韶钢矿渣微粉工程储库筒仓施工技术
程 涛
(华南理工大学,广东广州510641)
摘 要:针对储库筒仓的结构特点和工期成本,矿渣微粉工程储库筒仓10.3米平台以下采用常规方法、10.3米平台以上至库顶采用滑模方法的分段施工法和相应的技术保证措施,使得工期大大提前,经济效益显著.
关键词:连体筒仓;滑模施工;工期;经济效益
中图分类号:TU 273 文献标识码:B
1 工程概况及特点
矿渣粉储库及汽车散装是广东省韶关钢铁集团有限公司(以下简称“韶钢”)年产60万t矿渣微粉生产线项目的主体单位工程.储库为钢筋混凝土结构,由三个圆形筒仓连体而成,单体筒仓外径15 m,壁厚250 mm,设计标高40 m,标高10.3 m以下为砼梁板结构,筒仓顶部设有一道钢通廊,主体为C30砼.沿筒仓南北纵向两端均有附属框架,南侧13层,高50.2m;北侧三层,高15.5 m ;10.3米平台面上筒仓内设减压仓,见图1,图2.
工程特点是:①结构十分复杂. 3个圆形筒仓相连,高度为40 m;筒体两端有附跨;②工期要求短,上部结构施工工期只有30 d,必须按时交付设备安装;③该项目是招投标工程,工程造价低,工程投入要省;④筒仓必须具有良好的外观质量.
2 施工方法比选
该类型连体筒仓工程施工,在韶钢为首次.对照设计施工图,由于结构十分复杂,有附属框架、筒仓下部设多层平台及减压仓,一般情况下宜考虑采用常规施工方法或者翻板法施工.常规施工方法就是按图由下往上施工,在外围搭设双排钢管脚手架,在内设钢管顶架或双排钢管脚手架;翻板法就是利用中心井架提升模板系统吊架,模板装备两套,循环利用.但常规施工方法或翻板法应用于本工程产生的问题是:①脚手架工程量大,筒仓外搭设双排钢管脚手架,筒仓内设满堂红钢管顶架,材料投入量大,施工成本大幅增加;②人工装模,工效低,人工费高,模板接缝多,而且不易加固,易造成爆模,施工质量也难以保证;③周转材料和辅助材料的垂直运输工作量大;④砼的垂直、水平运输及供应方式难以配套解决;⑤施工工期长,由于机械化程度低,需要的施工设施多,工期延长.因此无法满足成本、进度、质量三大控制目标的要求.
根据现有的施工机械设备、内外部因素等条件,并进行大量计算和分析比选,最后确定采用适合本工程结构特点的分段施工法,即10.3米平台以下为顺序法,10.3米平台以上为滑模法,同时装设塔吊配合工程施工.
3 施工技术
3.1 主要施工方法
3.1.1 针对工程特点和结构形式,优化施工方法和施工组织
由于10.3米标高以下除筒壁外有二层平台即5.5米平台和10.3米平台,筒仓间的连结构造十分复杂;10.3米平台为1.3 m厚板,厚板上有减压仓,因此,10.3米平台以下部分采用常规施工方法更有效、有利;10.3米平台以上至库顶为滑模,库顶平台利用自身结构支模浇捣完成.滑模施工组织为24h连续进行,采用二班制连续作业.
3.1.2 10.3米以下筒仓壁支模及砼浇注由于筒仓外半径为7 750 mm,壁厚为300 mm,为保证园模板的中心及园度,筒身壁采用300宽的内外钢模对拉钢片法保证壁厚,筒仓用Φ20钢筋制胎模保证园度.一次性砼浇注量大,且须循环浇注,故砼水平、垂直运输采用泵车,并设溜槽.
3.1.3 10.3米平台为1.3 m厚板荷载大,因此不能直接利用5.5米下层平台作底模支撑,必须在施工时将10.3米平板的荷载传递到±0.00地面,对底模钢管支撑进行专项顶架设计,以确保支撑牢固.
3.1.4 10.3米平台以上单纯采用滑模施工时周转材料、辅助材料及结构材料如钢筋以及每25 cm筒仓壁的砼量为12 m³左右,它们的水平和垂直运输采用塔吊方法解决.塔吊布置在3个筒体正中的西面,塔吊选用QTZ80F,最大起重量8 t,臂长45 m.为了保证塔吊的安全使用,对塔座基础等进行专项设计,塔吊使用前需报检.
3.1.5 滑模模板系统
提升架的形式采用“门”字形,立柱用[10或[12,立柱与横梁采用焊接,根据工程特点提升架布置间距为1 200~1 300 mm,围圈采用[8接头对焊,模板采用标准钢模板以2 012为主,配少量3 012、1 512,模板采用U型卡连接,与围圈用铁丝捆绑后调整到适合规范的倾斜度.
3.1.6 滑模操作平台系统
操作平台采用内、外三脚架结构布置方式,内平台设计宽度为2 000 mm,主要材料由[8、[6.3、[50组成,三脚架可满足250 kg/m的线载荷;在提升架内侧挂Φ18拉杆(辐射式拉杆)与中心盘相连,以防止平台受力后提升架根部水平位移和库壁变形,用花篮螺栓调节松紧;外平台采用外挑三脚架,平台宽1 500 mm,主要材料由[8、[6.3组成,整个内外平台制作采用焊接,螺栓连接,内外平台下挂设内、外吊脚手架,内、外平台上部设置防护栏杆.
3.1.7 滑模液压提升系统
根据液压滑动模板施工技术规范(GBJ113-87)及有关规定,主要采用GYD-35型千斤顶,主(Φ16)、支(Φ8)高压油路系统,YHJ-36型液压控制柜,支承杆采用非工具式钢Φ25圆钢和钢管制作安装.
单个千斤顶允许承载力为额定承载力的1/2,[P顶]=35/2=17.5 kN,分项计算总垂直载荷N=46 896+14 256+76 302=13 7454 kg≈1 374 kN,所以,n=N/[P顶]=1 347/17.5≈76台,考虑到不可预见因素,本工程选用102台GYD-35型千斤顶.P=N/n=1 347/102=13.2(kN)且P<[P顶].因此,布置102台“GYD-35”型千斤顶能够满足施工要求.
3.1.8 滑模法施工时采用限位卡加筒形套法、激光垂直仪法分别控制水平度、垂直度技术水平控制时,在提升架上方的支承杆上设置限位卡,距离以一个提升高度或二次控制高度为准,在千斤顶上方设筒形套,使千斤顶行程一致;垂直度控制时,在筒仓底部中心点安置激光垂直仪,跟踪监测筒仓的垂直偏差,随时调整垂直度.采用此技术后,筒仓水平度和垂直度得到显著提高.
3.1.9 附跨施工
附跨与主体施工同步进行,作为人员上下的通道,可以节约另外搭设人行跑道的费用.滑模施工时及时将修改过的附跨连结钢筋拔出.
3.1.10 减压仓施工
减压仓位于筒仓+10.3 m平面上,为圆锥形钢筋砼结构,高度为7 m,壁厚300,还有库底砼填料堆共计砼量为1 060 m³.减压仓结构比较复杂,如果按常规法施工,必须先施工筒仓内部减压仓,再施工筒壁滑模,这样务必影响滑模工作的顺利进行.于是为了节省工期,采用当+10. 3 m平台施工完毕后,立即展开滑模施工,将减压仓和库底填料堆安排到筒壁滑模完成后,且利用库顶拆除滑模设备间隙错开施工.
3.1.11 库顶施工
库顶为钢筋砼结构,厚150,结构形式为:底层为钢大梁及次梁按设计规格排列,座落于筒仓壁上,其上为0.8 mm镀锌压型钢板面层,上部为钢筋砼,三个筒仓钢梁合计为42 t,钢梁长度最大为4.5 m,单重为4.5 t.按常规做法需200 t汽车吊才能满足钢构件吊装施工,但费用很高.经多方案比较验算,选用现有8 t塔吊加葫芦辅助施工,因筒仓离塔吊半径较大,8 t塔吊无法起吊4.5 t钢大梁.为确保安全,在离塔吊最近的中间2号筒仓先搭设临时操作平台,用塔吊把主梁吊至40 m高临时平台,然后用葫芦先把钢梁一头固定在安装位置上,再利用塔吊吊住另一头钢梁,用旋转法把钢梁就位,最后再安装次梁,大大节省了吊装费用.
3.2 主要技术措施
3.2.1 用对拉片法施工来控制筒壁模板变形由于+10.3 m以下采用人工装模常规施工,通常做法易使模板刚度产生变形、接缝多,从而造成结构垂直度、中心偏差、实体观感较差等通病.为了解决通病,采用预制对拉片法固定筒壁内外模板:①采用直径12钢筋,按筒壁厚度切成条,两头用40×3长80扁钢切成片,与钢模板锁卡孔对应钻孔,再焊接制成对拉片条;②模板安装时,对拉片间距300,排距600,与钢模板锁牢,由于增加对拉片,使整体模板刚度增强,保证了筒体整体施工质量;③当模板拆除后,外露筒壁对拉片头用锤打扁平于筒壁面或用风焊割除,保证筒壁外壁美观.
3.2.2 滑升控制
滑升过程分为初滑升,正常滑升和滑升三个阶段,进入正常滑升后如需暂停滑升(如停水、停电或风力在六级以上等),则需采取停滑措施,停滑施工缝做成“V”型.
(1)初滑升控制.连续浇筑2~3个分层,高600~700 mm,当砼强度达到初凝至终凝期间,即底层砼强度达到0.3~0.35 MPa时,即可进行试滑升工作.初滑升阶段砼浇筑工作应在3 h内完成.试滑升时先将模板升起50 mm,即:千斤顶提升1~2行程,当砼出模后不坍落,又不被模板带起时(用手指按压可见指痕,砂浆又不粘手指),即可进行初滑升,初滑升阶段一次可提升200~300 mm.
(2)正常滑升控制.每浇筑一层砼,提升模板一个浇筑层,依次连续浇筑,连续提升.采用间歇提升制,提升速度大于100 mm/h.正常温度下,每次提升模板的时间,应控制在1 h时左右,当天气炎热或因某原因砼浇筑一圈时间较长时,应每隔20~30 min开动液压控制台,提升1~2个行程.
(3)末滑升控制.滑升至接近顶部时,最后一层砼应一次浇筑完毕,砼必须在一个水平面上.
(4)停滑升方法控制.在最后一层砼浇筑后4 h内,每隔半小时提升一次,直到模板与砼不再粘结为止.
3.2.3 支承杆弯曲控制
由于支承杆本身不直,荷载过重又不均匀,以及千斤顶不同步造成操作台偏移,偏心负荷,都易使支承杆失稳而弯曲.应对办法是①选择材质较好的支承杆;②荷载要经精确计算,操作时严格限载,且保持荷载均匀;③操作时务必保持各千斤顶同步;④若支承杆已失稳而弯曲,当弯曲不大时,加焊一条与支承杆相同直径的钢筋,当弯曲很大,应将支承杆切除,另换新支承杆,并在新支承杆和混凝土接触处加钢靴.
3.2.4 筒仓倾斜或扭转控制
在滑升过程中,用激光垂直仪监测发现几次筒仓倾斜和扭转现象,及时采取了以下措施:①全部采用相同规格且质量较好的千斤顶,并保持千斤顶上升行程一致;②操作平台上,静、活动荷载布置要均匀,避免因支承杆受力不均弯曲导致筒仓倾斜;③精心设计和组装滑模装置,特别注意千斤顶的合理均衡布置和油路的正确设计,控制台到各千斤顶的油路长度、管径大致要相等;④砼浇灌时要有计划地均匀地变换浇落方向,防止冲击模板及操作台.
4 实施效果
由于工程施工组织严密,各项技术措施到位,严格按预先制定的施工工艺,保持连续作业,筒仓滑模施工仅用15 d的时间就完成了任务,比计划提前了15 d(计划工期为30 d,项目整体工期提前10 d).经检测,筒仓的垂直偏差为9 mm,垂直度为0.3%,远远低于国家规范(垂直偏差允许值为50 mm,垂直度为1%)的要求,同时,筒壁无一变形现象,其外观质量、平整度均十分理想,受到了业主、监理的高度评价.经统计,采用滑模装置等虽然增加直接成本24.1万元,但总体节约的施工费用为174.68万元,因此产生的直接经济效益为150.58万元.
5 结论
(1)本次筒仓施工,充分结合结构特点进行施工组织和选用适宜的施工方法. 10.3米平台以下采用顺序法,10.3米平台以上为滑模法,实施效果显著.
(2)滑模施工技术自动化、机械化程度高,技术含量大,减少了工程材料的投入,改善了劳动条件,可大幅缩短施工工期,连体筒仓施工技术的应用为同类工程的施工提供了借鉴.
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