大直径筒仓库壁变截面滑模施工工法

大直径筒仓库壁变截面滑模施工工法
河北省第四建筑工程公司
1.前言
大直径筒仓多为单侧变截面仓壁，内壁垂直，外壁倾斜回收。

其施工技术难点有：直径大、截面尺寸变化对滑模体系的刚度和稳定性提出了更高的要求。

我公司有多年施工此类工程的技术经验积累，并不断地进行技术创新，通过研究实现仓壁变截面作业随同混凝土滑模施工同步实施，形成了钢筋混凝土筒仓施工技术体系应用研究之一的“大直径筒仓库壁变截面滑模施工技术研究”课题，攻克了筒仓主体结构施工中的技术难题，具有技术可靠、工期短、成本低、质量控制好等突出特点。

于2010年3月通过河北省住房和城乡建设厅组织的专家鉴定，荣获河北省建设行业科技进步一等奖。

2.工法特点
2.1改进滑模体系，增强了滑模体系的刚度和整体性，随滑模体系架体的提升，通过收分装置完成库壁变截面施工。

2.2该工法技术先进，降低了施工难度，保证了工程质量，减少了高空作业量及施工安全风险，缩短了工期，降低了成本。

3.适用范围
适用于大直径筒仓库壁变截面形式的钢筋混凝土筒仓主体结构施工。

4.工艺原理
在成熟滑模施工工艺的基础上，通过对滑模支撑体系结构形式的改进，实现仓壁变截面作业随同混凝土滑模施工同步实施。

达到提高混凝土工程结构整体性，缩短工期，降低施工成本的目的。

5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程：
5.2操作要点
5.2.1技术准备
（1）需根据工程结构设计要求及现行有关规范、规程等要求，进行滑模装置的设计；确定垂直与水平运输方式及能力；选配相适应的运输设备；进行混凝土配合比设计，确定浇筑顺序、浇筑速度、入模时限；确定施工精度的控制方案，选配观测仪器及设置可靠的观测点；制定初滑程序、滑升制度、滑升速度和停滑措施；制定施工特殊部位的处理方法和安全措施。

以及特殊气候条件下施工的技术措施。

（2）提出各种构件、机具设备、电气设备的加工计划、需用计划和材料技术等。

（3）编制相关的施工组织设计或施工技术方案。

5.2.2 滑模系统构造
除模板系统、液压提升系统按以下构造执行外，其他滑模装置系统部分按常规滑模系统配置即可。

（1）模板系统:
1）模板选用：内外模板均适用100～200mm ×1200mm 的普通定型钢模板，“U ”型卡子拼接。

为完成库壁变截面要求本工艺需增加活动模板，活动模板自由端采用厚度3mm 钢板制作，活动钢板与定型钢模板仍采用“U ”型卡用固定，安装前钢板表面应打磨光滑、涂刷润滑油（见图5.2.2-1、-2、-3所示）。

图5.2.2-1活动模板平面图
图5.2.2-2 活动模板立面图
100
图5.2.2-3 活动模板图
2)模板组合：在组装第一步模板时，按先内模、后外模的顺序进行安装，采用两块200 mm的常规模板及一块200 mm定制活动模板，每两片间设一块活动模板，模板与模板之间用U型卡子连接，每侧不少2个M12紧固螺栓。

两片模板间的围圈断开，并使用钢管可靠连接以防错位较大，拼好的模板用“L”型拉紧丝杆与围圈拉紧，上下拉紧丝杆要相互错开，以保证模板均匀受力。

模板组合上口小，下口大，按照下口尺寸650mm，上口尺寸640mm控制。

拼装完成的模板校正时，首先校正内圈模板使之垂直，外圈模板按照设计锥度倾斜，环向模板的设计宽度应保证模板提升到顶部后，有3～5cm的盈余度（活动模板拼装平面图、立面图及与围圈连接见图5.2.2-4、-5、-6、-7）。

5.2.2-4 活动模板拼装平面图
5.2.2-5
活动模板拼装立面图
5.2.2-6节点图
图5.2.2-7 围圈连接图
（2）液压提升系统：
1）千斤顶：选用GYD-60型千斤滚珠式液压千斤顶。

千斤顶实际布置数大于计算数量，并根据间距要求进行调整。

支承杆、千斤顶的布置以使千斤顶受力均衡为原则，沿筒壁均匀布置，按照斜钢梁位置在支座两侧分别布置千斤顶。

2）支承杆：采用合格的φ48×3.5钢管制作，质量符合《直缝电焊钢管》GB/T13793和《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3092中3号普通钢管规定，材质应符合现行《碳素结构钢》GB/T700中Q235A级钢的规定。

首节支承杆长度为1.5m、3m、4.5m、6m四种交错布置，以使支撑杆接头相互错开，支承杆直径应与千斤顶的要求相适应，其平直度偏差应不大于1/1000。

一般采用焊接方法或内丝对接方法接长。

3）本系统设两套液压控制柜，同时控制筒仓库壁和辅助提升设备，合理布设液压系统油路，尽可能确保油路长短一致，使滑升时千斤顶行走一致，通过将两个液压控制台并联连线，用一个电器开关系统进行控制，达到同步启动的效果，避免了液压油路供油的时间差，实现液压控制系统的协调及同步控制。

确保滑模体系提升力满足施工要求和避免造成系统滑升不平衡的现象。

4）垂直观测和控制设备：经纬仪、线坠、激光铅直仪、全站仪。

5）动力、照明、避雷设施应满足施工所需，并符合《施工用电设计方案》和现行相关标准规范的规定。

（3）滑模平台刚度增强调整及增设中间辅助提升设备：
通过采用部分Φ150钢管作为滑模装置水平辐射拉杆，间隔替换普通Φ12拉杆，形成滑模装置水平辐射拉杆体系，使滑模平台由柔性平台转换成半刚性平台，以加强滑模体系的的整体刚度和稳定性。

在仓壁中间位置搭设Φ48×3.5钢管搭设的直径8.0米的格构体系支架，支架上安装一套辅助滑模体系中心环提升设备，通过辅助提升设备使中心环、拉杆随库壁滑模平台的上升同步提升，解决由于大直径筒仓滑模体系中内部水平支撑系统自重较大而产生下垂变形，导致筒仓中心点位移、筒壁变形的问题（如图5.2.2-8、-9所示）。

5.2.3系统设计计算
（1）滑模装置荷载设计应按现行《滑动模板工程技术规范》（GB50113）附录A取值。

（2）液压提升系统所需千斤顶和支承杆的最小数量可按式（5.2.3-1）确定：
n min =N/P0(5.2.3-1)
式中N————总垂直荷载（kN）,应取规范GB50113第5.1.3条中所有竖向荷载之和；
P0————千斤顶或支承杆的允许承载力（kN），支承杆的允许承载力应
按规范GB50113附录B确定，千斤顶的允许承载力为千斤顶额定提升能力的
1/2，两者中取其较小者。

选用GYD-60型滚珠式千斤顶，每个千斤顶额定荷载6T。

每榀提升架设一台千斤顶，根据计算，本工程布置148个千斤顶支撑门架。

3）支承杆允许承载能力确定
当采用φ48×3.5钢管支承杆时，支承杆的允许承载力按式（5.2.3-2）计算。

P O=（α/ K）×(99.6-0.22L) （5.2.3-2）
式中P O——支承杆的允许承载力（KN）；
α——工作条件系数，取0.7～1.0，是施工操作水平、滑膜平台结构情况确
定。

一般整体式刚性平台取0.7，分割式平台取0.8；
K——安全系数，取值不应小于2.0；
L——支承杆长度（cm）。

当支承杆在结构体内时，L取千斤顶下卡头到浇
筑混凝土上表面的距离；当支承杆在结构体外时，L取千斤顶下卡头到模板
下口第一个横向支撑扣件节点的距离。

本工程选用φ48钢管(壁厚3.5mm)做为支撑杆，经计算支撑杆的允许承载力满足要求。

5.2.4 滑模装置组装
（1）滑模装置组装工艺流程
↓
（2）组装要点
1）滑模组装前做好各组部件编号、操作平台标记，弹出组装线及各种控制线。

安装提升架，提升架的横梁与立柱必须刚性连接，两者的轴线应在同一平面内，在使用荷载作用下立柱的侧向变形应不大于2mm,提升架横梁上皮至模板顶部的高差为530mm。

2）模板上口小，下口大，单面倾斜度宜为模板高度的0.1%～0.3%，模板上口以下2/3模板高度处的净间距应与结构设计面等宽。

按先内模、后外模的顺序进行安装，模板与模板之间用U形卡子连接，每侧不少2个M12紧固螺栓，模板与围檩用铁丝固定。

拼装完成的模板校正时，首先校正内圈模板使之垂直，外圈模板按照设计锥度倾斜。

本工程按照下口尺寸600mm，上口尺寸590mm控制。

3)外模收分装置安装：径向收分装置采用在每榀提升支架的上下水平槽钢上焊接一根调节螺栓，用于模板的径向收缩。

环向收缩采用在外模上下各加一道Φ16钢丝绳，每道钢丝绳上设置四个50KN的倒链，边滑升边收紧逐次完成环向收缩。

在模板进行收分时，径向调节螺丝顶进与钢丝绳张拉收缩同时进行（收分装置见图5.2.4-1、-2）。

图5.2.4-2 收分装置图片
4）中心辅助提升设备增设：由于采用Φ150钢管替换滑模装置辐射（撑）拉杆，使得内部水平支撑系统自重更大，为减轻滑模平台的提升阻力，采取增设中间辅助提升设备解决。

在中心箍圈位置处，使用Φ48×3.5钢管以格构体系搭设一直径8.0米的圆形脚手架。

在脚手架的外排直径8.0米的圆弧上按照1.40米的间距均匀布置滑模支撑杆（Φ48×3.5钢管），作为滑模体系的中间支撑点，在支架上再安装一套辅助滑模体系中心箍圈提升的设备。

通过辅助提升设备使中心箍圈、拉杆随仓壁滑模平台的上升同步提升，解决由于大直径筒仓滑模体系中内部水平支撑系统自重较大而产生下垂变形，导致筒仓中心点位移、筒壁变形的问题。

5)安装液压千斤顶，使之与提升架横梁固定。

安装液压操作台、油路，安装完毕后，进行试运转，首先进行充油排气，然后加压试验油压,每次持压5min，重复三次，各密封处无渗漏，进行全面检查，待各部分工作正常后，插入支承杆。

安装筒仓中心圆盘及径向可调拉杆，检查调整筒仓模板的圆度、整体性。

5.2.5滑模施工
（1）施工工艺流程
初滑→各系统检查调整→正常滑升→浇筑混凝土（同时配合绑钢筋、接长支承杆、安放埋件及预留洞口等）→提升10～12个千斤顶行程（约250～300 mm）收分→找平→对中→浇筑混凝土且周而复始地循环滑升至设计标高
（2）施工要点
1）初滑以后，即可按计划的正常班次和流水分段、分层浇筑，分层滑升。

正常滑升时，两次滑升之间的时间间隔，以混凝土出模强度达到0.2～0.4Mpa（相当于混凝土0.3.～1.05KN/cm2贯入阻力值）为准。

经验上一般用手指按压触摸的混凝土有轻微的指印且不粘手，并在提升过程中能听到“沙沙”声，如此可说明出模混凝土强度较适宜，已具备滑升条件。

2）混凝土浇筑遵循分层、交圈、变换方向的原则.分层交圈即按每20cm分层闭合浇筑。

变换方向即各分层混凝土应按顺时针、逆时针变换循环浇筑，以免模板长期受同一
方向的力发生扭转。

3）滑升施工过程中，平台上堆载应均匀、分散。

操作平台应保持水平，千斤顶的相对高差不得大于40mm，相邻两个千斤顶的升差不得大于20mm，钢结构制作部位千斤顶升差控制应符合施工设计要求并不得超过20mm和两支座距离的1/400。

4）收分变径控制
a 每提升一个千斤顶行程的半径收缩值按式（5.2.5-1）计算。

半径收缩值=【径向收缩总量×（250～300mm）】/【滑升总高度×（10～20个千斤顶行程）】（5.2.5-1）
b滑模施工每提升1个千斤顶行程作一次外模收分尺寸调整，即调整Φ20顶丝和两道钢丝绳让其模板内收，丝扣向收径方向拧进3～4丝，实现库壁外模尺寸的变化。

收分需对称且同时地进行，以防由此产生偏、扭。

每提升1.0m重新进行一次抄平和垂直度、仓壁内径尺寸校正。

库壁外模板收分施工见图5.2.5-2所示。

图5.2.5-2 外模板收分调整图片
5）垂直度、扭转度控制
1）在模板开始滑升前用水准仪对整个平台及千斤顶的高程进行测量校平，在支承杆上按每200mm划线、抄平，用限位器按支承杆上的水平线控制整个平台水平上升。

应勤抄平、勤调平，如局部经常与其它部位不同步，应尽早查明原因，排除故障。

2）滑模施工每滑升一次作一次偏移、扭转校正，每提升1.0m重新进行一次抄平和垂直度校正。

发现控制偏移、扭转的线锤偏差较大时即进行纠偏、纠扭。

并遵循勤纠正、小幅度的纠正的原则。

3）平台纠偏采用平台倾斜法，适当提高偏移一侧千斤顶的滑升使平台倾斜得以纠正，
纠正偏差后正常滑升。

4）平台纠扭：平台扭转采用牵拉法，沿周边均布16个点（提升架位置）用手拉葫芦与扭转方向反向牵拉，平台提升时达到反向纠扭。

6.材料与设备
本工法无特别说明的材料，主要机具设备见表6。

表6 主要机具设备表
7.质量控制
7.1质量控制标准：执行《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）和《滑动模板工程技术规范》（GB50113）。

7.2滑模装置组装的允许偏差应符合表7.2-1的规定；混凝土结构施工质量其允许偏差应符合表7.2-2的规定。

表7.2-1 滑模装置组装的允许偏差
表7.2-2 滑模施工工程混凝土结构的允许偏差
7.2质量控制措施
7.2.1建立全面的质量监控体系，及时处理质量问题，每班设质量监控人员1人，监督钢筋混凝土施工质量，实行旁站管理，发现问题及时处理。

7.2.2模板系统组装时需严格控制模板倾斜度、确保其最大限度地按0.1%～0.3%准确安装就位。

7.2.3混凝土应具有良好的和易性且振捣密实。

7.2.4滑升过程及其前后，要检查操作平台、支撑杆、混凝土凝结等工况状态。

施工过程中应定期对滑模系统进行检查检修。

7.2.5滑升过程中，应检查和记录标高、垂直度、扭转及变截面尺寸，每提升一步( 20～30cm)应检查记录一次。

7.2.6混凝土结构的养护（水或养生液）应严格按施工组织设计、施工方案执行，确保其有效性。

8.安全措施
8.1项目部必须按已编制，经上级安全和技术主管部门审批后的滑模施工安全技术措施实施。

8.2特殊工种的施工人员必须持证上岗，施工前针对施工工艺进行班前培训，确保操作人员熟悉全部工艺流程，严禁违章操作。

8.3滑模工程施工前，编制滑模施工安全环保技术措施，并报上级安全和技术主管部门审批后实施。

8.4滑模施工中，应掌握天气预报，遇雷雨和六级以上大风天气，须停止施工，并做好停滑措施，对操作平台上的各种设备（如电焊机、液压控制柜等）及材料进行整理和防护，人员迅速撤离，切断施工电源，滑模施工中的防雷装置应符合《建筑防雷设计规范》。

8.5操作平台验收需对其液压提升系统进行试运转，检查其液压提升系统的工作性能受力后的稳定性及变形，是否满足设计要求及施工需要。

检测结构的稳定性能及变形、电器控制系统的稳定性、可靠性和各部位限位装置的工作可靠性及稳定性。

8.6操作平台上的各种材料设备以及其他施工荷载必须按照设计规定的位置和数量堆放，严防平台倾斜。

9.环保措施
9.1施工现场必须做到道路畅通无阻，排水畅通无积水，整洁干净。

9.2噪声排放达标:白天< 70dB，夜间< 55dB。

优先选用先进的环保机械，采取设立隔音棚、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允许值以下，对于某些机器的噪声无法控制时，应采取相应的个人防护，以避免给操作者带来职业性疾病。

9.3严格控制粉尘在10mg/m3卫生标准内，操作时应正确佩戴劳动防护用品加以防护。

9.4固体废弃物实现分类管理，提高回收自用率。

9.5 对施工现场道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。

10.效益分析
10.1直接经济效益
单项工程施工与传统施工工艺相比较，节约费用28.59万元。

其中：周转工具费7.5万元，人工费18.47万元，塔吊租赁费用节约1.02万元，管理费用节约1.6万元。

10.2间接效益
10.2.1采用本工法施工，将搭拆双排脚手架和架体上主体施工的高空作业转化为普通高空作业，工作环境及劳动效率得到提高，劳动强度大大降低，安全能够得到更好的保障。

10.2.2采用该工法，有效地缩短工期17天左右，提前交付安装，确保了整条生产线按期点火。

实现了早投产、早使用，赢得了建设单位的赞誉。

10.2.4 本工法具有工期短，占用工具少、设备投入量少，质量可靠，符合节约社会建设和持续发展要求。

11.应用实例
本工法技术在河南嵩基集团水泥有限公司4500t/d水泥熟料生产线熟料库工程、沧州临港金隅水泥有限公司200万吨粉磨站工程的熟料储存库、河北矿峰水泥有限公司4000t/d水泥熟料生产线熟料储存库中推广应用。

11.1工程概况
11.1.1河南嵩基集团水泥有限公司4500t/d水泥熟料生产线熟料库工程，开工2009年3月1日，竣工2009年4月3日，结构形式为大直径筒仓，内径为60m，高20m, 库壁厚度自0.000～18.80米由650mm变为400mm，内壁垂直，外壁倾斜回收，库壁顶设1000×1200mm环梁，库壁钢筋水平筋四排Φ25＠100mm，竖向筋两排Φ22＠200mm，混凝土强度为C30，库顶为空间钢结构。

施工完后经现场检测熟料储存库旋转度和全高垂直度控制在规范范围内，变截面库壁整体观感效果好。

熟料库截面变径滑模施工的施工速度和施工质量得到了甲方和当地其他单位的一致好评，本工程从方案设计到施工完毕共计工期48天，工程量2400m3。

沧州临港金隅水泥有限公司200万吨粉磨站工程的熟料储存库工程也应用了此技术，工程开工日期2009年7月20日，竣工日期2009年9月2日。

施工速度快，施工质量效果好。

河北矿峰水泥有限公司4000t/d水泥熟料生产线熟料储存库工程中也运用了此技术。

开工日期2010年4月2日至5月30日，施工速度快，施工质量效果好。

11.3 效果评价
经过实践证明，该工法技术先进，可缩短施工工期，降低工程成本，工程质量安全。

受到业主和监理单位代表的好评，效益明显。

在同类工程中具有广阔的推广价值。

滑模施工中的河南嵩基集团水泥有限公司4500t/d水泥熟料生产线熟料库图片
主要完成者：孙惠敏韩建田张毅超曹国清计振邦。