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中心盘对拉结构用于大直径筒仓滑模施工技术

日期：2015-6-5 14:33:48　来源：本站原创　浏览数：
　

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滑模施工是现浇混凝土工程的一项施工技术，与常规施工方法相比，这种施工工艺具有施工速度快、机械化程度高、可节省支模和搭设脚手架所需的工料、能较方便地将模板拆散和灵活组装并可重复使用的优点．在钢筋混凝土筒形构筑物中常采用这种施工方法．滑模施工虽具有上述优点，但是其仍存在一些问题．这种工艺系统都有１个自重较大的钢平台，特别是直径超过１８ｍ的筒形构筑物，还要在筒仓中心铺设１个钢管井架，随滑升随接高，这不仅增加了周转材料用量，还多占用人工，加大了施工成本．针对以上问题，青岛一建集团有限公司首次采用了中心盘对拉结构平台，其自重小，刚度大，施工方便，综合经济效益较好．
    １·工程概况
    青岛市团岛污水处理厂硝化区工程的２个硝化池是预应力混凝土筒仓结构（见图１），内径２１ｍ，壁厚４５０ｍｍ．该工程从＋４．２０～２４．０１ｍ采用中心盘对拉结构滑模施工．３号池施工７昼夜，１号池施工６．５昼夜．

    ２·施工难点及方案选择
    ２．１　施工难点
    １）工期紧．２个筒仓计划要求１４ｄ完成，以便不影响总进度计划．要求在保证结构质量的前提下加快结构工程施工进度．
    ２）滑升平台易变形．在滑升过程中，由于筒仓的直径太大，平台受自重、施工活载、混凝土磨阻力及各种附加荷载的影响也很大，因此容易出现变形．当平台变形后，对滑模过程将造成很大的影响，会出现因平台滑升高差太大，造成结构的垂直度超差，或扭转偏差严重，甚至无法继续滑升的现象．
    ２．２　方案选择
    由于柔性平台在滑升过程中承受集中荷载，平台受力不均易使模板产生椭圆变形，为保证滑升平台模具整体不变形，在筒仓中心采用厚度为１０ｍｍ钢板制作中心盘，并用Φ１６钢筋做水平拉杆，一端与内挑架采用辐射的方式进行拉接，另一端固定在中心钢圈上，并用花篮螺栓拉紧．通过调节拉杆保证滑升中模具整体不变形，较在筒仓中心铺设钢管井架的方法施工方便、造价低、节省周转料具从而加快了施工进度．该工程内平台还采用角钢三角桁架支撑，结构刚度大，稳定性好．
    ３·筒仓滑模设计
    ３．１　模板系统设计
    模板系统的主要作用是承受混凝土的侧压力、冲击力和滑升时的摩阻力．内、外模板采用ＰＭ１０１２组合钢模板，尺寸为１００ｍｍ×１２００ｍｍ，模板与模板采用Ｕ型卡连接，模板缝中全部粘贴海绵条．围圈采用∟７５ｍｍ×６ｍｍ等边角钢，接头对焊，内、外、上、下共４道．模板采用钩钉螺栓拉结在内、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４～５ｍｍ或单面倾斜为模板的０．２％～０．５％（２．４～６ｍｍ），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．提升架是安装千斤顶并与围圈、模板连接成整体的主要构件，其形状为“开”字型，立柱断面为１［１２，上横梁为２［８，下横梁为２［１２（见图２）．

    ３．２　滑模操作平台钢骨架设计
    操作平台即工作平台，是绑扎钢筋、浇筑混凝土、提升模板、安装预埋件的工作场所和小型机具材料的存放场所，其分为内操作平台和外操作平台２部分．
    内平台采用悬臂三角架，三角架由∟７５角钢和∟５０角钢制成桁架式，长２．５ｍ，三角架通过４根Ｍ１６螺栓连接在开字架立柱上，三角架可满足２．５ｋＮ／ｍ的线荷载．在开字架立柱根部挂拉杆与中心盘连接，以防止平台受力后开字架根部水平移位．中心拉杆采用Φ１６钢筋，中心盘由１０ｍｍ厚钢板制成（见图３、图４）．

    外平台采用外挑三角架，横梁采用［８槽钢，斜撑采用∟６３角钢，横梁长１．２ｍ．
    ３．３　滑升水平及垂直控制系统设计
    操作平台上置１个大水箱，外伸２根Φ２０塑料水管与开字架上的环水管相通，环水管与开字架上的立水管相通，充水后形成一个水平面，可作为以后调整平台的基准水平面．
    在筒仓外４个轴线点上挂４个大线坠，做好地面对应点，可作为垂直度的原始测量点．
    ３．４　液压提升系统设计
    液压提升系统主要由支撑杆、液压千斤顶、液压控制台和油路等组成．支撑杆承载着作用于千斤顶的全部荷载，由Φ４８ｍｍ×３．５ｍｍ的钢管制作．支撑杆的连接可以采用专用连接件（见图５）．

    液压千斤顶是整个模板体系和操作平台系统向上提升的动力装置，其中心穿支撑杆，在周期式的液压动力作用下，千斤顶沿支撑杆做爬升动作，带动提升架、操作平台和模板随之一起上升．布置千斤顶时应沿筒壁均匀布置，尽量使千斤顶受力均衡．液压千斤顶的数量及编组形式可根据滑升工程面积大小和荷载确定．千斤顶采用ＫＹＤ－３５型或ＳＱＤ－９０－３５型均可，该工程采用ＫＹＤ－３５型千斤顶．
    ４·滑模模板施工关键技术
    ４．１　模板系统组装
    首先要掌握滑模模板组装的先后顺序：滑模构件验收→地面组装开字架，筒壁钢筋上悬挂围圈→开字架就位→开字架校正、找平→围圈与开字架连接→组装模板→模板调整锥度→连接内三角架，中心盘就位并连接拉杆→内三角架水平撑连接→中心拉杆拉紧→外挑三角架安装，内平台铺方木及板→安装液压油路，清洗、施压，内外护栏安装→安装支撑杆。
    在模板系统组装过程中还应注意下列问题：
    １）千斤顶、液压机具、管路组装前要进行清洗试验，保证性能良好［１］．
    ２）中心拉杆拉结时能保证拉杆绷紧即可，不可用力过大，以防拉动开字架立柱；要周圈受力均匀，拉紧时２个人在圆心两端对拉，以防拉偏．
    　３）支撑杆要调直、除锈．
    滑模系统组装质量标准如表１所示．

    ４．２　初滑
    支撑杆安装完毕后，就可以浇灌混凝土．混凝土应分层浇灌，且正、反向循环浇筑振捣，每层２５～３０ｃｍ．当模板内的混凝土高度达到７０～８０ｃｍ时，就可以初滑．初滑时要停止浇灌混凝土，这时模板底部的混凝土强度应达到０．１～０．３ＭＰａ（要特别注意的是从混凝土浇筑到开始初滑时间掌握在３～６ｈ之内，早于３ｈ强度不够，大于６ｈ模板滑动困难）．开动操作油泵按钮，将千斤顶提升２～３个行程，约６～７ｃｍ高度，停止滑升，检查混凝土出模强度和滑模系统各部件的运行情况：
    １）当用手指按出模的混凝土表面有轻微指印且混凝土不坍落即为正常．
    ２）模板沿圆周提升高度均匀，且无明显拉痕．
    ３）中心拉盘提升高度接近模板的提升高度，且无明显松动的拉杆．
    ４）围圈接头无开焊、涨模现象，钩钉螺栓无松动．
    ５）油泵、油管、接头、千斤顶无明显渗漏．
    以上情况检查无误后，即可重新浇灌混凝土，仍分层浇灌，每层２５～３０ｃｍ，直到混凝土接近模板上口，此时转入正常滑升［２］．
    ４．３　正常滑升
    每次滑升高度以２５ｃｍ为宜，约１０个千斤顶行程．提升结束后，立即浇灌混凝土２５ｃｍ，如此反复，直到滑升至设计标高．在浇灌混凝土过程中，要注意每隔约１ｈ，提升１个千斤顶行程，以防混凝土黏结模板．
    １）每滑升１次，观测１次开字架高差变化；每提升２次进行１次垂直度和扭转观测．
    ２）提升结束后，应立即按图纸绑扎钢筋，通常情况下以绑扎２道水平钢筋为宜．
    ３）每提升１ｍ高度，核对１次滑升标高，以保证预留洞、预埋管件位置准确．
    ４）出模的混凝土要及时休整，并刷养护液，表面休整时以原浆压光为宜．
    ５）垂直度偏差超过１／１０００时，可用平台倾斜法纠偏，如果是筒仓出现椭圆变形，可用拉放拉杆的办法解决．
    ６）如果出现扭转太大，可用垫偏千斤顶的办法解决，也可用手拉葫芦拉这根开字架上部并拉邻根开字架根部的办法解决，轻微扭转可不必解决．
    ７）如遇大风或中到大雨天气可停滑，此时停止浇灌混凝土，模板仍继续滑升，以每小时１～２个行程为宜，连续滑升６～７ｈ，模板提升高度为３０ｃｍ左右，但混凝土必须是上层浇灌交圈后才能开始停滑操作．
    ８）恢复滑升时，应对模板、钢筋进行清理，混凝土面凿毛，用水冲洗上表面，不存杂物，浇灌前对接茬进行处理．
    ９）在滑升到模板上口距筒壁顶标高１ｍ左右时，可将平台缓慢放平，并在支撑杆上做出标高标记，在浇灌最后一层混凝土前采取单调千斤顶的办法将模板上口调在同一个标高上，误差不超过１．５ｃｍ为宜．滑模施工工程的允许偏差应符合规范规定［３］（见表２）．

    ４．４　模板空滑
    如果结构设计筒壁一定高度上有板或筒壁中有较大孔洞，必须加固支撑杆．
    １）若孔洞高度超过１ｍ，可在支撑杆两侧各附加１根Φ２２～Φ２５钢筋，每隔２５ｃｍ用短钢筋焊接成三角形截面格构件进行加固．
    ２）整体空滑时，支撑杆加固方法同１）．
    在空滑过程中，支撑杆每加固２５ｃｍ，就滑升２５ｃｍ，同时绑扎１次钢筋，并且加强水平及扭转的观测．操作平台上尽量减少荷载，操作人员不可集中一处，避免偏压，同时应避免群体走动．空滑结束后，可用缆风绳将平台沿４个方向拉结，消除风载影响．
    ４．５　滑模平台的纠偏
    由于柔性平台的滑升过程要承受集中荷载，平台受力不均易使模板产生椭圆变形．平台测量不同于刚性平台，不能仅检查平台的中心偏离，而是要求测量筒壁一周的垂直度，根据实测结果采取控制措施．引起平台变化的原因很多，主要有以下４点：
    １）集中荷载作用，如油泵、临时工棚、钢筋与支承杆集中堆放．
    ２）平台提升高低不均，造成高的部位拉杆拉紧，低的部位拉杆放松，产生平台变形．
    ３）纠偏方法采用刚性平台的倾斜法，使升高部位拉杆拉紧，继续加大偏差．
    ４）混凝土浇捣方向固定不变，使模板与混凝土表面的摩阻力不均．根据上述原因利用中心对拉结构进行纠偏：
    １）采用调整拉杆的松紧变化控制模板围圈的变形，当拉杆拉紧时使该提升架下口向内拉，上口向外倾斜，造成围圈等逐步向外移动；当拉杆松开后，由于内平台悬挑较大，提升架向外倾斜，这样根据实测结果，在浇捣混凝土前调整拉杆的松紧，控制筒壁圆周的变形，这种方法为最有效的纠偏措施．
    ２）间隔提升架位置，在内挑架上口增加拉杆与中心钢圈连接，起到使平台不易产生变形的作用．
    ４．６　滑模系统拆除
    滑模系统拆除按下列程序进行：
    液压油路、水路→千斤顶→中心拉盘及拉杆→内、外木平台→内、外吊篮→内三角架→开字架及围圈滑模装置拆除［４］：滑模装置拆除前必须组织拆除专业队伍，指定专人负责统一指挥；凡参加拆除工作的作业人员，必须经过技术培训，考试合格；滑模装置拆除前应检查各支承点埋设件牢固情况，以及作业人员上下走道是否安全可靠；拆除作业必须在白天进行，宜采用分段整体拆除，在地面解体；当遇到雷雨、雾、雪或风力达到５级或５级以上的天气时，不得进行滑模装置的拆除作业．
    ５·实施效果
    通过采用中心盘对拉结构做法，该工程有效减少了模板整体变形的问题，增强了模板的整体稳定性，２个硝化池在滑模过程中提升平稳，垂直度最大偏差点１４ｍｍ，扭转较小．３号池施工７昼夜，１号池施工６．５昼夜，缩短了施工工期，缓解了装饰及安装工程的压力．与内井架加钢桁架结构相比，中心盘对拉结构可节省钢材１／３，组装用工可减少２００多个工日，大大节省了材料费和人工费．
    ６·结束语
    通过对中心盘对拉结构应用于大直径筒仓滑模施工技术的研究可知，正确运用中心盘对拉结构可减少滑升中的模具整体变形，提高稳定性．通过对拉杆的调节大大降低了标高、垂直度、表面平整度偏差，并能及时调节筒仓的圆度，避免模板椭圆形变形，提高施工质量．模板为钢滑模，整体刚度高，拼缝严密，可保证清水混凝土效果，省去抹灰，既降低了成本，又实现了节材和环境保护，有效避免了安全事故的发生概率．该研究对各种大直径圆形截面烟囱、筒仓、水塔等滑模施工有着较好的借鉴和推广意义．