液压滑模技术在水泥筒仓施工中的应用
摘 要:从实际工程出发,从滑模系统的构成、制作与组装、施工工艺过程、施工中易出现的问题及其处理等方面,介绍了液压滑动模板在水泥筒仓施工中的应用。
1 工程概况
安徽朱家桥水泥有限公司主体建筑工程位于芜湖市朱家桥外贸码头,工程主体为大型钢筋混凝土筒仓。筒仓的结构特征如表1所示。筒仓采用液压滑动模板施工工艺进行施工。
2 滑模系统的构成
滑模施工系统主要由模板系统、液压提升系统、操作平台系统以及施工精度控制系统组成。滑模系统的组成如图1和图2所示。
2.1 模板系统
模板系统包括模板、围圈、提升架等。模板采用组合钢模,外模采用以300宽为主,内模以200宽为主,以少量的150,120宽的模板进行组合拼装。模板需要的锥度,可采用在钢模插入木楔和在模板与围圈间垫铁皮。
围圈采用8型钢冷弯制成,围圈沿模板上、下各布置1道。上围圈距外模板上口为225 mm,距内模上口75下围圈距外模板下口为375距内模下口225 mm。
提升架采用开字型提升架,立柱采用10槽钢制作,上横梁采用2根8用螺栓固定在立柱的两侧,下横梁用2根10通过螺栓与立柱连接。
2.2 液压提升系统
液压提升系统由液压控制台、千斤顶、耐压胶管、支承杆等组成。
液压控制台选用定型产品YHJ系列,千斤顶则选用GYD-50,每只千斤顶各配1个限位卡。
支承杆采用25 Q235圆钢制作,支承杆接长采用丝扣接头。在同一标高上,接头数量不超过25%。
液压控制台应尽量布置在操作平台的中心部位,以便对称布置油路,减少油路弯曲和千斤顶的不均匀上升。
2.3 操作平台系统
操作平台系统由操作平台和吊架组成。操作平台由中心鼓筒、辐射梁、环梁、平台拉杆、铺板和栏杆等组成。
鼓筒是由直径相同的上钢圈和下钢圈通过腹杆用焊接连接而成的一个几何不变体。环梁采用槽钢制作,为便于组装和拆除,环梁的连接采用螺栓连接。辐射梁采用14a槽钢制作而成。平台拉杆采用16Q235圆钢制作,拉杆和辐射梁的夹角不宜小于20°。平台铺板采用2 mm厚钢板铺设。
栏杆沿操作平台外圈设置,高不宜小于1m,并按要求满挂安全网。
吊脚手架采用螺栓连接方式悬吊在提升架的托梁下。
2.4 施工精度控制系统由激光铅直仪、水准仪、经纬仪、线锤和手拉倒链葫芦等组成,用于控制筒仓中心线、标高、垂直度和纠扭、纠偏。滑模施工主要机具设备见表2。
3 滑模的制作与组装
3.1 滑模制作
滑模装置的制作严格按设计图纸和现行钢结构施工规范、标准进行。制作前,放出各部大样,开出配料单,经与设计图纸校对无误后,方可下料。下料时应根据施工工艺的要求,预留加工余量和焊接收缩量。滑模装置加工完毕,应进行组装检查,合格后喷刷防腐涂料或油漆,分类编号,平稳堆放,在运输中要牢靠固定,轻装轻卸,防止构件变形损坏。
3.2 滑模系统的组装
滑模构造如图2所示。
滑模系统的组装:
(1)定位放线
抄平、定位放线,找平筒仓地板面,设置高程控制点,然后依次放出提升架等构件的平面位置线。
(2)提升架安装
安装提升架、根据设计的滑模平面布置图,逐一将提升架就位,用线锤或经纬仪校正其垂直度,并对其型号和位置进行全面的检查、校核和调整,符合要求后便可安装围圈。
(3)围圈、模板的安装
围圈安装按平面布置图将围圈按内上、内下、外上、外下的顺序,安装在提升架的托梁上,围圈与提升架采用M12螺栓连接。围圈安装时,要随时核对提升架的水平度、垂直度和位置线,并检查内外围圈的间距。
模板安装在提升架及围圈找平校正固定后按先内后外的顺序进行安装。模板拼缝要紧密,防止漏浆。
(4)操作平台的安装
操作平台的安装按中心鼓筒、辐射梁、加固钢圈、下弦拉杆、外防护栏杆的顺序进行。外防护拦杆用脚手钢管焊于辐射梁(或外三角架)上作立柱,每根辐射梁1根,用短架管或18钢筋作2道护栏,并挂安全网。平台铺板采用2 mm厚钢板。
(5)安装千斤顶
安装千斤顶时,应将行程近似一致的千斤顶尽量安设于同一组油路中,以利调整升差,安装后,要用线锤校核千斤顶的垂直度。
(6)布置油路和安装液压控制台
安装油管时,连接前要逐根吹通,以免堵塞。连接时,金属头应擦净,不得有脏物、灰尘,以免造成接头漏油,或把油液混脏。
液压控制台设于操作平台中央位置,并作防雨棚遮盖。
液压控制台在安装之前,应试运转,查看油泵的转动方向是否正确,电铃信号是否灵敏,然后将分组油路输油管的一端接到液压控制台的油管接头上,进行管路的充油排气工作。最后,进行总试压工作,加压至10 MPa,作5次循环,详细检查全部油路。根据试压结果,确定液压系统的给、排油时间及工作压力。
(7)安装支承杆
第一段支承杆要在液压系统排气充油,空载试运转后才能安装。支承杆安装后,应用线锤找正,并位于千斤顶穿心孔的中心。
(8)电气安装
电源从地面配电房用电缆接入设在操作平台上的配电箱内,因操作平台随滑升不断升高,故地面应设电缆绕线架。
(9)吊脚手架安装
模板滑离地面约3 m左右,安装内外吊脚手架、安全网。
(10)滑模装置组装的质量检查
滑模装置组装完毕后,应做仔细的质量和安全检查,发现问题及时修整。
4 滑模施工
模板组装完毕并检查合格后,即可进入滑模的施工过程。
在滑模施工过程中要进行绑扎钢筋、浇筑混凝土、提升模板、检查和控制中心线与垂直度,调整千斤顶的升差、接长支承杆、预埋铁件、加固支承杆、特殊部件处理,修补混凝土表面等工序。各工序必须合理组织,紧密配合。
4.1 钢筋的绑扎
首段钢筋的绑扎是在模板组装时进行,尔后,钢筋是随着模板的上升而分段进行绑扎,钢筋的绑扎速度应与混凝土的浇筑速度相配合,钢筋的接头应错开,在同一截面不得超过钢筋总数的25%,对绑扎完了的钢筋随时检查,以防漏扎。
4.2 混凝土的浇筑
在浇筑混凝土之前,要做好混凝土配合比的试配工作,并根据设计和实际情况,掺入一定剂量的高效复合外加剂,保证混凝土能满足设计规定的强度和滑模施工的工艺要求。混凝土初凝时间控制在2~2.5 h左右,终凝时间控制在4~7 h左右。
混凝土的浇筑必须严格执行分层交圈均匀浇筑的制度,每层厚度控制在300 mm左右,确保浇筑上一层混凝土时,下一层混凝土仍处于初凝前状态。
每浇筑完一层,交圈会合后,应使混凝土表面基本保持同一水平面上。
各层混凝土的浇筑方向应有计划地、匀称地交替变换,防止结构发生倾斜或扭转。
正常滑升时,浇筑混凝土的表面与模板上口之间,宜保持50~100 mm的距离,以免模板提升时,将混凝土带起。同时还应留出最上2道已绑好的水平筋,作为继续绑扎钢筋的依据,以免造成漏绑钢筋事故。
在浇筑混凝土的同时,应随时清理粘在模板内表面的砂浆或混凝土,以免结硬而增加滑升摩阻力,从而影响表面光滑,造成质量缺陷。
浇筑混凝土的停歇时间,如超过混凝土初凝时间,应按施工缝处理方法进行处理。
4.3 模板的滑升
模板滑升的过程可分为初升、正常滑升和末升3个阶段。
(1)初升阶段当滑升模板组装检查完毕后,混凝土在初凝前分2~3层浇筑600~700 mm高。当底层混凝土达到出模强度0.025~0.5 MPa时,即提升50 mm左右,出模的混凝土用手指按时,无明显指坑而有水印,砂浆不粘手,指甲划过有痕,则可进行初升。初升高度200~300 mm,对滑模装置进行全面检查调整,然后进入正常滑升。
(2)正常滑升阶段
滑升速度视混凝土凝固时间和出模强度而定,在正常温度下,滑升速度宜为150~300 mm/h。2次提升的时间间隔,不宜超过1.5 h。气温较高时,2次滑升中间应增加1~2次中间滑升。中间滑升高度为1~2个千斤顶行程。每个工作行程30~35mm。
(3)末升阶段
模板滑升到距筒仓设计标高1m左右,便进入末升阶段。此时,应先对模板进行抄平、找正,而后将余下的混凝土一次浇完,其后以比正常滑升时稍慢的滑升速度继续滑升,直至模板与混凝土脱离不致被粘住为止。
4.4 支承杆的接长
支承杆接长采用丝扣连接,当千斤顶升到距支承杆上端50~100 mm左右时,即可将新支承杆接上。
4.5 操作平台水平观测与控制
(1)操作平台的观测
在每根支承杆上每隔0.5 m左右划一水平标志,并在每个提升架上固定一与支承杆平行的小刻度尺,利用角尺量读支承杆的水平标志与小刻度尺的差值,即可知道各千斤顶的滑升标高。各千斤顶的相对标高差的最大值不得超过20 mm,相邻2提升架的千斤顶标高差不得超过10 mm,如发现超过上述数值,可以以最高的一个千斤顶为准,将其它各个千斤顶均升至同样高度。
(2)操作平台水平度的控制
操作平台水平度的控制采用限位卡。在支承杆上安装一限位卡,各限位卡皆处于同一标高位置,当千斤顶出现升差时,爬升快的千斤顶上的套筒先顶住限位卡而封闭油路,使千斤顶不再进油而停止上升,爬升慢的千斤顶则继续进油上升,直到顶住限位卡,截止液流为止。当各千斤顶都到达同一标高后,再把限位控制档提高到另一标高(一般一次提高300 mm)。这样不断分层找平操作平台的水平度,使整个滑模系统保持水平上升。
4.6 垂直度的观测
筒仓垂直度的允许偏差不得大于操作平台所在高度的0.8‰,且最大不得超过20 mm。为保证筒仓的垂直度偏差不超过允许值,筒仓每滑升1 m,至少应观测1次。
观测方法可用吊线锤、经纬仪或激光铅直仪。
5 施工中易出现的问题及其处理
5.1 支承杆弯曲
(1)支承杆在混凝土内部弯曲
可根据模板滑出后,混凝土表面外凸并出现裂缝等现象检查出来。遇此情况,应暂停使用该千斤顶,将弯曲处混凝土清除,并根据弯曲程度分别处理:如弯曲不大,可用带钩的螺栓加固;若弯曲严重,可将弯曲部分切断,再用钢筋帮条焊接,处理后,再支模浇筑混凝土。
(2)支承杆在混凝土上部弯曲
如弯曲不大,可加焊一段与支承杆同直径的钢筋;如弯曲很大,则需将弯曲部分切断,再加帮条焊接;如弯曲部位很长且弯曲程度又严重时,应将支承杆切断,另换新支承杆,并在新支承杆和混凝土接触处加垫钢靴,将新支承杆插入套管内。
5.2 筒仓发生倾斜、扭转
在滑升过程中造成筒仓倾斜的原因很多,如操作平台上荷载分布不均匀使各千斤顶负载不等,从而使千斤顶上升时不能同步,产生升差,导致操作平台倾斜上升;浇筑混凝土时,混凝土入模的起点不对称,或混凝土浇筑高差不一致;内外模板各处的倾斜度不一致;钢筋位置不正确而与模板相碰;支承杆布置不当或不垂直,以及滑升模板受风力等水平外力的影响等。
为防止筒仓出现严重的斜倾事故,必须随时注意检查(每滑升1 m至少检查1次)各千斤顶的升差是否在允许范围内,经常观测筒仓的垂直度,及时发现偏差,及时纠正。当垂直度偏差超过5 mm时,便应加以纠正。
纠正时,首先要找出倾斜的原因,然后采取相应措施进行纠偏。纠偏工作不能操之过急,应根据偏差大小,分多次进行调整,以免使结构出现“死弯”或将混凝土拉裂。纠偏、纠扭方法主要采用增强(大)支承杆抗扭、抗侧移刚度的方法。
5.3 混凝土出现水平裂缝或断裂
产生这一现象的原因主要是:模板产生反倾斜度;滑升速度慢,混凝土与模板粘在一起;模板表面不洁,摩阻力太大;纠正垂直度偏差过急等。
防止的办法是:纠正模板的反倾斜现象;经常清除粘在模板表面的脏物及混凝土;纠正垂直度偏差时,不要操之过急;如气温过高,混凝土凝结速度快,滑升速度不能再提高时,应调整混凝土的配合比或加入缓凝剂,以控制混凝土的凝结速度。
对于混凝土表面的细小裂纹,可用铁抹子压实。对出现的轻微裂缝,可剔除裂缝部位混凝土,补上较原混凝土强度等级高一级的水泥砂浆。
5.4 混凝土表面出现的缺陷
(1)蜂窝、麻面及露筋
这主要是由于局部钢筋过密、石子粒径过大、混凝土坍落度选择不当或混凝土捣固不密实及模板漏浆等原因造成。
对出现蜂窝、麻面、露筋的部位,应将松动混凝土清出,用与混凝土同强度等级的水泥砂浆压实修补。
(2)混凝土表面出现鱼鳞状外凸
这主要是由于模板一次滑升过高、混凝土浇筑层每层厚度过大、模板倾斜度太大、振捣混凝土的侧压力过大,而模板刚度又不够等原因造成。防止的办法是加强模板的刚度,调整模板的倾斜度,控制模板每次提升的高度。
(3)混凝土局部坍落
这主要是由模板提升时,混凝土尚未达到出模强度或滑升速度过快,与混凝土强度增长速度不相称等原因引起。如出现这一现象,应暂停滑升或降低滑升速度,或在混凝土中加入早强剂。已坍落的混凝土应及时清除干净,补上比原强度等级高一级的混凝土。
6 结 语
安徽朱家桥水泥有限公司的矿渣细粉磨和纯硅水泥库二连体、水泥库三连体筒仓采用滑模分批施工的方式进行施工,先进行矿渣细粉磨和纯硅水泥库二连体的滑模施工,后进行水泥库三连体的滑模施工。通过施工单位的精心组织和认真工作,水泥筒仓滑模施工取得了圆满成功。
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