螺旋钢板仓的施工技术应用研究

唐兴全

摘 要 相较于传统的钢板仓，螺旋钢板仓具有钢材消耗量小，制作全过程机械化、人工消耗量小，且加工制作安全、快捷等优点，应大力推广。但目前该类钢板仓自1985年引入我国以来，却未能大规模推广应用。究其原因，一是因仓壁卷板材料强度不过关，导致仓壁钢板较厚，折边、卷制困难;再有就是因为加工技术不被大众所熟悉所致。近年来，随着冶金技术的进步，钢板的抗拉强度越来越高，仓壁卷板可以做得越来越薄，仓壁的折边、卷制加工就更容易了，这就为螺旋钢板仓的大力推广扫清了障碍。老港再生建材利用中心项目的5个骨料暂存仓就是选用了该种类型钢板仓，施工既安全、快速，成本也便宜。本文现将该钢板仓的设计、施工方案进行介绍、分析和阐述，供大家推广参考。

关键词 螺旋筒仓;高强热镀锌卷板;运行架;螺旋顶升

1上海老港再生建材利用中心工程概况

上海老港再生建材利用中心工程项目位于上海市浦东新区老港生态环保基地内。项目建成后的处理能力为3000t/d：其中装修垃圾2000t/d，拆房垃圾1000t/d，年处理100万吨。预计生产各类骨料2177t/d，工作时间每天15小时，日生产标准实心砖（240×115×53mm）56500块，工作时间每天8小时。

2筒仓建设概况

2.1 筒仓设置功能

整个项目自西向东分成：一体化车间、制砖车间、筒仓区、管理办公综合楼4个主要分区。进入一体化车间的装修垃圾、拆房垃圾经分拣、除杂、破碎、筛分后，生成粒径0～5mm、

5～10mm、10～20mm、20～31.5mm四种规格的再生骨料，各种规格的骨料经皮带输送机分别送至设置于场地东段的筒仓区的北侧，然后经由物料提升机提升，输送至筒仓中分规格储存。

2.2 筒仓建设概况

本项目共设5座螺旋式钢板筒仓，4用一备。筒仓的规格为φ18.0m×H20.0m，筒仓檐口高度18.1m，仓頂锥体高度1.9m。筒仓下方设9.0m高钢筋混凝土基础，基础面设预埋件，仓体内加劲立柱焊接固定在基础预埋件上。筒仓安装完成后，仓顶离地总高约29m。

每一个筒仓底部设置一套装车配套收尘器、顶部设置一套仓顶收尘器。

3螺旋筒仓结构设计

3.1 仓顶结构设计

仓顶为锥体，锥顶中央水平设直径4m的卸料接收口，卸料接收口外圈为16#槽钢弯曲成封闭圆环，圆环内纵横各设置4根16#槽钢对撑，这样就组成了锥顶受力体系的受压构件——上涨环。

锥底在檐口处用16#槽钢弯曲成直径18m的封闭圆环，作为锥顶受力体系的受拉构件——下涨环。

檩条为550mm高型钢组合桁架。上弦采用10#槽钢，下弦采用L40×4角钢，腹杆采用?16钢筋。檩条以锥顶为中心沿锥面呈辐射状等圆心角均匀设置，上弦两端分别与上、下涨环可靠焊接，上下弦径向各设两道水平系杆。

仓顶板为3mm厚的普通热镀锌钢板，根据锥面扇形下料，宽度与檩条设置间距对应。

3.2 仓壁结构设计

仓壁采用窄幅高强热镀锌卷板，经松卷、弯折、咬合后形成连续、螺旋形仓壁。仓壁卷板厚度根据仓体几何形状、存储介质输入计算机模型，根据分析结果按需选用。本工程筒仓仓壁卷板厚度设置情况为：离地0～3m高度范围卷板厚度4.0mm;离地3～5m高度范围卷板厚度4.5mm;离地5～6.1m高度范围卷板厚度4.2mm;离地6.1～9.1m高度范围卷板厚度4.0mm;离地9.1～11.1m高度范围卷板厚度3.5mm;此标高范围以下仓壁卷板材料强度等级均为SGH440。离地11.1～14.1m高度范围卷板厚度3.0mm，钢板材质SGH400;离地14.1～18.1m高度范围卷板厚度2.5mm，钢板材质SGH340。

钢板仓内壁共设56根槽钢立柱作为加劲肋，分成A、B、C三类。其中A类立柱共4根，B类立柱26根、C类立柱26根。所有的56根立柱沿筒仓内壁等间距布置：A柱每2根为一组，沿仓壁中心对称设置，除了抵抗仓壁竖向变形外，同时还承担仓顶进料输送皮带机及其桁架荷载;B、C柱间隔布置。每根立柱均为多节变截面槽钢拼接而成，每节型钢长度（设置高度）根据受力分析结果确定分节长度及截面：

①A柱由下至上为10.5m[20+7.6m[16，材质Q235;

②B柱由下至上为6.0m[18+2.0m[16+3.0m[14+3.0m[12+4.1m[6.3;

③C柱由下至上为5.5m[18+3.0m[16+3.0m[12+3.0m[10+3.6m[6.3;

所有加劲肋的材质均为Q235钢材。

4螺旋筒仓的施工安排

4.1 劳动力安排

每一个筒仓安排1个作业班组共7名成员进行施工作业：由1名班长、2名机操工、2名电焊工、2名辅助工人组成。

4.2 施工工期

5个筒仓总施工工期90天，施工准备、调试时间5天，每个筒仓的施工工期均为17天。

4.3 垂直、水平运输方案

筒仓基础离地高度9m，所有的仓体材料、施工机械进场后的卸货、吊装到基础平台面上均采用STC250H型汽车吊。

4.4 登高及防护方案

筒仓施工期间，拟采用工具式移动式脚手架作为仓顶结构施工和仓壁竖向加劲肋焊接的辅助登高设施及施工操作平台（门式脚手架）。

①仓顶施工期间，上涨环区域4m直径范围内设置4排单层门式脚手架，每排2只。8个脚手架之间用φ48钢管扣件连接牢固，纵向4排用4根3.8m左右的钢管、横向用两根4m长的钢管与门架立柱用十字扣件锁紧。

②仓壁竖向加劲肋焊接辅助登高脚手设置2组单层门式移动脚手。每组2只，用φ48钢管扣件连接牢固。

③门式脚手架顶部设不低于1.5m高护栏，护栏中间水平杆不少于二道。

④仓顶施工期间，于仓内搭设一部钢管扶梯作为上下仓顶的通道。钢管扶梯采用两根φ48通长脚手钢管作为梁，下端坐落在筒仓基础顶面上，上端靠在仓壁下涨环上。两钢管梁之间宽度1m左右，每一踏步由两根φ48脚手钢管组成。钢扶梯两侧设高度不低于0.9m的扶手。

5螺旋筒仓的施工方法

钢筒仓施工工艺流程：施工准备→基础验收、放线→施工材料、工具设备进场并报验→材料、设备吊装上基础平台→布置、支设、调节施工设备及立柱框架→调试施工设备、试车→钢板仓体卷制、安装→施工质量报验→附属钢结构工程制作安装→附属钢结构工程施工质量报验→工程收尾→清理现场→工程整体验收。

5.1 基础验收、放线

按照工艺要求和设计图纸，检验钢筒仓基础预埋构件分布、布置的尺寸、位置。基础验收合格后，按设计图纸规定的钢板仓筒体直径及位置，规划钢板仓落仓生根安装线。

5.2 筒仓材料、加工设备进场

根据进场通知，将本工程施工设备、工装配件，筒仓主、辅材料、预制构件运至现场。然后将资料及证明材料上报项目监理部检验、审查、批准。

5.3 施工材料、设备、构件吊装上平台

材料、设备报验获批后，用汽车吊将其吊装上基础平台。

①按照《螺旋式钢板仓施工设备操作手册》的规定，弯折机应安放在临时施工设备平台弯折机出口方向的一端;成型机安放在弯折机尾部方向的规定距离;开卷机安放在成型机尾部方向的规定距离。

②材料吊上在平台上堆放顺序：仓顶板、椽子及上、下涨环放在仓外;卷板、内立柱放在仓内。卷板堆放时，自上部至仓底逐漸远离松卷机堆放。立柱加强肋也是按照使用先后顺序堆码。

5.4 布置、支设、调节施工设备及立柱框架

①按标记好的落仓线确定施工设备（运行架）框架立柱支设位置。根据定位摆放运行架下方的支承底盘，然后根据底盘外侧定位孔对应的位置用 Φ12冲击钻头在筒仓基础表面混凝土上钻深度约50mm的孔。成孔完毕后，将孔内垃圾清理干净，用Φ12钢筋将运行架底盘固定。然后将运行架立杆对准底座的锚柱将其插入支承在底座上、将顶部套盖扣在运行架立杆顶端，然后通过设置在底盘和套盖侧面的螺栓来调节运行架的角度，以保证每片运行架与筒仓切线方向一致。按此方法逐一安装直至整个运行架体系全部安装完成。②运行架安装完成后，对整个架体进行矫正。地面不平时，用垫铁将底座与地面的空隙垫平并保证运行架底座处于水平状态。

③按《螺旋式钢板仓施工设备操作手册》（以下简称《操作手册》）在运行架立杆上安装运行导轮。运行导轮与运行架立杆之间设置两个固定支承卡箍：下部为承载、受力支承，上部为定位调节支承。

④按照《操作手册》根据筒仓直径及仓壁卷板节间距算出导轮径向水平高差和环向升角，来确定每一个导轮的设置高度。本工程筒仓直径18000mm，仓壁节间距365mm，筒仓安装运行架41片，另加咬合机位，记42个区间，据此计算出运行架节间高差为8.69mm。本工程第一个运行导轮的下部承载支承离地高度约400mm，导轮顶离地高度约1200mm，第二个运行导轮的承载支承离地高度约408.7mm，导轮顶离地高度约1208.7mm，第三个运行导轮的承载支承离地高度约417.4mm，导轮顶离地高度约1217.4mm，每一片运行架两端的导轮（前后两导轮）之间的高差为8.69mm。咬合机右侧出口端最低，咬合机左侧最后一榀运行架最高，咬合机出口处运行架运行导轮与左侧最后一榀运行架的运行导轮之间的高差为365mm。

⑤根据运行架组成的环形直径与筒仓直径的差额，计算出导向轮的倾角，调节布置在运行架立杆上部的定位调节支承，使运行架上的承载支架力臂夹角、导轨轮径向角及螺旋升角符合本工程要求。

⑥运行支架安装完成，严格按《德国钢板仓专利资料DIN standards 1055》对筒仓运行支架的各项安装指标进行检查、验收。

5.5 施工设备调试、试车及施工准备

验收合格后，接通电源，调试、联动试车。然后调节设备加工成型机、弯折机加工部件的运转间隙至完全符合要求。

5.6 筒仓卷制施工作业

①将符合筒仓设计图纸部位规定规格的卷板使用三角支架及倒链吊装到开卷机上。

②将卷板端部切割成锥形以方便喂入成型机，一切准备就绪，开始卷制。

③卷板经成型机轧制后，其上下沿弯折形状正好组成一组可以相互结合的型槽，断面呈大写的“S形”，同时，按设计仓径轧制出弧度。按照《操作手册》规定，检查卷板上、下沿弯折成型参数，宽度、尺寸符合要求后，将折好边的卷板喂入卷边机。卷边机将上沿轧制成外凸30mm宽、5层仓壁厚且下侧向上45°倾斜的节间凸肋。

④经卷边机出来的卷板即成为仓壁，将其上沿凸肋下侧支承在运行支架的运行轮上。首开卷端部没有约束，仓壁前端容易从运行轮上掉落，需要有工人跟随前端巡视，必要时，在仓壁下口处设置穿钢管护套的水平钢支架，以帮助仓壁进行圆周运动。因仓壁是螺旋上升的，其下方垫的钢支架也随运行进程逐步抬高。卷板前端运行一周后，仓壁首尾相接。停卷复核仓壁平面直径无误后，即可进行仓壁咬接合拢：将下一节仓壁上沿型槽从内向外卡入上一节仓壁下沿型槽的内侧，经弯折机弯折、咬接成型（咬接步骤见图7）。

⑤仓壁合龙后，再运行1～2圈，用钢卷尺及游标卡尺检验仓壁节间宽度及螺旋凸勒几何尺寸（仓壁卷板宽度495mm，咬接成型后的仓壁上下节间距为365mm;凸肋平面宽度大于30mm，厚度小于6层仓壁板材厚度），符合要求后，正式开始进行钢板仓的卷制加工。在成型机、弯折机的运行下，仓壁边卷边咬合边沿运行架做螺旋上升的圆周运动。

⑥正常卷制筒体2个整圈以上，使用钢板仓筒体水平切边机切割仓壁上口水平线。然后继续卷制2～3圈仓壁时停车，安装筒仓顶。

⑦筒仓顶安装

a.清理、规整仓壁上口水平切割线后，将加工成型的下涨环，焊接在钢板仓筒体上口规定的部位。然后在下涨环上划分檩条下端安装线。b.在仓顶正中搭好架子，将用加工成型的上涨环支设好。复核上涨环的安装高度无误后，在上涨环上划分檩条上端安装线。c.逐一将檩条焊接固定在上下涨环上。d.檩条焊接完成后，敲去焊渣检查焊接质量，然后将库顶钢板（一般情况下均为不锈钢板）逐一焊接、安装在檩条上。

⑧库顶盖板焊接完成检验合格后，清理焊缝焊渣及熔合性飞溅物，清理被烧焊烤焦的檩条等构件的防腐涂装，重新做防腐处理。

⑨安装库顶围栏。库顶盖板焊接完成后，在檩条下端与下涨环的结合部位焊接库顶围栏立杆。然后将围栏顶水平栏杆及中间档与围栏立杆焊接成一体。

⑩仓壁卷制及仓内加劲肋条安装

a.库顶安装完成后，继续卷制筒仓仓壁，当仓顶檐口离地高度达到3m左右时停卷。按设计图纸划分加劲肋的位置并按设计要求安装加劲肋。加劲肋的安装位置应仔细复核，必须与仓体最终完成后的定位吻合。b.加劲肋的上端与库顶下涨环的下沿焊接牢固;与仓壁在节间处（上、下、左、右四個点）焊接。c.上下两段加劲肋之间采用等强对接焊连接，另外，在两节间的内外侧各贴一块连接钢板作为补强。

清除库壁外表面焊接点氧化皮，涂刷设计图纸规定的各道油漆（前道油漆干后再刷下道油漆）。

筒体施工卷板的换接

a.前一卷钢板卷尽后，将板尾留出500mm左右，然后将后一卷卷板吊装到开卷机上，将卷板端头拉出，前后两卷卷板首尾搭接，用电焊点牢，然后在首尾重叠部位沿筒仓高度方向切一刀，将切下的端头剔除，再沿切断线将前后两卷卷板对接起来。

b.换接完成、焊接质量检查合格后，将焊缝的内外表面按规定做防腐处理。

筒体施工不同规格卷板及加强筋的换接方法同上。

随着仓壁高度增加，按设计图纸换接不同规格的加强筋。

继续卷制钢板仓筒体到规定高度，切割筒体下口落仓水平线。

落仓生根

a.清除仓内剩余材料、拆除仓内移动脚手架，将筒仓加工机械拆除，然后反向转动筒仓，使其落至基础表面。筒仓落地后，用经纬仪检测仓体的垂直度，如偏差超过《企业标准》规定，则通过调节运行架导轮支撑螺杆来调校，直至符合《企业标准》的规定。

b.仓体垂直度符合要求后，将仓内加劲肋焊接固定在仓底基础表面的预埋件上。由于仓壁A柱还承担仓顶进料输送皮带桁架的荷载，故其位置必须准确且唯一，若产生偏差，则应将现场实际情况报告给设计，由设计提出补救措施或整改方案，然后严格按照补救措施或整改方案施工。

c.仓内加劲肋与基础预埋件焊接完成，验收合格后，对仓内脚按设计要求进行填锥、对仓外脚进行坞帮。

5.7 钢板仓检修门、量仓孔安装

一般情况下，仓壁在仓内填锥顶上方均会设置检修门（或量仓孔等）。筒仓安装完成，按照设计位置、标高、尺寸在仓壁划线，然后用气割开洞、安装检修门、孔。检修门、量仓孔安装完成后，应检查密封及防腐质量，不合格的必须予以整改至合格。

6有限空间作业安全措施

筒仓仓壁卷制完成，下部切平、落仓固定期间，筒仓体成为仅有仓顶进料口的有限封闭空间。此期间所有施工作业均必须遵循《工贸企业有限空间作业安全管理与监督暂行规定》[1]。避免意外伤害事故的发生。

7结论与建议

螺旋式钢板仓虽然仓壁材料薄，但径向仓壁受拉为主的受力模式很好地利用了高强钢板的抗拉强度大的优点，大大减少了钢材使用量;同时，其施工全过程采用全机械化自动作业，施工安全风险小，施工人员需求量少、施工工期短，建造成本低;再有就是其仓壁通过两次卷折、五层咬合，仓壁密封性能好，能很好地满足粉状、液态状物料的存储需求。以上这些优点，正符合目前节能减排、资源利用节约化的主流;再加上螺旋筒仓应用领域广泛，更加值得推广应用。

参考文献

[1] 高宝军，魏莉.浅谈螺旋式钢板仓的施工工艺[J].青海科技，2009（1）：

78-80.