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烟囱滑模
烟囱滑模
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1. 工程概况
某钢铁集团技改工程一钢筋混凝土烟囱, 基础埋深7.2m, 筒身高度125m, 筒身下口!14.46m, 上口!5.04m, 标高10m以下壁厚为660mm, 标高10~125m壁厚由440mm逐渐缩为220mm。筒身内沿高度每10m设牛腿一道, 外设上人爬梯。基础采用C30普通混凝土, 筒身采用C30耐热混凝土,隔热层为100mm厚矿渣棉, 内衬120~240mm普通烧结砖。
2. 施工方案选择
该工程为超高度构筑物, 属典型的高空作业,安全施工特别重要。施工难度大, 且工期要求紧。如采用倒模施工法进行施工, 模板、脚手架投入量大,用工量大, 施工周期长, 工期难以满足要求, 且质量安全难以保证。经综合分析比较, 本烟囱施工拟采用滑模施工工艺, 施工进度快, 成本低, 质量高, 并可确保施工安全。
滑模施工法是在烟囱底部按照平面图, 沿烟囱周边一次组装高1.2m左右的模板, 并于混凝土中埋设支承杆, 内外架采用吊架, 吊架与模板操作平台用液压千斤顶整体提升, 随着模板内混凝土浇筑的不断升高, 利用液压提升系统设备将模板不断提升, 逐步完成整个烟囱筒身的浇筑成型。
3. 烟囱施工
3.1 滑模组装
滑模装置由操作平台系统、液压提升系统、模板系统、施工精度控制系统和供水供电系统等组成。
( 1) 操作平台系统由操作平台、吊脚手架、随升垂直运输设施组成。操作平台采用内、外环梁, 辐射梁和拉杆的组成形式。内环梁有上、下两层, 用6块[ 12焊接而成。平台铺板用厚50mm木板, 与模板上口齐平。在操作平台周围设安全防护栏杆, 在操作平台外沿下安装塑料带孔喷水管一周, 以作养护筒壁混凝土用。平台整个结构支承在提升架上, 供堆放材料、工具、设备、悬挂内外吊脚手架、绑扎钢筋、浇筑混凝土、提外模板之用。
由于烟囱高、直径大, 操作平台不可能一次施工到顶, 在30mm高程处需进行一次改装, 主要是将辐射梁外挑多余部分割除, 重新组装。吊脚手架分内外吊架, 内吊架用钢管、扣件锁成环形网状, 用!16圆钢悬挂在操作平台下面, 铺脚手板, 满挂安全网, 供修补内壁、调整和修理模板、砌筑内衬及隔热层、堆放材料之用; 外吊架分上、下两层, 用钢管扣件锁制并固定在提升架上, 上层供绑扎钢筋、调整和修理外模板使用, 上铺宽500~800mm脚手板, 双侧设安全防护栏杆, 并满挂安全网, 下层架供混凝土表面修饰。
随升井架底座为内钢圈, 上面配角钢井架, 高度为6m, 四周用四根斜支撑与辐射梁联结成空间结构。井架上设天轮和钢丝绳跑道, 装置吊笼, 用双卷扬机( 2t) 双绳牵引, 供运输人员和内衬材料; 吊笼跑道用一台卷扬机( 0.5t) 收紧; 另外, 在井架底部结构对称部位设悬吊桅杆两台, 用两台卷扬机( 1.5t) 提升物料, 另设两台卷扬机( 1t) 变幅操作。井架顶部设行程开关以防过卷。
( 2) 液压提升系统由支承杆、千斤顶、提升架、液压控制及油路组成。支承杆采用非工具式!48钢管, 长度3m。第一节支承杆制成四种不同长度, 按长度变化顺序排列, 同一截面接头数量不超过25%, 以后采用同等长度支承杆连接。支承杆连接采用内套!38钢管,接头过千斤顶后焊接。千斤顶选用16个GYD- 60型滚珠式千斤顶。液压控制选用YKT- 36型液压控制柜, 采用分组并联主支油路系统, 主油管为!16mm, 支油管为!8mm, 每个千斤顶上安装针型阀, 以控制进油。油路通过分油器连接。
提升架选用“开”字型门架, 平台辐射梁为提升架的滑道。每组辐射梁的上部装有调径装置, 调径装置的螺母底座固定在提升架外侧辐射梁的推进孔上, 调径装置的丝杆顶紧提升架外侧。每提升一次模板, 即按设计收分尺寸拧动一次调径装置的丝杆, 门架向内移动, 围圈和模板环向移动, 收分模板和活动模板重叠到一整块时, 将该活动模板用倒链拉出。烟囱筒壁厚度的变化通过提升回架上的活动周围顶紧装置和固定围圈调整装置来控制。
( 3) 模板系统包括模板和围圈
模板采用工具式定型钢模板, 内模板高1200mm, 外模板高1500mm, 内外模板分固定模板、活动模板和单侧收分模板三种。模板下口保持模板高0.5%~0.8%( 6~10mm) 的锥度, 以便于脱模。围圈分内外两种围圈, 内外围圈均为两道, 每道采用两根!48钢管加工成弧形, 用扣件固定在钢管制成的门架钢托上, 上围圈距模板上口不超过250mm, 下围圈距模板下口不超过300mm。
( 4) 施工精度控制系统
千斤顶的同步控制采用针形阀; 平台水平度控制采用水管超平, 在支承杆上划线控制。垂直度观测采用激光铅垂仪, 其精度应不低于1/10000。
( 5) 供水、供电及通讯系统
供水采用主扬程比烟囱高5~10m的高压水泵,由地面水箱泵至滑模操作平台, 代消防和砼筒壁养护用。供电采用胶皮电缆线, 设照明、动力开关控制盘, 电源零线接地可靠, 并设置漏电保护器。通讯指挥采用无线对讲机。
( 6) 滑模的组装
滑模组装前应将基础底面清洗干净, 钢筋校正, 放出烟囱纵横中心线、烟囱筒壁轮廓线、提升架位置中心线, 搭设组装平台, 将烟囱中心线和内钢圈轮廓线投放于平台上。
组装顺序为:
搭设内外架子→安装提升架和内钢圈→安装内外围圈→绑扎钢筋→安装模板→安装辐射梁和斜拉杆→铺平台板→安装随升井架及斜支撑→安装平台栏杆→安装液压控制装置及千斤顶→试压、排气→安装支承杆→安装垂直运输系统及水、电线路→安装内外吊脚架及挂安全网→经全面检查合格后方能滑升。
滑模装置安装完后应对整个模板中心线位置、标高、锥度、垂直度及刚度等进行一次全面检查, 其允许偏差见表1, 核对合格后方可浇筑混凝土。
3.2 滑模施工
3.2.1 初升
初次浇筑混凝土时为避免因混凝土自重小、模板上升的摩阻力大而使混凝土产生裂缝, 浇筑时间宜控制在3h左右, 分2~3层将混凝土浇筑至600~700mm, 待最下层砼贯入阻力值达到0.30kN/cm2~1.05kN/cm2时, 即可初次提升3~5个千斤顶行程( 安全许可最大行程) 。并对模板结构和液压系统进行一次检查, 一切正常后即可继续浇筑。每浇筑200~300mm的均匀高度, 再提升3~5个千斤顶行程。
3.2.2 正常滑升
正常滑升中, 各工种间要紧密配合。在绑扎钢筋、浇筑混凝土、提升模板等主要工序之间, 穿插进行检查和控制中心线、调整千斤顶升差、接长支承杆、预埋铁件、支承杆加固等工作。每次滑升前, 宜将混凝土浇筑至距模板上口以下50~100mm处, 并应将最上一道横向钢筋留置在混凝土处, 作为绑扎上一道横向钢筋的标志。继续绑扎钢筋, 浇筑混凝土, 平均每昼夜滑升2.4~7.2m。
正常滑升中应注意以下几点:
( 1) 每次提升前, 应先放下吊笼, 放松导索, 检查支承杆有无脱空现象, 拉钩钢筋与操作平台有无挂连之处, 然后提升。提升后控制导索再行上料。
( 2) 模板表面要经常刷油, 应经常保持干净, 在滑升过程中, 及时清理粘结在模板上的砂浆及收分模板与活动模板之间的夹灰。
( 3) 掌握好提升的时间和速度, 是保证滑出模板的混凝土不流淌、不坍落、表面光滑的关键。前后两次滑升的时间间隔, 不宜超过1.5h。因故不能连续提升时, 每隔1~2h将千斤顶提升1~2个行程, 减小混凝土与模板的粘结。
( 4) 滑模施工中, 平台必须保持水平, 千斤顶的升差应随时检查。
( 5) 每滑升一个浇筑层, 应用激光铅直仪观测和校正一次中心, 并对模板中心线进行校正和收分。
( 6) 滑升时, 每班测设一次滑升标高, 并依次提升架上千斤顶的高差, 控制高差最大不得超过40mm, 相邻两个提升架上的千斤顶高差不得大于20mm。每滑升10~20m, 用钢尺核实一次。
3.2.3 停滑
因施工需要或其他原因不能连续滑升时, 应采取“停歇措施”:
( 1) 混凝土应浇筑到同一水平面上;
( 2) 每隔0.5~1h, 模板应提升一个行程, 以防模板与混凝土粘结, 但模板最大滑空量, 不得大于模板全高的1/2;
( 3) 停滑后再浇混凝土时, 接槎应按施工缝进行处理。
3.2.4 纠偏
滑模施工中, 由于多种原因, 可能造成滑模水平位移与扭转, 因此, 应采取必要的措施预防和纠偏。预防偏斜与纠偏措施:
( 1) 严格控制各千斤顶的升差, 保持操作平台水平, 勤检查、勤调整;
( 2) 操作平台上的荷载尽量布置均匀;
( 3) 滑模一般有向先浇筑混凝土的方向偏移的现象, 改变混凝土浇筑顺序后, 能逐步纠正过来;
( 4) 调整平台高差, 即把偏斜一边的千斤顶升高一定程度, 使平台有意向反方滑升, 把垂直偏差调整过来;
( 5) 在千斤顶下加垫楔形铁片, 使操作平台在继续滑升过程中向反方向倾斜, 把垂直偏差调整过来, 当偏斜度纠正后, 再恢复正规安装;
( 6) 利用倒链, 一头拉住提升架的上部, 一头拉在相邻的另一提升架的下部, 然后收紧以纠正扭转。
3.3 特殊部位施工
( 1) 牛腿的施工
牛腿与筒壁同时施工, 不留施工缝, 滑模时, 牛腿斜坡与内模接触处由折线形改为缓弧形, 从牛腿底部以下适当高度, 通过内模收分机构, 将内模上端向烟囱中心倾斜, 同时以慢小步距继续滑升, 边滑升边调整模板坡度, 直至滑升到牛腿顶面。调整
内模坡度所出现的空隙, 及时插入活动模板, 变壁厚继续施工。
( 2) 筒首的施工
当滑升模板的上端提升到筒首的底部标高时,即停止提升, 待已灌入的混凝土达到可以松开模板的强度时, 将外模调松, 把模板下口提到反锥度处,然后再将外模调到设计锥度, 浇筑混凝土。待砼硬化到一定程度后, 松开模板向上提升一段, 再浇筑一段混凝土, 如此循环直至施工完毕。同时, 在筒首施工时将拆除需用的预埋件埋设好。
3.4 滑模拆除
( 1) 外模板及其支撑系统拆除在施工筒首环梁时, 按照筒首的施工方法拆除外模板及其支撑系统。
( 2) 操作平台的拆除
在设计操作平台时, 同时考虑拆除方案, 制定可靠措施, 确保操作安全, 尽可能分段整体拆除, 在地面解体, 防止部件变形。拆除后, 对各部件进行检查、维修, 并妥善分类存放、保管、备用。
4. 结束语
本工程采用液压滑模施工技术, 只使用一套模板, 吊架与模板操作平台用液压千斤整体提升, 减少了装、拆模板工序, 节约了大量人工费, 加快了施工进度, 工期比预期计划提前了15d。由于省略了模板装、拆工序, 混凝土可连续浇筑, 避免了施工缝的留设, 提高了烟囱筒身的整体性, 工程质量得到了保证, 受到了建设单位的好评。同时, 不用搭设脚手架,操作人员在固定的操作平台上作业, 保证了施工安全, 取得了良好的经济效益和社会效益。

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