大直径砼子母库滑模施工中易出现的问题及处理方法
摘 要:根据在山东东华水泥有限公司在大直径生料、熟料库的滑模施工过程中遇到的一些问题和故障,总结了针对这些问题和故障所采取的一些措施以及取得的效果,在此基础上对施工规范之外的一些常见故障的处理方法进行了探讨。
山东东华水泥有限公司日产5000吨新型干法水泥熟料生产线的生料库、熟料库均为大直径钢筋混凝土双筒仓结构,基础采用人工挖孔灌注桩基,钢筋混凝土环梁承台。筒仓均采用液压滑模施工工艺。传统意义上,该工艺具有工期短、节约木材、劳动强度低、工程外表美观等优点。但大直径子母库的滑模施工没有成熟的经验可循,施工难度较大。
因而,笔者在两个料库的施工过程中遇到了一些问题和故障,并针对当时的条件作了一些处理,取得了一些效果。现通过这次施工,总结出一些大型筒库滑模施工易出现的问题及处理措施。
1 操作平台易变形,平台的刚度和稳定性应加强
在滑升过程中,由于筒仓的直径太大,平台受自重、施工活载、混凝土磨阻力及各种附加荷载的影响也很大,因此容易出现变形,会造成结构的垂直度超差(如图1),或扭转偏差严重,甚至无法继续滑升的现象。
1. 1 造成平台变形的原因
操作平台变形的原因有以下四点:一是千斤顶升不同步,先升千斤顶中的支承杆,由于相邻支承杆还未工作,它便因承受荷载过大而弯曲,通过连锁反应,如有数根支撑杆弯曲的话,就会导致操作平台逐步出现倾斜。二是操作平台上荷载不匀,如堆料、设备旋转不当;人员过于集中在同一地带;卸砼的位置固定,一直冲击某一个地方,都会导致操作平台倾斜。三是意外阻力,如竖向钢筋弯钩挂住模板等。四是结构物上不对称地留有较大空滑处,由于空滑处的支承杆容易弯曲而造成操作平台倾斜,在使用工具式支承杆是更为严重。
1. 2 正确的做法
①操作平台要设测平装置并及时检测操作平台的水平度。发现问题,要及时处理。②千斤顶要使用同规格的滑膜千斤顶。滑升前要逐台调试好,千斤顶及油路的布置、设计要合理,从液压控制台到千斤顶之间的距离要大体相等,高压油管的管径要一致。③操作平台上的设备、堆料等布置要做到有计划的安排。工作人员上下和操作要达到平衡均匀,防止无组织状态。④滑升人员在模板滑升前,要巡视工作面,确认无意外阻力后,方可进行操作。⑤有空滑处前,要有周密的加固支承杆的措施,在施工时,要按措施要求的材料、设备、人员准备好,做到三落实,防止临渴掘井,贻误时机,使滑升不能正常进行。
1. 3 我们在平台组装时采取的措施
(1)控制提升架及千斤顶的数量,且布置要均匀。千斤顶的间距在1. 2 m左右(平台组装见图2)。对壁柱等特殊部位,增设提升千斤顶。在安装提升架时,必须保证垂直度,且横梁要水平。液压油管长度及直径要基本一致,油路畅通,以保证加压时压力传送同时到位。
(2)加密平台的垂直支撑系统,增设适当的剪刀撑。对垂直支撑我们采用的是比一般滑升平台,隔跨加密的方法。同时每隔3~4m左右设置一道剪刀撑。
2 出现中心偏移的原因和正确的做法
2. 1 模板组装不合格
为了减少滑升的摩阻力,模板组装要求有一定的倾斜度(内外模的中间空间形成锥体),如果模板组装时倾斜度不符合设计要求,而沿周围相对的模板的倾斜与此相同(如下图),这样滑出的砼即使有微量倾斜,也会形成中心偏移。若以此为基准,向上延续升高,中心偏移就会越偏越大。
正确的做法是在组装模板时,要做一个专用工具———带倾斜角的“燕尾”板,严格检查组装规格,发现问题,间接处理。
2. 2 千斤顶底座的横梁不平
如果横梁倾斜,而且在相对方向上同样有几组倾斜方向相同的横梁,这样在滑升中,由于千斤顶倾斜导致支承杆倾斜,容易产生中心偏移。
正确的做法是,千斤顶底座的上横梁应做成水平面,如果有倾斜,要用铁片垫平。
2. 3 混凝土浇筑方法不当
如果浇筑砼时,总是从同一个方向起止,而且不对称,这样做就会带来砼在模板内存留时间有长有短的问题,由于存留时间长的砼相对强度较高,摩阻力比时间短的也相应加大,当在一个地方固定不变,总是摩阻力大时,支承杆受力不一,而且不对称,就容易造成中心偏移。如果再遇上工料不及时,摩阻力就会更明显地拉大差距,导致中心偏移的因素就更大。
正确的做法是:浇注砼时,应有计划地均匀地变换浇筑方向。当砼捣固工人分段包干时,尤其要注意这方面的工作。
2. 4 在结构中,遇有截面变更或结构外形变化以及预留孔洞,需在施工中间变换模板的工作条件不利,会出现较大误差。甩掉不用的模板会牵动原有模板而使其变形,这样也会造成中心偏移。
正确的做法是:在滑升中间,需变换模板等工作时,要有周密计划,事先要做好准备,适当减少滑升高度。并且当处理完毕时,要校对验收后,方可继续滑升。
2. 5 外力影响
一是大风。二是上人行天桥设置、垂提升方式不当,吊车意外碰撞等,也会产生水平推力,导致中心偏移。
正确的做法:一是有条件时,工程要尽量避开春天和初冬大风期;二是设置人行天桥和提升装置要考虑水平推力的因素。
2. 6 出现中心偏移后的处理方法
(1)对垂直度偏差可采用平台倾斜法和反向拉力法:平台倾斜法就是将倾斜方向的千斤顶提前滑升一定高度,让平台向相反方向移动,以达到纠偏的目的。
反向拉力法就是在偏移方向设置反向拉杆,用手拉葫芦或花篮螺丝将平台拉回原位,混凝土浇注完毕后再将拉杆松开,这种方法在空模滑升时使用。
(2)对扭转度偏差可采用限位调整的方法:当平台扭转时,主要表现为提升架和钢爬杆向同一方向倾斜。纠偏时,可沿平台一周均匀布置反向限位拉杆(一般用Ⅰ级钢)以控制扭转的延续。平台扭转时,一般不必将其拉回原位,控制扭转现象不继续发生即可,以防止过拉而造成反向扭转。
(3)如果用操作平台倾斜方法还不奏效,亦可采取空滑起40~60 cm,使模板结构体系减少回移阻力。但此种方法容易产生急弯,要慎重采用。
(4)采用千斤顶底下垫薄铁板方法调偏。即以偏移量最大的方向为基点,过中心点延长线作为轴线,对称地在两边所有千斤顶向偏移方向垂直倾斜。以千斤顶带动支承杆导向调偏,待中心偏移回移时,将垫铁抽去。
(5)在调偏中注意事项
①滑升中发觉中心偏移,但预计不会超过规定时,可以不作调整,以免引起反向偏移。
②调偏中,不能急于求成,要徐缓进行,若硬性急调,一是工程会出现急弯,二是可能破坏操作平台的整体刚度。
3 出现裂缝的原因及处理方法
裂缝有竖向裂缝及水平裂缝两种。
3. 1 竖向裂缝原因
一般是在采用工具式支承杆时,支承杆由于某些因素过载弯曲,产生侧压力而出现裂缝(非工具式支承杆有时也出现裂缝,原因基本一样)。
处理方法:发现属于支承杆影响而产生裂缝时,一是把握住升模速度,在允许范围内适当减慢。二是减少支承杆的负荷,但这样容易增加相邻支承杆的负荷,导致其因超载而弯曲。如果出现这种情况,可把工具式支承杆改为固定式,方法是割断支承杆套管,在支柱杆下横向焊一长度约为20 cm的角钢作为支座,与相邻竖向钢筋联结,这样滑升起来以后,支座即可被砼固定,从而缓解支承杆弯曲所承受的荷载。
3. 2 水平裂缝
在截面较薄的结构中,很容易出现质量问题。一般地是局部的,轻微的。但严重的有整体性和断裂性裂缝,会给工程质量造成严重损害。
水平裂缝的主要原因是模板与新浇砼意外地增大了摩阻力。由于新浇砼强度相对较低,再加截面偏薄,当滑升力大于新浇砼粘着力时,结构即被水平拉裂。增大摩阻力的原因有以下几点:
a)使用木模板时,开始浇水不透,由于木模板吸水性强,产生吸附力,相应增加粘着力,这样摩阻力增大。正确的做法是,使用前要将模板用水浇透。
b)新浇灌砼在模板内停留时间过长,而使砼出模强度过高,则砼与模板之间的粘附力大于砼内部的凝结力,滑升时就很容易水平拉裂。从实践中可以看出,控制好砼的出模强度是滑模施工顺利与否的关键,若单纯为了减少模板的摩阻力,使砼出模强度偏低,其自成型的因素不足,已滑升出模的砼,将出现垮塌现象;所以滑升施工中,砼的出模强度,应掌握滑升时砼对模板的摩阻力最小,而且在不致垮塌的情况下,是最理想的。
c)模板设计不合理,刚度较差。由于砼的侧压力和其他外力影响,导致模板变形,刮、拉砼摩阻力增大,而产生水平裂缝。
应注意的是,在模板选型设计时,要有足够的刚度,不致使其变形。直径在12m以内的用宽20 cm的钢模板,大于12m的可用宽30 cm的钢模板。
d)模板组装超过允许偏差,没有应有的锥度,容易产生水平拉裂,或在调偏调钮时,在外力作用下,模板变形。甚至有的成为倒锥形,更容易产生水平拉裂。
应注意的是:组装时一定按设计做成一定的锥度。在调偏调钮以后,再检查一下模板是否变形,并随之修正。
e)预埋铁件面积较大,又紧贴模板(尤其木模板),而且铁件处理不当(如有卷边、翘曲、毛刺等)而产生摩阻力。
应该注意的是:预埋件不要太大,加工中铁件的边、角、楞有卷边、翘曲、毛刺等状况的要做光滑处理。
4 砼对滑模施工的影响及防治方法
4. 1 砼被模板带起
防治方法:保证模板的倾斜度,使其上口小下口大符合要求;加快提升速度,每次提升应检查砼的出模强度;纠正垂直度时,缓慢进行,防止砼折弯;经常清除粘在模板表面的脏物及砼,保持模板表面的光洁。
4. 2 砼表面鱼鳞状外凸
防治方法:保证模板的倾斜度,加强模板的侧向刚度;严格控制每层砼浇筑厚度,采用振动力小的振捣器,以减小砼对模板的侧压力。
4. 3 砼缺棱掉角
防治方法:采用整块钢角模,以减小模板滑升时的摩阻力;严格控制振捣器的插入深度,振捣时不得强力碰动主筋。
4. 4 掌握好砼的出模强度的理想值
应该看到,砼的出模强度高低和砼的搅拌、运输、浇灌方式以及水泥品种标号和掺入的外加剂的品种数量、气温高低有关。最可靠的措施是在施工前通过大量实验,将上述因素用数理统计方法,得出砼强度与灌入阻力值之间的关系,另外出模砼的强度高低,除用入阻力仪现场测试外,简便的方法也可通过现场直观地对出模强度进行评估,主要是看出模砼表面是否易于抹光,能承受砼的自重,不流淌、不垮塌、不变形,用手按有轻微指印,而表面砂浆已不粘手。
5 结束语
通过对大型双筒结构砼库的滑模施工经验总结,我们期望它能对类似的建设工程有所帮助,同时提醒在施工类似工程时,要从以下二个方面特别注意结构扭转问题,这是保证工程质量的关键:
(1)在平台的设计组装时,要考虑油路的管径、长度、数量等诸多因素,找出能使不同部位到达都相等的油路布置方案,防止千斤顶不同步导致结构的扭转。
(2)严格控制现场砼的质量,保证砼性能的连续性、稳定性,每次均按逆向浇注砼,避免中间间断货不均匀浇注,防治平台漂移及结构扭转。
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