钢筋混凝土造粒塔滑模施工

运用滑模法进行钢筋混凝土造粒塔的施工
  摘　要:滑升模板施工方法是现浇混凝土工程施工方法之一,这种施工工艺已广泛应用于混凝土与钢筋混凝土结构:筒壁结构、框架结构、墙板结构。其中用于筒壁结构的施工,效果尤为显著。
  一、工程概述
  造粒塔是河南省中原化肥厂主要工程之一,该工程基础采用桩基,环形钢筋混凝土桩承台。塔体由主塔和梯塔组成。主塔为圆形筒壁结构,内直径为22米,在标高13.5米以下壁厚为500mm,在标高13.5米以上壁厚为300mm,塔高87.4米。梯塔为10m×3m矩形筒体结构,壁厚200mm、高度为92.9米,附于主塔南侧。
  二、施工方案选择
  塔体标高在13.5米以下采用翻模法施工(略),标高在13.5米以上采用滑模法施工。
  三、塔体施工
  1.施工测量
  主塔中心偏差采用激光经纬仪检测。经纬仪放置位于塔体底部的地下室内,在滑升平台上中心位置设一接收靶,接收激光信号,以检测中心偏移,平台每提升一次检测一次。
  梯塔垂直偏差在塔外测试,用激光经纬仪检测纵横轴线偏移。
  主塔塔体扭转检测。在东、南两方向各设一测试点,观测平台上标志点与塔体上的固定标志点的扭转距离,每天检测两次。要注意纠正塔体扭转,因它直接影响塔体的垂直偏差。
  塔体高度测量实行“一天一操平、一米一刻记、十米一标记、三十米一校核”检测制度。即:
  一天一操平:每天定时间用水平仪对滑升平台及支承杆标高操平一次。
  一米一刻记:根据操平的标高,以米为单位用锯条刻记在支承杆上。
  十米一标记:用钢尺丈量塔体的垂直高度,每十米用明显标记标于塔体上。
  三十米一校核:每三十米高度以±0.000米为依据校核一次标高。
  塔体沉降观测:每增高十米,标高检测一次。
  2.滑升平台设计
  平台采用无井架液压滑升平台,辐射悬系结构,在标高13.5米处组装。设置48对(2根160×65×85)槽钢辐射梁,中心受力环是由180×68×7、160×65×85、140×60×8三种槽钢和75×6角钢组成的花鼓筒。辐射梁与花鼓筒之间的下拉杆为Φ20钢筋制作的标准段,调整段及花兰螺丝,为增加平台整体刚度而设。在辐射梁下分布4道140×60×8的槽钢分布钢圈,最外边设平台栏杆。平台铺设50mm厚木板,50mm×90mm木方做隔栅,按辐射梁布设方式辐射铺设,平台板满铺。
  梯塔平台采用140×60×8槽钢井字型布置。平台板参照主塔平台板铺设。
  3.模板系统设计
  模板系统由提升架、活动支撑、固定支撑、调纠丝杆、内外模板、内外围檩、内外吊架及剪力支撑组成。提升架用160×88×6工字钢、126×53×55槽钢、63×6角钢组成“开”字型结构,螺栓联接。
  模板分固定模板,活动模板及调节模板三种,以利于平台的纠偏纠扭。内模板高1350mm,外模板高1500mm,用40×4角钢及S=2mm钢板制作。活动模板用S=2mm弹簧钢板制作,固定模板与活动模板用螺栓联接,调节模板用回旋销联接。固定及活动支撑安放于提升架上,传递提升架与模板之间的受力。
  模板围檩用63×6角钢围制,螺栓联接于支撑上面。为便于纠扭,平台与提升架及提升架与模板间设调纠丝杆,用直径40mm、45号钢材制作。
  吊架为模板修整,混凝土装饰之场所。内吊架设两层,外吊架设三层,以用于混凝土养护和涂刷航空标志,内外吊架用40×4角制作,各层铺设50mm厚脚手板。
  为增加模板系统空间刚度而设置剪力撑,用 38×6及 48×4制作,为可调节式。
  4.垂直运输系统
  垂直运输系统由随升井架、地下室、天轮组、卷扬机、起重钢丝绳、导索钢丝绳、吊笼及小扒杆组成。主塔内随升井架10米高,梯塔内为6米高。主塔内井架为双孔,梯塔内井架为单孔。
  立杆用 60×6.水平及斜撑用不着 38×4制作。均为无缝钢管,M16螺栓联接。地下室是为解决在滑模施工中,混凝土运输及施工测量的需要,在塔体中心位置设置的。地下室设钢筋混凝土底板,用于抵抗地滑轮上拉力,490mm砖墙和钢平台用于承重因意外事故发生而导致吊笼坠落产生的冲击力,钢平台梁选用300×126×9工字钢,平台板用10mm厚钢板,另设混凝土运料溜槽等设施。
  天、地滑轮组均为Φ300定滑轮。铸钢件自行加工,内设滚珠轴承。起重钢丝绳及导索钢丝均采用D=19.5mm、规格为6×37+1型。吊笼为双层载货载人吊笼。梯塔内井架只设混凝土吊斗。小扒杆为格构式杆件,长10米,用1t徐州产卷扬机起吊,0.5t电控卷扬机变幅、供吊钢筋、支承杆等使用。
  起重卷扬机选用两台DTS—5/2型双筒快、慢卷扬机。卷扬机设钢筋混凝土基础。梯塔内混凝土吊斗用2台2.0t电控卷扬机起吊。
  5.电气及通讯系统
  现场动力线总进线3×75+1×50mm2,在卷扬机棚处设一总控制盘,由50mm2电缆线引至塔内地面配电盘,再由此用25mm2动力电缆随平台引至平台配电盘,另从配电盘用40芯通讯电缆线引至平台配电盘,供平台信号操作及通讯设备使用。地面、平台处由配电盘引至各使用点用橡皮软线布设。
  平台井架上设8只碘钨灯,供平台照明。吊架上每层按2.5米间距布设36V白炽灯照明。平台上除碘钨灯外,一切照明均用36V电压,设36V变压器两台。地面照明采用300W白炽灯,220V电压。
  6.液压提升系统
  该系统由控制台、液压油管及千斤顶组成,它是液压滑升施工的动力装置。控制台可选用江都滑模配套设备厂设备,控制千斤顶容量300台。油管选用Φ16×4米做主管、Φ14×2米做支管,均为高压钢丝编织网胶皮管。液压用油采用30号机械油,千斤顶选用GYD—35型滚珠式液压千斤顶,数量为250台,其中备用75台。
  7.支承杆设计
  支承杆是支承滑模施工全部荷重的支承柱,根据平台结构设计进行支承杆荷载最不利组合,主塔周边支承杆上总荷载为171t,每根支承杆允许承载按1.5t计,主塔周边共布置48组(144根)支承杆。梯塔周边根据防偏防扭要求按构造布置14组(31根)支承杆,共计175根,亦即用175台千斤顶。
  支承杆采用 25钢筋,经冷拉调直后除锈检测直径,按每根3000mm(料长3040mm,其中丝扣长为40mm)计,主、梯塔共计4600根支承杆,每根两头分别加工成M16×35mm螺丝扣。安装时接头错开50%。
  支承杆全部埋入混凝土中不再拔出,塔壁环筋与支承杆点焊形成整体,以提高支承杆承载力。
  由于该模板系统考虑钢筋在平台下绑扎,支承杆脱空长度较大,而支承杆荷载已相当饱满,为此对支承杆采用加剪刀撑加固。每节(300mm高)提升段,在每组支承杆之间设2 16(3根处)或1 16(2根处)长为500mm的加固钢筋,与支承杆焊接形成拉杆,以提高平台侧向受力能力及支承杆稳定性。
  支承杆丝扣用管钳拧紧,错位严重处用平锉锉平。
  8.平台组装及试压
  平台组装顺序:①调整内外架子于适宜标高以利操作。②吊入组装好的花鼓筒并垫至所需高度。③分布钢圈于架子上。④布置辐射梁及平台梁并与分布钢圈联接。⑤安装提升架及井架。⑥安装平台拉杆,均布张拉,使平台起拱50~70mm。⑦安装模板系统并调整平台中心与塔体中心重合。⑧安装机、电、液压系统。⑨安装安全网。
  平台试压:平台组装好之后使平台悬空,对平台进行布荷试压,试压总荷载为50t,并张拉导索(近20t施力于平台)。荷载用红砖代之。之后进行偏荷试压,即先卸去一半荷载,后观察、整理试验数据(沉降量、位移及各联接点工作状态),对平台的可靠性进行鉴定。
  平台组装及试压阶段,现场配备一台50t吊车配合作业。
  9.模板滑升
  模板提升分为初升、正常滑升及停升。初升:由于刚开始滑模,操作人员需要适应,为保证混凝土正常脱模,需经初升阶段。初升阶段由于模板安装时空模较多,这时应以300mm分层逐圈浇筑。混凝土浇筑过程中每小时提升两个行程,待混凝土浇至离模板上口100mm时,即按每层300mm一次提升。当新浇混凝土出模后,检查其出模强度以0.2~0.7MPa为宜,出模强度适宜,即可转入正常滑升。
  正常滑升:此阶段混凝土的浇灌与绑扎钢筋、提升模板等工序之间,要紧密衔接,相互交替进行。正常滑升时,两次的时间间隔,一般不宜超过一小时。在气温较高的情况下,应增加1~2次中间提升。中间提升的高度为1~2个千斤顶行程。正常滑升的高度,一般按混凝土灌筑高度为准,约20~30厘米[1]。
  停升:滑升施工至顶部标高或因意外影响需中间停滑时,应放慢滑升速度,同时对混凝土进行找平或必要的处理,在最后一层混凝土浇筑后四个小时内,每半个小时提升两个行程,直至模板与混凝土脱开粘结为止,并对支承杆进行加固。
  模板滑升操作:每次提升前须检查千斤顶的行程标高是否正确,对每个千斤顶进行油路、障碍物检查,漏油者及时更换,提升前台上、台下取得联系,并切记将导索钢丝绳松开。严格控制升量及出模强度,一次提升高度控制在300mm左右,最大不超过350mm,出模强度控制在0.2~0.7MPa之间,直观检查方法是用手按混凝土表面,以显露指纹,而不凹陷为宜。
  提升过程中,宜同时进行纠偏纠扭工作。因为此时平台处于动态阶段,易于纠正。模板提升后,对滑空模板进行清理。
  10.钢筋制作与安装
  钢筋制作由钢筋加工车间根据加工单进行,然后运至现场绑扎。滑模施工中的钢筋绑扎是随绑扎、随浇筑、随滑升,因此在钢筋施工中应注意以下事项:
  1)环筋不大于7米,竖筋不长于6米为宜[1]。
  2)钢筋应错开接头绑扎25%,塔接长度不少于40d,或按设计要求。
  3)竖筋绑扎应按设计间距或根数沿周边均布,提升架处可根据实际情况放大间距尺寸。竖筋若有增减应四周均布增减。
  4)为保证钢筋保护层厚度,在内外模内侧,以1.5米间距分布设置一根长500mm的30钢筋挂勾。
  5)预埋钢筋出模后,应立即清理出来,整理成型。
  11.混凝土施工工艺
  混凝土采用10~30mm粒径碎石(钢筋密集部位采用5—15mm粒径)、中砂、425#普通硅酸盐水泥配制。水泥初凝时间不小于2小时,终凝时间不大于5小时。水灰比不大于0.5,坍落度为30~50mm,8~10小时强度控制在0.5—1MPa范围,水泥用量不大于450kg/m3,掺加木钙素减水剂和密糖类缓凝剂。
  混凝土通过机动翻斗车运至吊笼,由吊笼吊至操作平台集料斗,然后用手推车入模。
  混凝土应严格执行分层浇筑、分层捣实制度,各层混凝土浇筑厚度应保持一致,不得出现高低不平现象。每个浇筑层一般取300mm,可在250~350mm之间调节。各层的时间间隔不宜过长,以保证上下层混凝土正常结合。
  混凝土应均匀倒入模中,以免引起模板变形。各层的混凝土的浇筑方向应经常适当地变动,以配合纠偏纠扭。且宜先浇背阳面后浇朝阳面,以降低因温差影响引起的中心偏移。
  混凝土振捣采用插入式振动棒,操作时棒头不应与钢筋、支承杆及模板过久接触,插入下层混凝土深50~100mm。浇捣混凝土前应先将下层表面的杂物、液压管路漏的油污和松散的石子清除干净。
  滑升速度严格按出模强度0.2~0.7MPa控制。班次滑升高度按以下计算作参考。
  先决条件:12小时工作制,A=12小时。混凝土达到0.5~1MPa强度时间,预计T=10小时。支承杆实际荷载P=1221kg时。安全系数K=1.5。每班滑升速度(米/班)
 
  四、平台扭偏纠防措施
  1.中心偏差预防措施
  保持平台水平,荷载布置均匀,以使各支承杆受力均匀,防止超荷作业而失稳引起平台漂移。保持模板的垂直度,防止模板侧向力不匀而使平台漂移。平台提升时,扒杆以不使用或使用时力不超过200kg为宜,防止扒杆推力引起平台漂移。纠偏过程中应考虑日照温差引起的中心偏移因素,以防止纠偏过激。
  2.中心偏差纠正措施
  在中心偏向的一方,四分之一周长范围内的千斤顶先提升若干行程(一般每偏差5mm提高两个行程),然后同时提升各千斤顶,使其平台倾斜提升,靠其下推力使平台回复。在中心偏向一方顶紧内模,放松外模,另一方则相反,予以提升平台、靠模板作用于塔壁上的反力回复平台。
  调节丝杆在提升过程中跟踪顶紧,边提边纠。
  3.平台扭转控制预防措施
  a、固定内模板设防扭刀片。
  b、滑动模板对称安装。
  c、模板系统设主体剪刀撑。
  d、支承杆及时进行剪刀撑加固。
  e、扒杆使用时对中起吊。
  4.4平台扭转纠正措施
  a、顺着扭转方向浇捣混凝土,借助振动反力纠扭。
  b、割开部分支承杆,使其各千斤顶组倾斜作业达到纠扭目的,但应慎重使用此法。
  c、用倒链拉入混凝土内,进行施加外力纠扭,此法在不得已时方可使用。
  d、纠扭程度至模板垂直提升即可,不得纠至起始位置,以防出现左右扭曲现象。
  五、平台拆除
  待完成塔体及附属工程之后,平台开始拆除,拆除程序一般为:液压控制系统→模板及围圈→内外吊脚手及安全网→操作平台及桁架→提升架与千斤顶。[1]
  六、结束语
  由于工程施工方法合理,并在施工过程中严格按照控制程序、规程操作,工程仅用时360天,以优良标准通过验收。