倒锥壳水塔筒身拉模和水柜吊装施工技术
摘 要 在倒锥壳水塔施工中应用滑模原理对水塔筒身采用拉模、水柜采用液压提升吊装工艺,使滑模施工技术有新的发展。介绍了该工艺的施工技术和方法。
1 筒身拉模施工技术
1.1 概 述
拉模是液压滑模技术的发展。在江苏徐州储运公司杨庄仓库、河南永城新庄煤矿等五座水塔筒身施工时,利用凿井绞车作为模板拉升动力,取得成功。它既保持了液压滑模施工的优点,又较好地解决了因筒身小垂直度不易控制以及液压设备布置不下的矛盾,同时节约了大量爬杆,降低了成本。实践证明拉模在小截面构筑物施工中优于滑模。
1.2 机具组成和安装
经计算拉模模板系统吊具重G=2.36t,钢模摩擦阻力f=2.185t。我们选用一台10t凿井绞车作为拉升动力。牵引钢丝绳按公式:
3.1KP=σD2(N)
式中 σ——钢丝的抗拉极限强度(MPa),
此处查表选用σ=140MPa;
D——钢丝绳直径(mm);
P——钢丝绳工作拉力(N);
这里P=G+f
K——安全系数;取K=5.5
求得钢丝绳直径D≈23.52mm,为此选用6×19+1 25mm为拉模牵引钢丝绳。
拉模安装系统见图1,提升塔选用2×2×45m高井字提升塔,内设一吊笼,供上下人员及运输材料用。吊笼提升绳设安全防断装置,吊笼牵引用一台2t慢速绞车,提升塔顶部和25m处四角方向各设二道风缆绳。
组装顺序为先在找平层上弹出模板,提升开字架、门窗洞口位置线,然后①立开字架→②架围圈→③上模板→④铺操作平台→⑤挂脚手架、安全网。
 开字架必须调整在同一水平标高处,其中心线与筒身中心线吻合,模板在开字架安装前要预先放在各自的地面位置上,模板的锥度以0.2~0.5%之间为宜。
组装完毕后,通过拉模索具将凿井绞车牵引钢丝绳与开字架上提升水平围圈相连接,安装好后进行位置校正。使每根钢丝绳受力均匀,动滑轮及索具处于操作平面中央,提升水平围圈水平,反复进行调整,直至提升系统升起后再落下时,提升水平围圈能够自由落在设计位置,调整工作才算完成。
1.3 提 升
开始往模板内布料时要均匀交圈进行,以免拉模装置偏斜。每次布料30cm高时,用插入式振动器振捣砼,模内砼达90cm高时,约第一次浇注砼后2h,进行第一次提升3~5cm,如出模砼不坍落,不变形,无拉裂现象,可继续浇注一圈20cm砼振捣密实,再第二次提升,提升间隔时间为15~20min,提升高度为10cm为宜。通过初升检查确认各种装置完全正常运转,即可进入正常提升阶段。
进入正常提升阶段后,浇注砼速度可随施工情况调节,但提升速度一定要控制好,每次提升间隔时间不宜超过25min,每次提升高度可根据出模强度及模板内砼强度决定。每次提升前必须做到模板内砼离上心距离全部一致,振捣均匀密实且交圈,整个拉模系统人员材料设备布置均衡,不得偏重一侧。每次提升后要及时检查出模砼的四周高度是否一致,砼有无坍落变形拉裂现象,检查中心偏移(用8~10kg线锤吊线对中检查)和扭转偏差(用经纬仪测量)。
1.4 纠 偏
发现偏差及时纠正,纠偏方法:①利用花兰螺丝调整水平围圈高差。②调整操作平台上的荷载。③偏移较大时可调节井字提升塔缆风绳上的花兰螺丝。④出现扭转可改变砼浇注方向,扭转较大时可用倒链给整个模板系统加反扭转方向的外力。筒身接近筒顶设计标高(离设计标高1m处)时,放慢砼浇注速度,至设计标高时浇平模板内砼,每隔半小时提升一次,每次5~10cm,直至模板与砼脱离接触不粘结为止。
1.5 解 体
筒身砼达到50%强度后,利用凿井绞车牵引绳缓慢地将拉模装置继续提高超过砼筒身,然后用人力斜拉使装置偏离到筒体外侧,再缓慢放绳将装置落到地面解体回收。
2 水柜提升施工技术
2.1 概 述
倒锥壳水柜围着水塔筒身在地面预制好后,采用上海千斤顶厂生产的FQ-01-BY电动油泵,FQ50-Y分离式油压千斤顶和自制竹节式吊杆等机具提升水柜。
千斤顶台数n按下式计算。
n[P]≥N+G
式中 n——千斤顶最少数量(台);
N——水柜重量,t;
G——吊杆及施工机具重量,t;
[P]——千斤顶允许承载力,t。
该水塔水柜重量N=90t,吊杆及施工机具重量G=5t;FQ50-Y千斤顶额定起重量为50t,安全系数取2,允许承载力为25t。
由上式求得n≥4.14台,采用6台。整个水柜提升系统见图2。
2.2 提升机具的组成
2.2.1 提升液压系统(图3)
提升水柜所使用的“电动油泵站”和“分离式油压千斤顶”与滑动模板施工使用的“液压控制装置”和“爬杆式千斤顶”有所不同。
2.2.2 吊杆:加工成竹节式(图4)
吊杆下部直接提吊着水柜,吊杆受力主要是拉伸,提升水柜共用12组吊杆,材料选用45号优质碳素钢,竹节最小直径处d=40mm。若提升容水量150m³的水柜安全系数可达4.0。2.2.3 下平台和上平台
下平台,承受着水柜、吊杆及提升机具的全部重量,并将这些重量均匀地传递到水塔的筒身上,使水柜提升工作平稳、安全可靠。
上平台直接受千斤顶的作用,带动吊杆水柜升降,承受较大的弯曲力。
2.2.4 千斤顶座
千斤顶座安装在上平台与下平台之间,共设置六个千斤顶座。千斤顶座成“凹”字型,千斤顶放置在“凹”口内,见图5,千斤顶不工作时,上平台降落在千斤顶座上。当千斤顶发生故障时,能方便地撤换千斤顶。
2.3 水柜提升工作原理
2.3.1 提升机具在安装时先将下支承卡卡住吊杆,水柜重量传递如下:水柜重量→吊杆→下支承卡→千斤顶座→下平台→水塔筒身。
2.3.2 第一次提升
将上支承卡卡住吊杆后,开启电动油泵站,当油泵站空载工作正常时,将三位四通换向阀的手柄转向“P1”位置,千斤顶活塞开始起升,上平台被顶升,水柜亦上升。水柜重量→吊杆→上支承卡→上平台→千斤顶→千斤顶座→下平台→水塔筒身。当千斤顶起升到最大高度时,将三位四通换向阀的手柄转向“O”位置。2.3.3 落上平台
首先把已被提起的下支承卡移至千斤顶座底部,并卡紧。将三位四通换向阀手柄打向“P2”位置,当千斤顶活塞开始下降,上平台也同时下降。由于下支承卡的作用,吊杆和水柜则不能下降,维持在这一高度,水柜重量传递与开始提升前相同。
当千斤顶活塞全部收缩完,上平台亦全部降落在千斤顶座上时将三位四通换向阀手柄转至“O”位置,这时第一次提升工作全部结束。
第二次提升时,便可直接将三位四通换向阀手柄打向“P1”位置,如此往复,将水柜提升到设计高度。
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