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预应力筒库带顶钢梁滑模施工关键技术

日期：2015-12-10 13:29:26　来源：转载　浏览数：
　

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1· 概　述
    水泥厂、电厂及其它工厂需存储粉状、液体状材料的仓库，很多会设计成地上高耸的圆形现浇钢筋混凝土筒仓，施工时一般会采用滑模施工技术。近些年，大多数筒仓的库壁均为上下同厚的普通混凝土墙，随着技术的发展，以及节能环保理念的深入人心，现浇混凝土筒仓库壁结构形式发生了很大的变化。最先出现的仓壁即盛料的库壁截面为从下到上变薄的变截面，这种墙内壁是直的，外壁是变化的；目前，更多的筒库仓壁采用后张预应力混凝土，其预应力筋张拉端的壁柱常突出库壁外，这就给滑模施工带来了难度，特别是库顶屋面钢结构由滑模设备顶带的施工更突出。
    2 ·滑模施工重难点
    1）由于预应力筋张拉与锚固端壁柱突出库外壁，且预应力筋端头伸出壁柱300 mm～500 mm，作为后张拉施工预留长度，此处必须进行针对性设计，如预应力筋端头处的模板，并需考虑滑模设备及其滑升装置的整体性；
    2）由于突出的墙面壁柱影响，模板提升架围圈无法保持为整圆，在壁柱处会断开，当滑模出现滑升偏移、扭转等常见问题时较难处理；
    3）顶升超重屋顶钢结构构件，集中力处支承杆和液压千斤顶排布困难。在库壁厚度（一般300 mm～500 mm）一定的情况下，留出预应力束位置，除掉双层双向钢筋网片和保护层，留给支承杆的空间较少（支承杆混凝土体外设置除外）；
    4）预应力筋施工与普通钢筋、混凝土、滑模等分项工程施工穿插同步进行，必须配合好滑模的滑升时间，准备工作应充分；
    5）预应力混凝土较普通混凝土强度高（筒库混凝土强度一般为C30，预应力混凝土为C40及以上），混凝土的粘稠度就较高，容易在模板上粘结，滑模滑升的时机控制很重要。
    3· 滑模设备关键节点设计
    此种滑模施工，模板系统设计关键部位主要包括预应力束预留端头模板设计、壁柱提升架与库壁提升架之间的围圈连接设计、顶升钢梁支座处支承杆和千斤顶的设计，以及钢梁就位临时支架的设计。
    3.1 预应力束锚固端模板设计   预应力束端头伸出壁柱外，无法形成光滑的混凝土面，且壁柱侧边从下到上连续设置，普通钢模无法安装。根据预应力束张拉、锚固端后期处理特点，此处模板采用普通木模板做成外大里小的喇叭盒子预埋，预应力筋在木模上钻孔穿出，钢模在木模边断开，并加装角钢加固，滑模滑升时木模不动，留置在混凝土内，在预应力张拉前，剔除木模。如图1所示。

    3.2 围圈加固设计
    壁柱突出外库壁450 mm左右，两侧边预应力束伸出体外300 mm～500 mm，产生一个较大的阴角，且模板与围圈无法连续设置，围圈连接时需避开预应力筋。为增加围圈刚度，把常用的围圈8号、10号槽钢设置成桁架形式，并在壁柱周边延伸一定长度，如图2所示。

3.3 支承杆和千斤顶设计
筒库屋顶为型钢梁和组合楼板结构设计时，为节约成本考虑，施工单位在施工时一般会采用库壁滑模顶带钢梁，按屋顶荷载和结构布置不同，有时单根钢梁自重会达到20 t左右，这会给滑模支承杆和千斤顶设置带来困难。如某水泥厂熟料库，仓壁内直径为24.9 m，总高为55.0 m，库顶最大钢梁H 2 400 mm×500 mm×20 mm×30 mm自重为18.8t，包括模板提升架、操作平台和其它设备自重，及施工活载，以及按《滑动模板工程技术规范规范》（GB50113－2005）中风荷载系数1.15来考虑，则钢梁两端支座处垂直总设计荷载为213.9 kN，施工时采用60型千斤顶（允许载荷量为30 kN）和48 mm×3.5 mm钢管支承杆，根据GB50113－2005附录B，计算需8只千斤顶和8根支承杆。在钢梁支座两侧每榀提升架上设置4根支承杆，并避开预应力束位置（采用体内支承杆），需进行精确排布，并能按实际在现场进行适当调整，如图3所示。

    3.4 钢梁就位临时支架设计
    钢梁顶升到库顶，库壁环梁混凝土强度达到要求后，需将钢梁从滑模设备上卸下，并在库壁上就位。就位方法一般采用钢架与手动葫芦人工操作。根据钢梁荷载，设计一榀钢门架，如上例熟料库钢梁就位时采用36a工字钢焊接成门架，与库顶上预留的埋件焊接，如图4所示。

    钢架平面外需利用滑模设备设置斜撑，使钢架在竖向动载的作用下，克服装配误差和偶然水平荷载，安全使钢梁就位。
    4 ·施工过程控制
    1）充分的准备工作。仔细检修千斤顶、液压系统、模板系统等，配备足够功率的发电设备（停电时使用），保证钢筋、混凝土、预应力筋原材料充足。预应力筋用量较大，一般由5根左右预应力筋组成一束，机械切割断料需在地面上进行，因此需在滑模施工前几天进行备料，否则可能会影响滑模进度和质量。
    2）由于壁柱的存在，模板无法在平面上保持整圆，滑模设备整体性比一般的筒库滑模时差，这就会导致滑升时纠偏较困难。为控制模板滑升过程中的变形，滑模设备组装时应更加严格按照《滑动模板工程技术规范规范》（GB50113－2005）进行，尽量减少安装误差；滑升时增加监测点和监测频率，在变形萌芽状态就介入纠偏；滑模操作平台上施工荷载应对称布置，严禁偏心堆料。
    3）第一束预应力筋就位后，按方案调整钢梁部位的支承杆和千斤顶位置，使后续预应力束能顺利、准确的施工。预应力束按设计图纸固定在定位钢筋上，束中各根预应力筋应保持平行走向，防止相互扭绞。穿筋时需多人同时用力（按经验每隔5 m安排一人），严禁在一头用力拖拉，保护好预应力筋外面的护套，如有破损应按有关规范进行处理。
    4）库壁普通水平钢筋连接尽量采用搭接，防止电焊时溅出火花，破坏防护措施不到位的预应力筋外套。普通竖向钢筋可以采用电渣压力焊，焊接时控制电焊设备拆卸时间，防止高热焊渣掉下融化预应力筋护套。
    5）普通筒库库壁混凝土强度等级一般为C30左右，而预应力混凝土强度等级为C40及以上。为防止其与模板黏连，影响混凝土的出模质量，应适当调整混凝土的配合比，降低混凝土粘稠度，调整混凝土的初凝时间，安排好各工种的穿插施工。根据天气条件调整混凝土浇捣顺序，如先浇筑扶壁柱较厚处，后浇筑普通库壁，先浇筑阴（阳光照不到的库壁处）面，后浇筑阳光直射面。库壁出模后及时进行人工光面和养护。
    6）预应力工程应由有资质的专业单位进行施工，包括预应力束的就位、预应力的张拉等工序。滑模设备拆除后，等库壁混凝土强度达到设计要求，就可以开始预应力张拉施工。施工时采用吊篮为操作平台，每段预应力筋两端、同一圈中的若干段同步张拉。预应力筋自下而上隔束张拉，然后自上而下全部张拉完毕。张拉完成，锚固区用细石混凝土密封处理。