超大直徑變截面筒倉(cāng)與庫(kù)頂鋼結(jié)構(gòu)同時(shí)滑升施工技術(shù)
唐志強(qiáng) 姚立國(guó) 劉瑞彩
[摘 要]在大直徑筒倉(cāng)施工中，變截面和拖帶庫(kù)頂鋼結(jié)構(gòu)整體滑升是水泥廠(chǎng)筒倉(cāng)工程施工的一種主要形式。結(jié)全工程實(shí)例，通過(guò)對(duì)施工方案的設(shè)計(jì)以及施工技術(shù)的描述，探討超大直徑變截面筒倉(cāng)拖帶庫(kù)頂鋼結(jié)構(gòu)同時(shí)滑升施工技術(shù)。
關(guān)鍵詞：超大直徑筒倉(cāng)、變截面、庫(kù)頂鋼結(jié)構(gòu)、同時(shí)滑升

前言
近年來(lái)，隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展，工業(yè)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，工業(yè)項(xiàng)目的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝更新步伐明顯加快，以及工程用戶(hù)多樣化需求的推動(dòng)，工業(yè)筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)不斷成熟，筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)做為一個(gè)工程類(lèi)型也在不斷發(fā)生著明顯變化。目前在日產(chǎn)5000噸熟料的水泥廠(chǎng)施工中，熟料庫(kù)直徑一般在40～60米，而又以60米直徑的熟料庫(kù)具多。建設(shè)單位為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求同時(shí)又減少投入的目的，一般會(huì)將熟料庫(kù)設(shè)計(jì)為變截面、庫(kù)頂為鋼結(jié)構(gòu)的筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)形式。
1、工程概況
我公司施工的山西大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司在山西朔州懷仁縣建設(shè)的同煤集團(tuán)4500t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)項(xiàng)目，熟料庫(kù)工程庫(kù)頂全高51.30m（包括鋼結(jié)構(gòu)），直徑60m，筒倉(cāng)壁厚780～400mm，庫(kù)壁為外錯(cuò)臺(tái)，0.00m～6.00m筒倉(cāng)壁厚780mm，6.00m～14.00m筒倉(cāng)壁厚600mm，14.00m～21.80m筒倉(cāng)壁厚400mm，鋼環(huán)梁平臺(tái)安裝設(shè)計(jì)標(biāo)高為40.50m。熟料庫(kù)頂環(huán)梁直徑23米，18根斜梁及部分連系梁共計(jì)185噸，采用滑模拖帶到頂一次就位。

 

2、施工中的難點(diǎn)
2.1直徑60米的熟料庫(kù)超大型筒倉(cāng)拖帶鋼結(jié)構(gòu)一體化滑升在我國(guó)還較少，無(wú)多少施工經(jīng)驗(yàn)可以借簽。
2.2直徑60米的熟料庫(kù)超大型筒倉(cāng)倉(cāng)壁為變截面，在筒倉(cāng)滑升過(guò)程中需進(jìn)行兩次變徑，變徑時(shí)需將提升架外圍檁斷開(kāi)一部分，增加了整個(gè)滑模體系的不穩(wěn)定性，進(jìn)而增加了施工風(fēng)險(xiǎn)。
2.3熟料庫(kù)滑升變徑前需將滑�？栈�到一定高度，滿(mǎn)足變徑的要求，這樣一來(lái)就降低了滑模爬桿的整體穩(wěn)定性及其剛度，增加了施工風(fēng)險(xiǎn)。
3、方案設(shè)計(jì)
超大直徑筒倉(cāng)倉(cāng)壁變截面滑模施工方法的關(guān)鍵，首先在于合理布置滑模提升架和千斤頂、支撐桿的數(shù)量及位置，滿(mǎn)足滑模體系承載力和撓度變形要求，保證強(qiáng)滑升平臺(tái)整體穩(wěn)定性；二是設(shè)置可靈活調(diào)節(jié)的變截面用模具裝置；三是調(diào)整徑向可調(diào)拉桿的設(shè)置滿(mǎn)足抵抗倉(cāng)壁截面收縮時(shí)水平推力的的要求。在此對(duì)滑模系統(tǒng)進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)：
3.1本工程筒倉(cāng)庫(kù)壁截面有兩次變形，為保證大直徑筒倉(cāng)輪廓模具的收縮靈活，合理設(shè)置活動(dòng)模板的間距，在組裝第一步模板時(shí)，按照滑升支架間距的三倍分片，每?jī)善�間設(shè)一塊活動(dòng)模板，兩片模板間的圍圈斷開(kāi)，并使用鋼管可靠連接以防錯(cuò)位較大，拼好的模板用“L”型拉緊絲桿與圍圈拉緊，上下拉緊絲桿要相互錯(cuò)開(kāi)，以保證模板均勻受力。環(huán)向模板的設(shè)計(jì)寬度應(yīng)保證模板提升到頂部后，有3～5cm的盈余度。
3.2通過(guò)采用ф150鋼管作為滑模裝置輻射（撐）拉桿，間隔替換普通ф12拉桿，使滑模平臺(tái)由柔性平臺(tái)轉(zhuǎn)換成剛性平臺(tái)，以加強(qiáng)滑模體系的整體剛度和穩(wěn)定性，避免整個(gè)滑模系統(tǒng)滑升期間的局部變形問(wèn)題。
3.3滑模千斤頂及支撐桿的計(jì)算按常規(guī)的滑模計(jì)算，為了保證滑模收分時(shí)的整體穩(wěn)定性，將徑向可調(diào)拉桿分上下兩層設(shè)置。
3.4在滑模的外模安裝徑向收分裝置，即在每榀滑升支架的上下水平槽鋼上焊接一根調(diào)節(jié)螺栓，用于模板的徑向收縮。為保證筒倉(cāng)變截面后輪廓尺寸、弧度的準(zhǔn)確性，環(huán)向收縮采用在外模上下各加一道Φ16鋼絲繩，每道鋼絲繩上設(shè)置四個(gè)50KN的倒鏈。在模板進(jìn)行收分時(shí)，徑向調(diào)節(jié)螺絲頂進(jìn)與鋼絲繩張拉收縮同時(shí)進(jìn)行，如此既能保證倉(cāng)壁變截面的弧度控制，又能緩解調(diào)節(jié)裝置的頂進(jìn)壓力。
3.5本系統(tǒng)設(shè)兩套液壓控制柜，合理布設(shè)液壓系統(tǒng)油路，盡可能確保油路長(zhǎng)短一致，使滑升時(shí)千斤頂行走一致，通過(guò)將兩個(gè)液壓控制臺(tái)并聯(lián)連線(xiàn)，用一個(gè)電器開(kāi)關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行控制，達(dá)到同步啟動(dòng)的效果，避免了液壓油路供油的時(shí)間差，實(shí)現(xiàn)液壓控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)及同步控制。確�；�模體系提升力滿(mǎn)足施工要求和避免造成系統(tǒng)滑升不平衡的現(xiàn)象。
4、施工技術(shù)
4.1滑模系統(tǒng)組裝
在普通滑模的基礎(chǔ)上，通過(guò)施工荷載計(jì)算，確定斜梁支座處千斤頂、支撐桿、徑向可調(diào)拉桿和提升架的規(guī)格和數(shù)量。增強(qiáng)大圓庫(kù)滑模施工系統(tǒng)的剛度，利于滑升施工中的偏差控制，實(shí)現(xiàn)整體抬升。施工中采用GYD60型滾珠式千斤頂，支承桿采用Ф48×3.5鋼管，長(zhǎng)度4.5米。提升架用[14槽鋼制作，選用門(mén)字型。與圍圈[8焊接連接，形成滑模整體構(gòu)造體系。
4.2倉(cāng)頂鋼結(jié)構(gòu)安放施工工序
支撐環(huán)梁腳手架平臺(tái)搭設(shè)→環(huán)梁及十字梁吊裝焊接→斜梁吊裝就位→
斜梁制作組裝→斜梁支座制作、安裝
→鋼結(jié)構(gòu)中心拉盤(pán)及上下兩層可調(diào)拉桿安裝→滑模提升、腳手架拆除
4.3徑向可調(diào)拉桿設(shè)置
鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)首先搭設(shè)滿(mǎn)堂架子，完成鋼結(jié)構(gòu)頂部鋼環(huán)梁的安裝，再對(duì)稱(chēng)安裝斜梁，待斜梁安裝后開(kāi)始安裝徑向可調(diào)拉桿，徑向可調(diào)拉桿為兩層。一層在滑模圍圈周圈均勻布設(shè)，徑向可調(diào)拉桿用直徑為φ18的圓鋼制作，經(jīng)過(guò)計(jì)算端部設(shè)置8噸的花籃螺栓。二層布設(shè)在18根斜鋼梁下部，主要目的是為有效解決庫(kù)頂鋼結(jié)構(gòu)的外向力，確�；�模裝置能承受側(cè)向承壓力，在18根放射梁用9根光圓鋼筋做中心盤(pán)，承接鋼梁的水平拉力，端部同樣設(shè)置8噸的花籃螺栓。
4.4液壓提升系統(tǒng)：安裝兩個(gè)液壓控制柜，液壓提升系統(tǒng)所需的最小數(shù)量按《滑動(dòng)模板工程技術(shù)規(guī)范》GB50113中要求進(jìn)行計(jì)算，本工程選用180個(gè)千斤頂和支撐桿，支撐桿空置長(zhǎng)度不超過(guò)60cm。為了保證滑模的同步性，組裝后進(jìn)行液壓千斤頂?shù)男谐淘囼?yàn)及調(diào)整，使其在相同荷載作用下行程差不大于1mm；液壓系統(tǒng)組裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行空載試驗(yàn)(流量調(diào)整)和檢查。經(jīng)過(guò)整體空載試驗(yàn)，各密封處無(wú)滲漏，并進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)無(wú)問(wèn)題后，插入支撐桿（本工程采用長(zhǎng)4.5米的φ48×3.5鋼管），支撐桿軸線(xiàn)應(yīng)與千斤頂軸線(xiàn)保持一致，支撐桿其偏斜度允許偏差為2‰。
4.5滑升
4.5.1初滑以后，即可按計(jì)劃的正常班次和流水分段、分層澆筑滑升，每個(gè)澆筑層的澆筑高度不超過(guò)200mm，氣溫較高時(shí)中途提升1～2個(gè)行程�；炷�土澆筑遵循分層、交圈、變換方向的原則，分層交圈即按每20cm分層閉合澆筑，防止出模混凝土強(qiáng)度差異大，摩阻力差異大，導(dǎo)致平臺(tái)不能水平上升。變換方向即各分層混凝土按順時(shí)針、逆時(shí)針變換循環(huán)澆筑，以免模板長(zhǎng)期受同一方向的力發(fā)生扭轉(zhuǎn)�；�升施工過(guò)程中，平臺(tái)上堆載要均勻、分散。操作平臺(tái)保持水平，千斤頂?shù)南鄬?duì)高差不得大于40mm，相鄰兩個(gè)千斤頂?shù)纳�差不得大�?0mm，鋼結(jié)構(gòu)制作部位千斤頂升差控制要符合施工設(shè)計(jì)要求并不得超過(guò)20mm。
4.5.2空滑時(shí)防失穩(wěn)措施
庫(kù)壁在6.00m標(biāo)高由原壁厚780mm外收為600mm，在14.00m標(biāo)高由原壁厚600mm外收改為400mm，因此滑模必須經(jīng)過(guò)收分后才能進(jìn)行下一步滑模施工。為保證滑模支撐桿的整體穩(wěn)定性及其剛度，空滑前在支撐桿周?chē)�預(yù)埋3根28鋼筋與其進(jìn)行連接固定，四周用Φ18鋼筋與支撐桿三角形焊接固定。沿庫(kù)壁周長(zhǎng)內(nèi)外用Φ25鋼筋與支撐桿、加固支撐桿鋼筋連接成整體固定，其鋼筋間距為200，加固鋼筋邊空滑邊連接牢固。（圖2）
 

4.5.3變徑
在滑升到筒倉(cāng)變截面處，首先將滑模空滑過(guò)變截面處，并在滑升中按上述防失穩(wěn)措施將空滑部分進(jìn)行加固，確保整體筒倉(cāng)滑模的穩(wěn)定性。
在提升架間距3～6倍長(zhǎng)度內(nèi)設(shè)置外側(cè)模板收分裝置，以倉(cāng)壁厚度減少200mm計(jì)算，當(dāng)采用3倍提升架間距時(shí)，環(huán)向收分20.9mm,當(dāng)采用6倍提升架間距時(shí)，環(huán)向收分42.0mm。收分模板位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)倉(cāng)頂鋼結(jié)構(gòu)抬升支座范圍。
變徑時(shí)，首先松開(kāi)收分裝置，再用三組千斤頂（每組兩個(gè)）對(duì)該部位的圍圈緩慢施壓使其向里慢慢移動(dòng)，至到達(dá)到設(shè)計(jì)要求的筒倉(cāng)截面。這時(shí)就可以松開(kāi)提升架上的連接螺栓，將固定外圍圈的橫梁調(diào)整到合適長(zhǎng)度，再用螺栓固定。采用同樣的方法調(diào)整第二段模板的調(diào)整，使其滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，再將兩段調(diào)整好的圍圈采用連接到一起。采用同樣方法依次將外圍圈調(diào)整到滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
4.5.4垂直度、扭轉(zhuǎn)度控制
保持平臺(tái)水平上升就能保證結(jié)構(gòu)垂直度。在模板開(kāi)始滑升前用水準(zhǔn)儀對(duì)整個(gè)平臺(tái)及千斤頂?shù)母叱踢M(jìn)行測(cè)量校平，在支承桿上按每200mm劃線(xiàn)、抄平，用限位器按支承桿上的水平線(xiàn)控制整個(gè)平臺(tái)水平上升。應(yīng)勤抄平、勤調(diào)平，如局部經(jīng)常與其它部位不同步，應(yīng)盡早查明原因，排除故障。
滑模施工每滑升一次作一次偏移、扭轉(zhuǎn)校正，每提升1m重新進(jìn)行一次抄平和垂直度校正。發(fā)現(xiàn)控制偏移、扭轉(zhuǎn)的線(xiàn)錘偏差較大時(shí)即進(jìn)行糾偏、糾扭。并遵循勤糾正、小幅度的糾正的原則。
5、結(jié)語(yǔ)
采用在滑升過(guò)程中拖帶鋼結(jié)構(gòu)一體化施工和在滑升過(guò)程中變徑相結(jié)合的措施，熟料庫(kù)從2009年5月4日開(kāi)始滑升，到2009年5月30日滑模到頂并完成鋼結(jié)構(gòu)順利就位，共計(jì)27天。其間進(jìn)行過(guò)兩次變徑，每次6天時(shí)間，庫(kù)頂環(huán)梁及鋼梁安裝就位7天，實(shí)際筒倉(cāng)滑升時(shí)間8天。比傳統(tǒng)的施工方法縮短工期50天，提高了施工進(jìn)度，同時(shí)提高了滑模的施工技術(shù)，減少了施工資源投入，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，也提高了建設(shè)單位總的建設(shè)速度，減少了建設(shè)成本的投入，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] GB50113-2005，滑動(dòng)模板工程技術(shù)規(guī)范
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[3] 董富強(qiáng)，等，筒倉(cāng)庫(kù)頂鋼結(jié)構(gòu)滑模整體提升施工技術(shù)。工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2007（10）

唐志強(qiáng)（1970-），男，河北省石家莊人，本科，河北理工大學(xué)，高級(jí)工程師，研究方向工程管理；
姚立國(guó)（1973-），男，河北省石家莊人，研究生，天津大學(xué)，高級(jí)工程師，研究方向工程管理；
劉瑞彩（1969-），女，河北省石家莊人，本科，蘇州城建環(huán)保學(xué)院，高級(jí)工程師，研究方向：工業(yè)與民用建筑。
 

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