm,浇灌到模板高度2/3以上时,方可根据第一层的混凝土强度(0.1~0.3N/mm²)进行试滑。提升1~2个千斤顶行程,观察混凝土出模强度和质量以及液压系统和模板系统的工作情况,若没有异常现象可转入正常滑升。
5.2 正常滑升
进入正常滑升阶段,混凝土浇灌与钢筋绑扎、提升模板等工序之间要紧密衔接,相互交替进行。
1)钢筋安装 大直径筒仓钢筋含量大、规格种类多、附壁构件复杂,应认真配料,对号入座,保证钢筋正确使用。环筋:在18以内长度为9m;在20以上长度为7m,并依筒仓的弧度采用机械弯曲成型,搭接头错开。竖筋:基础插筋设5种一循环,上部竖筋长度设4. 5m,同一断面接头数量为1/5而保证搭接头错开。
钢筋绑扎应保持其位置准确。
附壁构件箍筋或预埋筋应弯入仓壁钢筋保护层内,滑出后立即挖出,待施工相连构件时,预以调直或焊接。传感器或预埋件位置应精确并做好固定,脱模后立即清除预埋件表面混凝土。
2)混凝土浇筑 先浇外筒、后浇内筒,有计划分层交圈均匀地变换浇灌方向,层厚250~300mm。而浇灌予留洞或预埋件两侧混凝土时应对称均衡。混凝土浇至模板上口50~100mm并留出一根环向钢筋。浇筑上层混凝土时,下一层混凝土处于塑性状态,振捣上层混凝土时应将振动棒插入下层50mm范围内,将混凝土振捣密实,不得过振和漏振,也不得振捣钢筋、模板、预埋件和支承杆,滑升时不得振捣混凝土。
在浇筑混凝土的同时,应随时用长柄薄铲子或毛刷蘸水清理粘在模板内表面的砂浆或混凝土,以免结硬增加摩阻力,影响筒壁表面光滑。
混凝土出模后,应及时进行质量检查和表面修整,修整采用随滑随抹的工艺,即当混凝土表面无缺陷时用铁抹子压光;当有缺陷时筛取混凝土原浆进行修抹并在0.5~1h修整完。在混凝土强度达0.3~1.2MPa时,刷塑料薄膜养护液封闭养护,竖向刷纹,一遍成活。
3)模板提升 模板每次提升250~300mm,但提升前应检查并排除提升的障碍。提升时应将液压控制台先空载运转1~2min后进行加压,使所有千斤顶充分给油爬升,回油时间要长,待所有千斤顶充分排油。前后两次提升间隔时间不得超2h,若超过按停滑处理。
5.3 偏差控制
操作平台面积大且受不定向风力、不均匀施工荷载、不对称混凝土入模起点及混凝土摩阻力差别的影响,造成操作平台偏斜和扭转,在施工中采取“防偏为主,纠偏为辅”的办法。
1)防治偏斜措施 ①严格控制各千斤顶的升差,保持平台水平。采取设置千斤顶限位卡或开闭针形阀进行调整。每滑升1m左右抄平一次,每次提升要调平;②平台上的材料、机具要对称堆放,不得超荷,施工人员不得随意集中;③灌筑混凝土尽量均匀、对称,并与下层反向;④每次提升后要检查千斤顶是否到位,要及时更换不合格的千斤顶;⑤平台倾斜度控制在0.3%以内,相邻两千斤顶的升差控制在5mm以内。
2)防治扭转措施 ①提升架与围圈有效紧固;②改变混凝土浇筑顺序,利用混凝土的侧压力和摩阻力来约束扭转;③设双千斤顶纠扭,即外筒12对和内筒4对的双千斤顶,沿圆壁等距布置,通过重复调节双千斤顶的高度差,以达纠扭。
3)垂直度的控制 ①主要是对滑模失圆、偏斜、扭转和水平位移的控制;②中心向哪一边位移,就将那一边的平台适当提高,逐渐找正;③垂直度偏差值控制在结构高度的1‰以内,且全高小于30mm。
5.4 停滑
因故不能连续正常滑升时,应每隔0.5~1h提升1~2个千斤顶行程,直至混凝土不与模板粘结为止。停滑大于2h,混凝土接槎处按施工缝处理。
5.5 空滑
滑升中遇到预留洞口或环梁需提升较高模板时,应边滑边加固支承杆。
5.6 终滑
正常滑升接近尾声时,对滑模系统进行抄平,并将操作平台调平,然后灌筑最后一层混凝土,其顶面标高误差控制在±20mm内。
6 质量控制
滑模施工是一项多工种协同配合连续作业的施工工艺,除了技术上有可靠措施外,还必须有严格的质量保证措施,才能确保工程质量。
1)滑模施工应有统一指挥制度,设滑升总指挥,技术和施工总值班,定人定责,分工明确,及时处理相关问题。
2)提升系统在滑升过程中应例行保养,使系统保持良好状态。
3)滑模组装质量是滑升质量好坏的先决条件,应对模板锥度、滑模装置、节点连接和结构断面尺寸等作全面检查验收,并办理交接手续。
4)每滑升一次,应及时测定垂直偏差值,办理书面验收记录,以作为下次滑升提供纠偏依据。
5)施工质量应严格按照国家有关规范和标准执行。
7 安全措施
滑模施工不但是昼夜连续、高空交叉作业,而且与机、电密切相关的工作环境,应有可靠的安全保证措施,才能确保施工万无一失。
1)滑模拆除要有完整而有效的指挥系统,重要操作部位要设监护人员,每项工作落实到人,责任分明。
2)滑模组装完后,要经安全部门检查验收,并办理交接手续。
3)平台四周设2m高的防护栏杆及安全网。吊脚手的架板及三面包裹安全网,均要绑扎牢固。
4)随时检查支承杆稳定情况和平台工作状态,发现异常及时加固处理。
5)防止高空坠物伤人,筒身内底部高2. 5m处搭设双层保护棚。
6)施工应遵守安全技术规程和规范的有关规定。
8 效益分析
1)技术效益
解决了量大而复杂的预埋件、预留洞、附壁构件及预埋精度要求很高的传感器等大直径筒中筒滑模施工工艺。取得了国内首创项目的滑模施工一次成功达优。最高日滑高度达3.83m,比定额工期提前4d完成。
2)经济效益
提出并采纳合理化建议,主要有:①精心设计混凝土配合比方案以节约水泥用量;②改善工艺方案以缩短工期、节约用工及降低费用;③选择最佳模具设计方案以节约模具制安费等等。合经济效益达92万元。
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