摘 要:烟囱作为高耸建筑物,其筒壁施工的中心线垂直度控制是施工控制的重点。筒壁
滑模施工,由于滑升中筒壁半径和坡度的变化,加之高空风速等因素影响,与一般烟囱倒模施
工和等直径筒仓、井塔等等截面滑模相比,中心线垂直度控制问题更为突出,如果控制不利,造成筒体倾斜,影响质量,严重可能造成质量事故。
关键词:烟囱;内砌外滑;中心线垂直度控制;滑模施工
邢台西郊矸石热电厂位于邢台市西郊,七里河南岸。烟囱高100m,±0•00处筒壁外直径5•33m,壁厚350mm,坡度6%,经过3%、2%两次变坡后,顶部100m处直径3•0m,壁厚180mm。基础为水泥搅拌桩复合地基,基础埋深5•4m。整个工程项目要求工期短、质量高。根据烟囱筒壁施工规范,100m烟囱中心线垂直度允许偏差为不大于85mm。根据我单位施工经验,经过各项技术经济分析比较,烟囱工程施工采用“内砌外滑”施工工艺,即烟囱内衬砌筑与筒壁钢筋混凝土浇筑同时进行。滑模平台上只有外模板,内部以内衬和隔热层作为内模。“内砌外滑”施工的施工顺序为:砌内衬(放隔热层)—钢筋绑扎—浇筑混凝土—提升—中心校正(模板收分)—砌内衬……如此循环施工。随着筒壁结构半径和筒壁坡度的变化,在滑升过程中,模板的半径需随滑升高度的增加依设计尺寸进行径向收分,同时根据激光铅垂仪提供的中心点进行模板中心的校正。由于滑模模板系统不断进行收分调整和坡度的间断变化,模板系统中心位移很难避免,筒壁中心线的控制就成了施工控制的重点。如果控制不好,无法补救。经过仔细研究发现,影响烟囱筒壁滑模施工垂直度的主要因素与滑模平台系统和混凝土施工方法有关。
1 滑模平台系统的控制
在烟囱滑模施工时,滑模平台系统是滑模施工的操作平台,同时又是模板的支撑系统。若平台刚度不足,滑升中在外力作用下,很容易变形,模板中心无法控制,烟囱中心线垂直度无法保证;若平台水平度不足,易使平台倾斜;若滑模支撑系统的垂直度达不到要求,则不能为平台提供竖直向上的合力。这些因素都会造成滑模系统的中心位移和平台的扭转,使筒壁中心线垂直度误差有增大的趋势。
1•1 滑模平台设计
烟囱滑模平台按刚性平台设计,主要由鼓圈、辐射梁、拉杆、联系环梁及支撑系统组成。经过平台的综合受力计算,在滑升初始阶段,平台直径达12m,共设16根辐射梁,每根辐射梁由2根[14槽钢组成,每根辐射梁下设2根24拉杆,6道联系环梁[14。鼓圈由槽钢和角钢焊接成格构形式,以增加整体刚度,联系环梁和辐射梁间以2根20 U形螺栓连接。这样,设计平台经过使用前加荷17t试验,平台中心挠度为25mm,其刚度完全达到设计施工荷载下变形要求。使用过程中,平台变形值经过验证远小于允许变形值。
1•2 滑模平台水平度
滑模平台水平度控制分组装阶段水平度控制和滑升阶段水平度控制。
1)在滑模组装阶段,滑模平台的水平易于控制,可通过水准仪校准辐射梁联系环梁和千斤顶的标高控制平台的水平度。
2)在滑升阶段,滑模平台水平度随滑升进行,受千斤顶行程、摩阻力的大小、平台上堆荷不均匀程度、混凝土强度上升值不同而变化,因此,调整滑模平台的水平度要根据以上几点进行跟踪监测调整。千斤顶行程不同易使平台产生倾斜和中心位移。我们采用同一型号千斤顶同时使用筒形限位调平器,以减小升差。模板系统在收分及变坡过程中,容易出现模板与混凝土间隙差异,从而造成模板与混凝土间的磨擦力不同,导致平台倾斜,解决办法是用带刻度的调径丝杠按设计计算尺寸在平台两侧同时对称调径。由于采取以上措施,施工中平台水平度偏差量正常情况下不超过40mm,均在允许倾斜度范围内。
1•3 支撑系统
滑模支撑系统由提升架、横担、千斤顶和支撑杆组成,支撑系统的提升架、千斤顶、支撑杆在使用中必须保持垂直,以使平台系统在支撑系统使用下始终保持竖直向上的合力,防止平台偏移、扭转。
1)提升架:为满足设计刚度要求,提升架由[12槽钢组成“开字架”,横梁由2根[12槽钢并排,横梁与立柱间刚性连接,以增加整体性,减少使用中的变形,在使用过程中,提升架立柱的侧向变形量仅为1•2mm。
2)千斤顶:采用大连产的QYD—35型千斤项,使用前均经过试压和调整行程试验,在使用初期试滑阶段,又对行程差异较大的千斤顶进行了撤换调整。
3)支撑杆:支撑杆的强度和刚度必须满足设计要求,保证使用中支撑杆不失稳弯曲,我们采用25钢筋经过加工作为支撑杆,在施工中,支撑杆无失稳现象,平台扭转最大值为25mm。
4)横担:横担将千斤顶的作用力传递于提升架,同时还对同一底座上的组内千斤顶起平衡作用,横担与千斤顶间必须为刚性连接;安装中,千斤顶中心线必须保持竖直,横担必须水平。
2 混凝土施工的控制
烟囱滑模施工中,混凝土浇筑顺序、浇筑厚度、混凝土的强度、浇筑时风荷大小等,都对滑模平台中心有影响,且影响烟囱的中心线垂直度。
2•1 筒壁混凝土的浇筑
若浇筑混凝土的顺序不当,其对模板产生的侧压力将使模板产生位移。为控制因混凝土浇筑产生的位移,应严格控制混凝土浇筑顺序和方向,遵循均匀、厚度均匀、对称和反向,尽量在筒壁圆周的对称点开始沿相反方向同时浇筑,使浇筑时对模板产生的内力相互抵消。同时,不同层次混凝土浇筑时,调换浇筑起始点,防止模板系统产生附加位移(见图1起始点A)。
图1 筒壁混凝土的浇筑
在混凝土浇筑时,还应控制每层的浇筑厚度。根据混凝土浇筑时对模板产生的侧压力计算公式P=rH,混凝土对模板的侧压力与其浇筑厚度成正比,控制混凝土浇筑厚度,从而控制浇筑时一次性可能产生的瞬间压力,减小平台可能的最大位移,每层浇筑厚度应严格控制在300mm以内。
2•2 筒壁混凝土强度
根据烟囱“内砌外滑”施工工艺原理,混凝土浇筑完毕后,进行平台提升。由于受日照、风力等自然条件影响,筒壁混凝土强度上升并不均匀。由于混凝土强度的差异,不同部位模板与混凝土的摩擦力也不同。这样,在相同千斤顶提升力作用下,平台不同部位存在升差,平台有倾斜的趋势。施工中我们采用隔热较好的棉帘覆盖于混凝土表面,从而把筒壁混凝土温差控制在0•3℃以内,减少了环境对平台水平度的影响。
2•3 消除风荷影响
在平台提升和混凝土浇筑阶段,如果有比较大风力作用于平台,将出现平台向一侧位移的现象,经过观测发现,在平均风速达到8•0~10•7m/s(五级风)时,如果平台提升300mm(支撑杆自由高度为800mm),滑模平台将向一侧位移5~12mm,最高时可达15mm。因此,风速超过13•8m/s(六级风)时,应停止施工。
3 信息化施工
烟囱筒壁“内砌外滑”施工期间,在烟囱根部、平台和基础中心处设各种监测点,利用激光铅垂仪、筒形限位调平器、经纬仪等多种监测仪器,组成监测体系,监测的主要内容有:①烟囱的整体沉降变形;②烟囱滑模平台的扭转变形;③烟囱滑模平台的水平度;④烟囱滑模平台的中心偏移;⑤千斤顶的行程升差。
4 技术经济指标分析
表1 内砌外滑与内脚手架法经济对比 元/m3
通过在本工程中“内砌外滑”施工工艺的实施和采取以上控制措施,证明该工艺技术先进,结构稳定可靠,经济效益明显,表现在以下方面:
1)适用性:该工艺适用于烟囱等高耸变径构筑物施工。
2)技术先进:烟囱滑模施工较内脚手架等施工方法具有结构安全稳定可靠的优点。
3)工期短:由于采用该施工工艺时,混凝土浇筑与砌筑内衬同时进行,所以较先浇筑混凝土后砌筑内衬缩短施工工期。
4)稳定可靠:“内砌外滑”滑模平台稳定可靠,施工中无任何安全事故发生;由于采取了可靠的控制措施,烟囱工程竣工验收时中心线垂直度偏差仅15mm,远小于规范规定的85mm。
5)经济合理:该施工工艺较一般烟囱先施工混凝土筒壁,后施工内衬具有工期短、投入少的优点,较一般烟囱施工可降低费用3•5% |
