某筒仓结构滑模施工技术

王 伟

1 概述

随着国民经济的快速增长,各类高层建筑及高耸构筑物日益增多,滑模施工技术因其具有机械化程度高、施工速度快、场地占用少、安全作业有保障、可以避免或减少施工缝、容易保证混凝土质量、综合效益显著等优点被广泛应用于高层及筒壁结构中。滑模施工,是一种现浇混凝土工程的连续成型施工工艺。其施工方法是按照施工对象的平面形状,在地面上预先将滑模装置安装就位,随着在模板内不断地绑扎钢筋和分层浇筑混凝土,利用液压提升设备将滑模装置滑离地面并使其不断地向上滑升,直至需要的高度为止。滑模各组件设计是否合理直接关系到施工能否顺利进行。为此,笔者以某筒仓结构滑模施工工艺为背景,对滑模施工的要点作了初步探讨。

2 工程简介

某钢厂备煤系统扩建工程占地面积约为6 888 m2,为14个独立筒仓一字排开,总仓容为140 000 t;除6号与7号筒仓之间因设有转运站筒仓间距10 m,其余各筒仓间距均为2 m(筒仓间距指相邻两筒仓仓壁轴线距离);1号筒仓仓壁顶端标高+47.370 m,2号～14号筒仓仓壁顶端标高+49.970 m,筒仓直径均为21 m,仓壁厚度400 mm。8号、11号、14号筒仓东侧分别设有一个框架结构楼梯间。为保证工程进度及质量,筒身采用滑升模板施工,本工程筒身范围:1号筒仓:+9.650 m～+47.370 m,滑升高度37.720 m;2号～14号筒仓:+9.650 m～+49.970 m,滑升高度为40.320 m。

本工程滑模施工工艺为:下层扶壁柱、筒壁、三道剪力墙从-2.000 m同时滑升至+9.050 m,在9.05 m处空滑至12 m,然后拆除内模板、平台板、方木桁架及内围圈,拆除完毕后进行仓内底板及漏斗的施工,仓内底板及漏斗施工完毕后再组装内围圈、桁架、平台板、方木及内模板,开始9.65 m以上的模板滑升。同时,在仓底板及漏斗施工完毕后于仓底板外皮部分抹20 mm厚M5水泥砂浆。

3 滑模系统的设计

3.1 支撑杆设计

1)支撑杆的规格。用于本工程的支撑杆采用Ⅰ级钢的螺纹A25钢筋。本工程9.65 m以下同一截面的支撑杆数量为118根,9.65 m以上同一截面的支撑杆数量为67根。支撑杆的连接采用丝扣连接,将钢筋支撑杆的上下段加工成公母丝,丝扣长度为30 mm。

2)支撑杆的加固。在滑升过程中,模板的滑空或由于支撑杆穿过门窗孔洞等原因使支撑杆脱空长度过大,在这种情况下,支撑杆容易失稳而弯曲,因此必须采取加固措施,常用的加固措施为:将支撑杆两侧各增加一根B16钢筋,在水平向用A6钢筋进行焊接固定,支撑杆加固图如图1所示。

3.2 液压千斤顶、油路及模板系统

本工程拟采用GYD-35型液压千斤顶,其主要技术参数:工作行程:35 mm;最大工作压力:8 MPa;内排油压力:0.3 MPa;最大起重量:3.5 t;工作起重量:1.5 t。本工程采取混合油路的布置方式,串联与并联相结合的混合油路,是在并联油路上分别串联油路,这样可以避免或弥补以上两种布置的缺点,做到既可节省油管数量,又可避免滑升过程中过大的升差。主油管采用内径为19 mm的无缝钢管,分油管和支油管则采用内径为8 mm的高压橡胶管,接头采用卡套式管接头,高压橡胶管的接头外套将胶管与接头芯子连成一体,然后再用接头芯子与其他油管或部件连接。针形阀安装在油路中一般设置在分油器上以及千斤顶与油管连接处以控制油量,工作压力为14 MPa。

本工程内、外滑升模板采用100 mm×1 200 mm,200 mm×1 200 mm,300 mm×1 200 mm组合钢模板,用螺栓固定在内、外围圈上,通过用模板与围圈间的薄铁垫调整成上口小、下口大的梢口,上下梢口差为4 mm～5 mm或单面倾斜为模板的0.2%～0.5%(2.4 mm～6 mm),以便混凝土顺利出模。内、外围圈再用螺栓固定在沿筒壁圆周对称均匀布置的开字提升架上。

4 滑升模板施工

4.1 滑模系统的安装

1)安装顺序。滑模系统的安装顺序如下:绑扎提升架以下钢筋→安装提升架→安装内外围圈→安装内模板→安装内桁架操作平台→安装外模板→安装外桁架操作平台→安装千斤顶→安装液压控制台系统→连接支撑杆→内、外悬挂脚手架—内、外安全网。

2)安装要求。在安装内、外滑升模板时,用螺栓固定在内、外围圈上,通过用模板与围圈间的薄铁垫调整成上口小、下口大的梢口,上下梢口差为4 mm～5 mm或单面倾斜为模板的0.2%～0.5%(2.4 mm～6 mm),以便混凝土顺利出模。内、外围圈再用螺栓固定在沿筒壁圆周对称均匀布置的开字提升架上,其中筒仓与筒仓相切处因厚度为440,故用宽腿距开字架,并用双千斤顶。提升架间距约为1.3 m,应大致均等。在内桁架上铺板,形成内环形操作平台。外桁架则用三角桁架形式,外伸1.0 m,铺板后形成宽1.0 m的外环形操作平台。

液压控制系统由液压控制台、油管、阀门、千斤顶组成,经试验合格的起重量3.5 t的GYD-35型液压千斤顶,在水平尺和线坠的检测下,用垫片找正,使其紧固在提升架下横梁上,在穿入提升杆(Φ25钢筋)前,为防止灰尘污物进入,用塑料布将千斤顶上口封住。油管要逐根吹通,连接件要擦净,软管打弯处距端头的直线段应不小于管径的6倍,弯曲半径要大于管径的10倍。液压控制台(YHJ-80型)在与油管、千斤顶相互连通后,通电试运转,检查油泵转动方向是否正确,电铃信号是否灵敏,然后向各分支油管充油排气,将油路加压至15 MPa持续5 min,连续循环五遍,详细检查全部油路及千斤顶无渗漏为合格,最后将试运转、升压时间、回油时间等记录下来,确定进油、回油时间,供日后操作之用。

安装的支撑杆要保证垂直,支撑杆的连接要采用M16丝扣连接,连接长度约为25 mm～30 mm。支撑杆按提升架位置放好后,液压系统又经检查合格,此时,可将千斤顶穿入各自的支撑杆,整个滑模提升装置即安装完毕,最后按规范检查允许偏差是否在规定范围内。

4.2 施工要求

1)钢筋绑扎要求。钢筋在后台加工成型后,按规格、长度、使用顺序分别编号堆放。钢筋(包括支撑杆)吊运时,重量不要超过1 t,吊到内操作平台上,并分两处对称落放。首段钢筋绑扎,可在外模安装前进行,其后钢筋则需随模板的提升穿插进行(即浇筑混凝土时不绑扎钢筋,绑扎钢筋时不浇筑混凝土)。为确保水平钢筋的设计位置,在环向每隔3 m设置一道两侧平行的焊接骨架即“小梯”。此焊接骨架位置应与提升架位置错开。本工程水平筋与竖向筋拟采用绑扎连接,但不允许在水平筋上焊接其他附件,以防局部应力集中无法传递。

2)混凝土浇筑要求。浇筑混凝土前,升起的滑动模板表面应彻底清理,在一般情况下,筒壁要连续浇筑,不允许留施工缝。如遇到特殊情况,如停电时间过长、机械出现严重故障无法及时修复更替时等,应按规范留施工缝,在施工缝上续浇混凝土时,应将施工缝彻底湿润,再浇一层50 mm厚与原混凝土水灰比一致的水泥浆,浇筑混凝土要分层进行,每层为0.3 m,混凝土顶面应低于模板面5 cm。

混凝土主要利用地泵输送,先将混凝土泵送到内操作平台上,再用人工均匀分送入模内。混凝土入仓后,用直径50 mm的插入式振捣器振实,每层层厚300 mm,振捣器应插入下层混凝土内,深度50 mm左右,以利结合。浇筑混凝土应按照严格的先后顺序进行,保证每模内的荷载均匀并且保证模板提升时强度一致。混凝土浇筑示意图见图2。

施工期间,应密切注意天气预报,一般小雨可以正常浇筑,中到大雨时要准备防雨苫布,暴雨时应暂停浇筑。当受到飓风暴雨侵袭时,应立即停止作业,设置施工缝并做必要保护,复工前须做损坏鉴定及记录,并依监理指示办理。

在滑模浇筑混凝土过程中,应特别注意预埋件的埋设,为了不使漏埋,应事先做出预埋件分布图,当埋件出模后要及时剔出使表面明露。

滑模上升速率当视气温、混凝土的坍落度及其他偶发因素而定,原则上要保证出模时混凝土不致坍塌或因混凝土附着模板过牢而带起造成裂缝,一般可按2 h内滑升模板高度0.3 m计算,即上升速率为0.15 m/h。从混凝土入模到出模历时8 h,参照现场的气温条件混凝土强度可以达到要求的出模强度(即0.2 N/mm2～0.4 N/mm2)。

4.3 施工质量控制

1)水平度的测量与控制。本工程水平度的测量方法包括:标尺法、液体联通管法。水平度的控制方法是采取控制千斤顶的升差来实现,具体包括:就高找平法、行程调节控制法、限位调平法。2)垂直度的测量与控制。本工程垂直度的测量方法包括:线锤法、经纬仪测量法。垂直度的控制与纠偏方法包括:调整水平度高差控制法、撑杆纠偏法。3)质量保障。a.模板组装时,纠正模板的倾斜度,使其上口比下口稍小,倾斜度要符合规范要求。经过检验方可起滑,以减小滑模施工中混凝土与模板之间的摩阻力。b.加快提升速度,保证在混凝土初凝期前(强度在0.2 MPa～0.4 MPa之间)提升模板。提升前及提升过程中,仓内外随着混凝土出模全面检查混凝土强度。c.坚持出模混凝土随滑随抹,随抹随压。混凝土出模后要先用毛刷蘸水在表面刷一遍;然后用木抹粗压一遍;再用铁抹细压一遍,使混凝土表面平整;最后再用毛刷蘸水顺筒仓竖向刷一遍。d.经常清除粘在模板表面的脏物和混凝土,保持模板表面光洁。停滑时,在模板表面涂刷一层隔离剂(脱模剂),以减小摩阻力。e.向滑模平台上吊料保证均匀放置,防止平台偏移,筒仓纠偏时应缓慢进行。

5 结语

滑模工艺技术难度较大,管理要求严密,受影响的因素较多。施工过程中常会出现支撑杆弯曲失稳,建筑物倾斜、扭转、结构截面尺寸偏差超过允许偏差,混凝土水平裂缝或断裂、表面出现局部坍落、蜂窝麻面、裂纹、坍落,液压控制台失控、扭转、偏移以及千斤顶油路故障等一系列问题。施工过程中应严格按照有关规范操作,并根据实际工程特点制定严密的施工方案,才能避免滑模施工中的常见问题,保证工程顺利施工。

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