一、新建水塔工程概况
登封国投三矿150m3钢筋混凝土倒锥壳水塔,支筒高度30m,外径2•4m,壁厚180mm。支筒底部有一尺寸为2100×600mm的门洞,与门洞方向垂直的两侧各有尺寸为600mm的窗洞5个。
二、方案设计
1•液压设备及模具
滑模采用SQD-90-30型松卡式千斤顶,承载能力为90kN,工作承载力为45kN,液压行程35mm,
支承杆为48×3•5mm钢架管。模板采用P1012普通钢模板,内外围圈均为[8,模板安装单面倾斜度为0•3%。液压控制台由水柜提升用BZ70-1型超高压油泵经现场简单改制而成,外型尺寸为490×325×532mm,重量为88kg,其体积与重量只是小型HY-36型专用液压控制台的1/7和不足1/3,可以很方便的放置在外挑脚手架上,实现了一机两用。
2•千斤顶布置
施工荷载15kN,模具自重25kN,模板滑升阻力50kN,共计90kN。支承杆的承载能力为40~50kN,考虑到挑脚手架和吊脚手架安装需要,实际布置6台千斤顶(见图1)每个千斤顶实际承载力为15kN。千斤顶要求均匀分布,避开窗洞口。
3•垂直运输
在距支筒1m处安装一高度为35m格构式扒杆,在其上部安装一悬臂吊杆(见图2)。格构式扒
杆截面尺寸为610×610mm,竖杆、平撑和斜撑分别采用L63×5、L50×5和18圆钢制成;悬壁吊杆为长6m的70×4mm钢管制成,配1t小绞车担负混凝土和钢筋的垂直运输。人员上下利用格构式扒杆作爬梯。扒杆重0•95t,可吊重500kg。
图1 千斤顶平面布置
4•垂直度控制
垂直度采用在滑模操作平台下中心位置悬挂1个8kg锤球对中控制,这种方法简单实用,也可
满足精度要求。
图2 支筒滑模方案示意
三、对混凝土的要求
由于支筒直径小、壁薄,滑升阻力较大,容易出现水平裂缝,尤其是在筒壁内侧。在设计混凝
土配合比时考虑水塔支筒滑模对混凝土的特殊要求,可以避免支筒水平裂缝的出现。要求石子级配良好,公称粒级为5~30mm;砂为中粗河砂,砂率控制在38%左右;每m3混凝土水泥用量控制在320~370kg;混凝土坍落度控制在5~8cm。本工程滑模施工正值夏季,在混凝土中掺加了0•3%的木质素磺酸钙,使混凝土出模强度控制在0•2~0•4MPa,支筒没有出现水平裂缝。
四、滑模施工
1•初滑阶段
分3层、每层时间间隔约1h浇筑混凝土700mm左右,待从模板底漏出的砂浆不粘手并呈硬塑状态时,即可进行2个千斤顶行程的试滑升,如果混凝土不下坠,可继续滑升至20~30cm高,并对液压设备和模具进行全面检查、整修后,即可转入正常滑升。
2•正常滑升
混凝土要分层交圈浇筑,分层厚度为200~300mm。各层浇筑的时间间隔控制在1h以内。2次滑升时间间隔可与2层浇筑的时间间隔相对应。在气温高于25℃时,要增加1次中间滑升,中间滑升高为1~2个千斤顶行程。遇窗洞口浇筑两侧混凝土时,要对称均衡进行。出模后原浆抹光。
3•支承杆的安装与接长
支承杆在使用前要检查其质量,要求顺直、直径及管壁厚度误差要分别控制在±0•5mm和-
0•1mm以内。第1节支承杆的长度分别为3m、4m、5m和6m长,并相间交错布置,滑升时接长的支承杆均为6m长。支承杆接头采用插入一节长150mm的40×3mm短钢管、通过在支承杆每个端头钻出的径向相互垂直的4个10孔与之塞焊固定(见图3)。所有接头焊接都要在接头未通过千斤顶以前完成,并用手持砂轮机把凸出钻孔的焊包打磨平。
图3 支承杆连接
4•施工中的纠偏
在滑升过程中,尝试性的没有按规范要求做支承杆与横向钢筋点焊连接、也没有按图纸要求
沿高度每m另设112与纵向钢筋逐点焊接的水平防扭箍筋,整个滑升过程并没有发生结构扭转。这是因为支承杆采用48×3•5mm钢管、其刚度和承载力分别约为25圆钢支承杆的6倍和3倍的缘故。施工中对垂直度偏差控制从预防入手,利用限位卡每200mm高限位找平一次;滑升时,使所有的千斤顶充分的进、排油、尽量减小千斤顶间的升差;每层混凝土浇筑后控制在同一水平上;每滑升200~300mm观测一次垂直度偏移情况。本工程中当滑升至2m高时,发现中心向C轴方向偏移9mm。经分析偏移受2种因素影响,一是与C轴相对一侧有门洞,滑模阻力不平衡,二是液压控制台在C轴一侧外挑脚手架上,施工荷载不平衡。最初采用20mm棕绳连在1t倒链上牵拉模具,偏移趋势得到了控制。由于支承杆刚度大,使牵拉力也比较大,为预防出模混凝土被拉裂,又采用3个约50kg的砂袋放在A轴一侧的外挑脚手架上,以平衡荷载,这一纠偏方法很快使垂直度偏差减小。以后又根据不同情况通过变换砂袋的方位和调整其重量直至支筒滑模结束,垂直偏差均有效控制在5mm以内。
五、对48×3•5mm支承杆承载力计算的探讨48×3•5mm钢管支承杆承载力计算公式,目
前规范中还没有给出,现行《液压滑动模板施工技术规范》(GBJ113—87)所给支承杆允许承载力计算公式为:
[P]=α40EJK(L0+95)2此式是依据采用25圆钢由欧拉公式经修正后得到的。如采用此公式计算48×3•5mm钢管支承杆的允许承载力,则所得结果接近钢管的极限强度,这显然比钢管的实际承载力高出许多。这是由于48×3•5mm钢管支承杆计算长度部分长细比,比同长度的25圆钢的长细比小得多,已不符合欧拉公式的适用条件。笔者认为依据钢构件在轴心受压时的稳定条件,并考虑一个适应的荷载不均恒系数确定钢管承载力比较符合实际情况。即公式:
[P]=fψA/K
式中 K—荷载不均恒系数,取K=1•2;
ψ—轴心受压构件稳定系数,依据钢管从千斤顶下卡头至模板下口长度的长细比
查表得到。在求支承杆的计算长度时,支承杆按一端固定一端铰支考虑。笔者曾用上述计算公式设计布置多个圆筒仓和烟囱滑模工程的千斤顶,实际效果比较理想。
六、应用效果
1•比现行的无井架支筒滑模施工安全性能好,施工质量也更容易控制。比有井架滑模施工
节省了机具搬运及安装费用。
2•所用千斤顶数量少,所用液压控制台体积小、重量轻。
