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筒仓灰库

大跨度锥形屋面筒仓施工工艺

文章来源:宏亚高空时间:2019-04-11
1 工程概况
黄骅港综合港区冀海散杂货码头工程包括圆筒仓3座,用于存储大豆,仓容达10万t,现浇钢筋混凝土结构,仓壁高度46.6m,内径36m,壁厚400mm,仓壁全部采用滑模工艺施工;筒仓内5.5m处设有平台梁板,该位置滑模需要空滑;仓顶为混凝土锥形顶,坡度30°,板厚为200~400mm,包含4道环梁、24道连梁,采用盖模工艺施工。筒仓12.7m以下混凝土强度等级为C50,其他均为C40,如图1所示。
2 重、难点分析
1)该筒仓仓内平台梁板施工期间,滑模体系空滑幅度大、持续时间长,且受到海边突风影响,是本工程的控制难点。
2)仓内模架最高处达50.6m,超出《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130—2011要求,竖向变形是关键控制点。
3)仓顶锥形屋面坡度达30°,模板支设加固困难,设计要求混凝土浇筑时不得留设施工缝,混凝土应连续施工,浇筑振捣流淌问题应考虑,施工组织难度大。
4)本工程中滑模、高支模架、锥形顶均是危险性较大的分项工程,操作人员多,交叉作业多,安全控制尤其重要。
3 解决措施
3.1 仓壁滑模
除5.5m平台处仓壁停滑外,仓壁其余部分要求连续滑升,连续滑升阶段可按常规滑模工艺进行施工,停滑阶段的控制要点如下。
本工程在滑模施工至4.1m处须暂停滑模,进行仓内平台梁板结构施工,为给平台梁板施工提供工作面,须空滑2.7m,滑模暂停时间为30d。支撑杆在2.7m自由高度时,在自重、风荷载共同作用下易发生失稳,必须进行验算并采取加固措施。
在滑模过程中,风荷载对模板体系的作用较为重要,黄骅港地区的风压系数为0.40k N/m2,那么风荷载增加值可以设计如下。
空滑位置风荷载标准值(取空滑最高位置10m计算风荷载体系系数):ωk=0.9μsμzω0=0.9×1.28×0.8×0.4=0.369k N/m2。
利用MIDAS/Gen有限元软件分析:滑模体系在风荷载和竖向横荷载作用下空滑位置最大变形为21.15mm,在风荷载和竖向横荷载作用下空滑位置支撑杆最大应力为91.45MPa<205MPa,满足要求。
标高4.100m以下混凝土浇捣完毕前,在每根支撑杆处增加2根加固支撑杆。滑模按正常程序滑升,每次升高300mm后,将原支撑杆和2根加固支撑杆用Φ22钢筋焊接成截面为三角形的格构体系,并与周围仓壁内、外层钢筋进行焊接连接为一体。滑升至标高5.600m处时(正式空滑),在千斤顶下的门架内,将仓壁内的支撑杆用Φ48mm×3mm钢管和扣件在水平方向连接形成一个闭合的多边形。检查扣件连接和焊接无误后继续滑升。空滑每提升1m,使用Φ28钢筋将周圈支撑杆焊接成一个闭合的多边形,如图2,3所示。
复滑前检测滑模体系变形为15mm,对滑模体系进行矫正,重新安装滑模体系垂直度和扭转度监测用5kg铅锤,共计8个。在仓壁接茬部位进行混凝土凿毛,并洒水冲洗漏出石子。清理模板内侧混凝土废渣,涂刷隔离剂,拆除相应加固措施后即可重新进行滑模施工。
3.2 仓内超高模架
3.2.1 模架总体布局
筒仓仓壁滑模全部结束后,在5.5m平台上搭设仓内高支模架,受限空间内连续搭设至设计标高,最高为50.600m。在筒仓上环梁投影范围内设置“钢管格构筒柱”体系,为保证体系稳定,格构柱体系与筒仓壁及中心格构柱筒体采用竖向及水平向剪刀撑连接。在仓壁位置的水平杆与仓壁顶紧,接触部位采用木楔塞紧,约束架体水平变形。
3.2.2 高支模架布置要求
立杆:横距750mm,纵距750mm,上环梁投影范围内23.400m以下为双立杆。水平杆:步距均为1 300mm,自由端长度≤300mm。钢管格构筒柱水平剪刀撑按单个区格布置,布置间距3.0m。竖向剪刀撑每个区格内布置,布置水平间距3.0m,竖向间距3.9m(见图4)。
3.2.3 竖向变形控制
满堂模架超高、自重大,经验算竖向变形过大,为满足脚手架体系变形要求,在双立杆顶部23.400,33.000,43.000m设置分段卸载措施,采用6号钢丝绳和花篮螺丝与架体拉结,每层4处(见图5)。要求钢丝绳拉结应牢固、顺直,拉结过程中不得使架体产生明显变形,钢丝绳与竖直方向拉结角度≤15°。
3.3 锥形屋面盖模施工
超高模架搭设完成,经架体预压检查合格后交给木工进行模板施工,首先确定标高,确定方法是在锥形屋面的顶部和底部,根据引测的标高将放射斜钢管的标高逐一投测到仓壁和顶部立杆上,搭设模板支撑脚手架。锥形顶板底模应事先确定其尺寸,模板翻样完成后进行加工,安装时按照翻样图依次安装。
按照图6所示进行模板安装、加固。主要控制其斜顶木方的加固,防止木方变形,且斜顶木方的长度≤1m,以增加稳定性。在底模板次楞下钉木块,使其卡在横向脚手管上,避免模板整体向下滑动。
盖模径向主楞采用1m长50mm×100mm木方,间距200mm,环向次楞采用2道Φ20钢筋加固;底模与盖模之间使用Φ14对拉螺栓连接,8号铁丝将对拉螺栓与仓内模架进行拉结,防止混凝土浇筑时模板上浮,以准确控制混凝土板截面尺寸。
3.4 锥形顶屋面混凝土施工
3.4.1 混凝土施工组织
锥形顶屋面分4个阶段浇筑混凝土,第1阶段浇筑下环梁至第1道环梁1/3处;第2~4阶段依次浇筑,如果下一阶段混凝土浇筑时上一阶段混凝土强度已经达到1.2MPa时,必须对施工缝位置进行处理(见图7,8)。
为保证混凝土在浇筑过程中不产生冷缝,在混凝土浇筑前进行施工方案论证,并对混凝土浇筑工效进行测算、分析,采用作业人员两班倒一次性浇筑完成,具体施工顺序如表1所示。
注:塔式起重机型号为5013型,混凝土料斗斗容为0.4m3,1h可以起吊6次,每台塔式起重机的运输效率为2.4m3/h(筒仓高度H=65m)
3.4.2 防止混凝土流淌措施
为防止混凝土浇筑振捣时流淌,采用盖模施工工艺,保证混凝土振捣时密实,盖模位置如图9所示。每块盖模宽度为1 220mm,斜面上、下2排盖模之间留设600mm空隙,作为混凝土下料、浇筑振捣的操作窗口。
待下层混凝土浇筑完成后,在600mm宽的放料位置加设钢丝网。混凝土振捣安排专人旁站,振捣棒必须斜插至盖模内部,保证混凝土与上次浇筑面接茬密实,以混凝土从盖模底部冒浆为宜,并做好混凝土收面处理。
3.5 安全措施
1)利用顶板上原设计通风孔,将脚手管伸出仓顶,并搭设斜屋面安全脚手架,施工过程中,将安全带系在屋面脚手架上,以实现安全带的高挂低用要求。
2)在仓壁顶部采用三角形悬挑脚手架支撑,上、下横杆间距及水平间距为1.0m,悬挑水平宽度1.2m。仓壁穿墙管采用Φ48mm×3mm(Q235B)钢管,滑模施工时在仓壁埋设Φ50 PVC管作为钢管的预留洞口。在屋面混凝土浇筑前,利用悬挑脚手架搭设侧面安全防护栏杆,栏杆高出下环梁顶面1.2m,并满布铁丝网和密目网(见图10)。
4 结语
1)滑模空滑阶段增加竖向支撑杆和水平连接为封闭体系,有效控制了滑模体系的变形,经受住了施工期间突风的考验,另外复滑施工前进行滑模体系再次校核是不可缺少的环节。
2)分级卸载、侧向约束措施提高了模架整体稳定性,减小模架的竖向和水平变形。
3)在混凝土浇筑过程中,对盖模下混凝土振捣效果的检查与验证是保证工程质量的重中之重。
在本案例施工过程中,就圆筒仓施工提出了合理的施工顺序与控制要点,通过有限元分析软件、精细策划,保证了施工过程安全和工程质量目标,并总结了斜面混凝土浇筑技术和施工组织模式。
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