防火墙清水框架及墙体砌筑施工工法.doc

特高压防火墙清水框架及墙体砌筑施工工法上海电力建筑工程公司王振 刘雨鑫 林乐 李凌峰 尹起起 白杨1.前言在变电站工程中，防火墙主体工程是施工过程中一项相称重要的环节。防火墙施工对施工工艺有较高的规定，不仅要达成安全、质量、进度目的，同时防火墙的美观度也有相称高的规定。蒙西1000千伏变电站新建工程位于内蒙古自治区鄂尔多斯市以东140千米的准格尔旗魏家峁镇，是继“两交一直”工程（淮南-南京-上海、锡盟-山东、宁东-浙江）核准开工后，第4条获得核准开工的国家大气污染防治行动计划重点输电通道，是华北特高压交直流主网架的重要组成部分，计划2023年5月开始土建施工，2023年3月土建施工完毕。由于本地冬季气温异常寒冷（每年11月底至次年3月初平均气温低于-8摄氏度），有效施工周期短，工期紧张。上海电力建筑工程公司联合设计单位开展了技术创新，决定在高寒地区采用清水墙作为防火墙填充墙，形成了特高压防火墙清水框架及墙体砌筑施工工法。由于在主体结构、砌筑工程施工中取得良好的效果，成功实现工程安全、质量、进度目的。故有明显的实用性和经济效益。 2.工法特点2.1 清水框架采用装配式模板，安装过程中采用汽车吊进行吊运安装，能有效地缩短模板安装作业周期，保证施工进度。2.2 装配式模板采用定制方钢焊接作为内龙骨，18mm厚木模板作为面板。 14槽钢作为外龙骨，直径14对拉螺杆固定 。使模板易于安装、拆卸，避免模板拼缝漏浆，同时保证了模板系统的安全性能。2.3防火墙框架结构采用一次性浇筑，避免混凝土接缝，使结构更具有整体性。2.4 填充墙厚290mm，采用600mm*290mm*190mm空心砌块。施工过程中采用汽车吊配合人工进行搬运；灰缝10mm，施工过程中使用定制工具控制灰缝，使清水墙灰缝均匀、饱满、平直。2.5 清水墙砖面喷刷防水涂料，避免高寒地区雨水浸湿填充墙结冰破坏砌体结构。2.6 压顶梁四周设挑檐，檐口底部设滴水线槽，避免大量雨水浸湿主体结构，同时有美观装饰效果。3.合用范围清水框架结构，清水墙砌筑工程4.工艺原理采用auto-CAD建立结构模型，为框架结构柱、梁配置模板系统，并对模板系统安全性进行验算，验算合格后进行各项配件记录、加工、拼装，检查加工件的精度、拼装质量。设计施工脚手架并进行验算，避开作业过程中与模板安装过程中相碰部位。施工脚手架搭设完毕验收后即可进行钢筋安装，然后进行模板系统吊装，最后对模板支撑系统进行加固。浇筑过程中必须严格控制混凝土坍落度、泌水率等各项指标以及混凝土浇筑速度。对清水墙砖砌体进行排版，制作砂浆铺填工器具、立皮数杆、拉双线进行砌筑。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工准备基础施工框架结构施工 砌筑工程防水工程。5.2操作要点5.2.1 基础施工防火墙基础施工（防火墙基础施工工艺流程参见图5.2.1-1，基础断面图见图5.2.1-2）具体要点如下几点：土方开挖桩基检测桩芯浇筑垫层浇筑钢筋安装砖胎膜砌筑基础浇筑图5.2.1-1 基础施工工艺流程 图 5.2.1-2 基础断面图 1、 土方开挖：根据图纸坐标、轴线进行放样，用石灰画出基坑边线，然后分层进行开挖；2、桩基检测:土方开挖完毕后，对桩基进行检测，保证桩基达成设计规定；3、垫层浇筑:桩基检测完毕后，开始进行垫层浇筑。浇筑垫层必须立模，保证垫层厚度、平整度。4、桩芯浇筑：垫层浇筑完毕后，管桩需进行灌芯解决，将钢筋笼放入桩芯，浇筑C35微膨胀细石混凝土。桩芯钢筋笼留出65cm（35倍钢筋直径）锚入承台基础。5、模板安装：因防火墙基础与主变基础为一体，采用砖胎膜。6、钢筋安装：以上工序完毕后，测量员放出基础轴线、边线，根据边线安装钢筋、预留插筋。7、混凝土浇筑：钢筋验收完毕后进行混凝土浇筑。注意要点：1、 基坑须预留足够施工作业面，避免施工过程中作业面局限性而返工。2、 严格控制基础轴线精度，保证基础间相对位置。3、 砖胎模砌筑须保证垂直度、平整度，避免钢筋安装时与砖胎模碰触。4、柱插筋安装必须保证垂直度，接头位置错开，并将插筋固定好，避免柱钢筋接头部位弯曲、倾斜、扭转。5、混凝土振捣充足，至表面泛浆，无大量气泡冒出即可，浇筑过程中发现钢筋偏位及时矫正。5.2.2 框架结构施工依据基础位置，按照施工脚手架图纸搭设施工脚手架，同时根据模板系统组装图组装模板，施工脚手架搭设完毕后即可进行主体结构施工。防火墙主体结构施工工艺流程见图5.2.2-1。施工要点如下：脚手架搭设钢筋安装模板吊装模板组装模板支撑系统加固混凝土浇筑模板拆除混凝土养护图5.2.2-1 隔离桩墙施工工艺流程图1、浇筑施工脚手架垫层，搭设施工脚手架：防火墙西三排东二排脚手架（西面设立跑道）。脚手架搭设高度为11.5m，立杆纵向间距1.80m，横距1.05m，水平杆步距1.8m，扫地杆距离地面200mm，油坑挡墙外部设立单向上人跑道，跑道宽度为1.05m左右。跑道两侧要设立有1.2m高栏杆，每隔300mm设立一根防滑条，楼梯要与脚手架搭设同步。内部须当搭设至第三步横杆时，需在此层增长临时抛撑，抛撑数量不少于三跨/道。位于防火墙柱处间距增大。2、基础完毕后及可根据模板配置图进行模板拼装。模板系统面板采用18mm厚胶合板，内龙骨采用40mm*80mm方钢焊接而成，面板用螺丝钉固定在方钢框架上。3、脚手架验收合格后即可进行钢筋安装。4、钢筋验收后进行模板吊装。模板系统外龙骨采用14#槽钢，对拉螺杆拉结处焊接直径16的钢筋支撑。5.模板吊装完毕需进行支撑系统加固，柱模板固定如图5.2.2-2图5.2.2-2 模板系统吊装加固图 图 5.2.2-3 防火墙框架柱浇筑示意图6、模板系统加固完毕后浇筑混凝土。浇筑如图5.2.2-3注意要点：1.测量放线需根据站内坐标控制点定出施工脚手架位置，与框架基础距离进行复核，保证模板系统吊装作业面。2、钢筋安装控制钢筋间距及保护层厚度，钢筋保护层采用硬质塑料圈套在钢筋上取代混凝土垫块，避免清水混凝土表面出现印记。梁纵向钢筋锚入柱内需向两侧分开，避免混凝土浇筑过程出现堵塞情况。3、模板拼装完毕后须进行平整度、拼缝、尺寸等各项检查，控制模板尺寸偏差，减小吊装过程中因尺寸偏差带来的困难。4、模板吊装前需再次清理面板，吊装过程中派专人指挥，切勿发生碰撞事故。5、相邻两块模板系统外龙骨上下错开，倒角线条安装在相对两块模板上。柱模板见柱平面图5.2.2-4。 图5.2.2-4 柱平面图6、柱顶压顶梁四周设立挑檐，檐底设立滴水线槽，模板图见5.2.2-5 图5.2.2-5 压顶梁模板安装图7、混凝土浇筑过程中严格控制混凝土坍落度、泌水率等指标。控制混凝土浇筑速度，清水柱浇筑速度不超过每小时1.5m。浇筑前柱脚需用同配合比砂浆打底，避免柱脚混凝土离析，出现柱脚烂根。浇筑过程中振捣棒随混凝土浇筑高度上升逐渐提高，并控制提高速度。5.2.3 清水墙砌筑主体结构施工完毕后，根据清水砖砌筑排版图立皮数杆，然后按排版图进行砌筑施工。操作工艺流程：拟定组砌方法排砖撂底拌制砂浆填充墙砌筑验收1、 拟定组砌方法：根据防火墙结构尺寸对填充墙进行砌筑排版，排版规定填充墙两端不出现小于1/3半砖。2、 排砖撂底：根据清水墙砌块排版图立皮数杆，按图纸排布砌块，检查是否能排版图进行砌筑。3、 拌制砂浆：排砖撂底拟定砌筑方法后即可进行砂浆拌制。砂浆配合比需满足设计规定，试块强度应满足图纸规定。4、 填充墙砌筑：立皮数杆，砂浆打底、找平。砌筑端部砌块，检查垂直度，砌体两侧拉线。每层砖砌筑前先采用定制工具模（见图5.2.3-1）铺填砂浆，保证灰缝饱满、均匀、平直。砂浆铺填后采用定制工具模（见图5.2.3-2）控制砌块间距。图 5.2.3-1 定制工具 图 5.2.3-2 定制工具注意要点：1） 砌筑前必须立皮数杆，避免墙体两端出现高差。2） 砂浆打底需拉线进行超平，避免第一皮砖就开始灰缝出现起伏。3） 砌筑过程中对砌块进行挑选，避免使用缺棱掉角的砌块，尺寸偏差较大的砌块同样不要使用。4） 严禁擅自更改砂浆配合比，否则易出现上下灰缝不统一。5） 铺填砂浆、放置砌块均需采用定制工具。保温措施；由于项目位于高寒地区，为保证施工质量，防止墙体受冻破坏，采用有效的保温措施非常有必要。上海电力建筑工程公司蒙西项目部决定采用以下保温措施：1） 墙体覆盖保温：合用于晚间气温低于0，日间温度高于5。每日下班前对墙体进行覆盖，第一层塑料薄膜，第二层棉被，第三层彩条布总共三层覆盖物，保证墙体在高寒地区的施工质量。2） 搭设保温棚：合用于日均气温低于0。如图5.2.3-33） 烧煤炉取暖：合用于日均气温低于-5。每个保温棚内设立6-8个火炉，派专人生火取暖，并安顿一氧化碳检测仪及防火设备。 如图5.2.3-3 保温棚搭设4）砂浆制作添加适量防冻剂。5.2.4 防水涂料施工墙体砌筑完毕后须进行防水措施，选取耐久性良好防水涂料进行涂刷，避免冬季墙体浸水结冰破坏。涂料喷涂过程中严禁漏掉喷涂部位。5.3劳动力组织（见表5.3）。表5.3 劳 动 力 组 织 情 况 表序号单项工程所需人数备注1管理人员42技术人员43主体结构施工204砌筑工程155防水涂料施工106杂工3合 计56人6.材料与设备本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6。 表6 机具设备表序号设备名称设备型号单位数量用途1钢筋切断机GQ40台1钢筋加工2钢筋弯曲机GW40台1钢筋加工3拖拉机/台1材料运送4汽车吊25T台1吊装5电焊机ZX7-315台1模板组装6搅拌筒/台1制备砂浆7电锯MJ104台1模板加工8混凝土运送车辆2运送混凝土9混凝土泵车辆1浇筑混凝土7.质量控制7.1工程质量控制标准7.1.1模板工程施工设计执行组合钢模板技术规范GB50214-2023。模板施工设计执行以下条文：1. 绘制配板设计图、连接件和支撑系统布置图、细部结构和异形模板详图及特殊部位详图；2. 根据结构构造型式和施工条件拟定模板荷载，对模板和支撑系统做力学验算；3. 编制钢模板与配件的规格、品种与数量明细表；4. 制定技术及安全措施，涉及：模板结构安装及拆卸程序，特殊部位、预埋件及预留孔洞的解决方法，必要的加热、保温或隔热措施。安全措施等；5. 制定钢模板及配件的周转使用方式与计划；6. 编写模板工程施工说明书。模板工程施工质量执行混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2023。结构尺寸允许偏差按表7.1.1执行。表7.1.1 现浇结构模板安装的允许偏差及检查方法项目允许偏差(mm)检查方法轴线位置5钢尺检查底模上表面标高5水准仪或拉线、钢尺检查截面内部尺寸基础10钢尺检查柱、墙、梁+4-5钢尺检查层高垂直度不大于5m6经纬仪或吊线、钢尺检查大于5m8经纬仪或吊线、钢尺检查相邻两板表面高低差2钢尺检查表面平整度52m靠尺和塞尺检查7.1.2钢筋工程施工质量执行混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2023。允许尺寸偏差按表7.1.2执行。表7.1.2 钢筋安装位置的允许偏差和检查方法项目允许偏差(mm)检查方法绑扎钢筋网长、宽10钢尺检查网眼尺寸20钢尺量连续三档，取最大值绑扎钢筋骨架长10钢尺检查宽、高5钢尺检查受力钢筋间距10钢尺量两端中间，各一点取最大值排距5保护层厚度基础10钢尺检查柱、梁5钢尺检查板、墙、壳3钢尺检查绑扎箍筋、横向钢筋间距20钢尺量连续三档，取最大值钢筋弯起点位置20钢尺检查预埋件中心线位置5钢尺检查水平高差+30钢尺和塞尺检查7.1.3砌体工程施工质量执行砌体工程施工质量验收规范GB50203-2023。砌体工程允许偏差见表7.1.3。表7.1.3 填充墙砌体工程一般尺寸的允许偏差项次项目允许偏差（mm）检查方法1轴线位移10用尺检查垂直度小于或等于3m5用2m托线板或吊线尺检查大于3m102表面平整度8用2m靠尺或楔形塞尺检查3门窗洞口高、宽（后塞口）5用尺检查4外墙上、下窗口偏移20用经纬仪或吊线检查7.2质量保证措施7.2.1测量员必须熟悉图纸，严格按照图纸进行施工放线。7.2.2模板制作前翻样员应认真熟悉施工图，对的理解后，再按各结构部位尺寸进行模板翻样，必要时需建模进行翻样。7.2.3胶合板的裁割采用机械，裁割成型的胶合板须边沿整齐、表面平整，不得出现开裂、豁边、掉角、脱胶等缺陷。背杠的锯裁采用专用电锯，锯裁时应设限位。锯裁后的方木须保证平直，其平直度差应小于总长的1；宽度差应小于1.5mm。模板和背杠的结合采用2.5寸元钉固定，位于端边的钉距应100mm；位于中间的钉距应300mm。制配成型的模板应于混凝土的接触面满涂脱模剂。7.2.4梁模板先安装底模和立好一侧模板，等钢筋绑扎好，再安装另一侧模板。梁底模用50100木方固定，侧模板肋木方交错固定，外设48水平钢管作抱箍。梁模板支撑时，跨度4m的，模板在中间应起拱为跨度长的1/10003/1000。7.2.5梁、柱纵向角筋应紧贴箍筋转角的内侧、采用四肢或多肢箍筋时，其箍筋成型和绑扎须保证受力钢筋间距准确、排立均匀。7.2.6施工时，严禁踩踏钢筋，跳板不得搁在钢筋上和模板边口上，并不得任意敲拆模板撑头。8.安全措施8.1认真贯彻“安全第一，防止为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参与的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。8.2施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工规定进行布置，并完善布置各种安全标记。 8.3现场的临时用电严格按照施工现场临时用电安全技术规范的有关规范规定执行。8.4 土方开挖设立安全警示带，基坑四周设立硬质围护栏杆。8.5混凝土浇筑前对机械设备进行安全用电检查。8.6脚手架搭安排专人进行监护，严格按图纸进行搭设，搭设完毕后定期检查。8.7高空作业人员佩戴安全带，并有专人监护。8.8模板吊装设立警示带，安全管理人员全程监控。9.环保措施9.1成立相应的施工环境卫生管理组织，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对工程材料、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物解决的规章制度，做好环保措施，充足满足业重规定，随时接受相关单位的监督检查。9.2将施工场地合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标记醒目，施工场地整洁文明。9.3优先选用先进的环保、节能机械，减少资源浪费，减少噪音。9.4基坑边坡铺设防尘网，防止尘土飞扬，污染周边环境。9.5对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周边环境。10.效益分析10.1传统工艺与新工艺对比项目传统工艺此工艺经济效益环保方面面板模板拆除后须更换面板面板与龙骨同时拆除，可反复使用材料可反复运用节省资源内龙骨采用50mm*100mm方木，安装、拆卸过程复杂，现场混乱，方木反复使用率低。采用40mm*80mm方钢焊接而成，在加工场地制成半成品后运至施工区吊装，施工方便快捷，可反复使用方钢龙骨可反复使用，施工方便。使用完毕后可进行钢铁回收。减少建筑垃圾外龙骨安装采用10#双拼槽钢或双拼脚手管，安装过程配件较多，过程较复杂采用14#槽钢，端头钻孔穿对拉螺杆，并焊接短钢筋支撑。安装过程较双拼槽钢等简易。减少钢材用量，简化施工过程钢材回收，节约成本清水墙因高寒地区采用混水墙避免墙体浸水结冰冻坏采用清水墙施工工艺。灰浆饱满，砖缝规范美观。抓紧施工质量管理，减少施工工序，推动施工进度减少建筑垃圾10.2本工法改善特高压防火墙清水框架及墙体砌筑施工工艺，框架结构施工采用一次性浇筑成型，避免清水框架多次浇筑产生的接缝，使混凝土框架结构更加美观，同时缩短混凝土养护周期，间接缩短施工工期，加快施工进度。清水混凝土模板系统通过CAD建模配置，减少下料过程中的浪费，节约施工资源。模板系统组装后进行吊装，避免传统施工过程中模板拼缝不均匀、漏浆等缺陷。清水墙砌筑改善施工工艺，采用定制工具，保持竖向灰缝、水平灰缝均匀、平直、饱满。特高压清水框架及墙体砌筑的成功，保证了蒙西-天津南线路的运营，为以后变电站工程在类似情况下的规划建设提供了可靠的决策依据和技术指标，新奇的工法技术将促进防火墙工程施工技术进步，社会效益和环境效益明显。10.3高寒地区清水墙易浸水而在低温时结冰受冻破坏，一般都采用混水墙施工工艺，本工艺采用清水墙工艺，避免混水墙抹面等工序，缩短施工周期至少15天，有效推动工程进度。本工艺与同类防火墙工程的工艺相比，由于工程的施工周期短、工程进度快、干扰因素少、施工质量宜控制、有助于安全文明施工、各种资源能较好地运用，节约人工成本，形成了较好的经济效益。11.应用实例11.1皖电东送淮南至上海特高压交流输电示范工程-沪西变电站工程 11.1.1工程概况沪西变电站位于上海青浦区练塘镇小蒸村站址。该工程是国民经济和社会发展第十二个“五年发展规划”建设项目，是国家重点建设工程，是特高压骨干网架的重要组成部分，是华东受端特高压交流环网的重要组成部分，是“皖电东送”的重点实行项目，是后续特高压交流输变电工程建设的示范工程。清水混凝土框架结构，采用MU10砌块作清水墙施工。柱截面尺寸为0.80m0.80m，顶部高0.99m。防火墙结构如图11.1-1所示。11.1.2施工情况防火墙主体结构柱高10.02m，由于一次性浇筑高度较高，模板系统必须经安全性计算，最终拟定，防火墙柱子模板采用18mm厚黑色覆膜模板与40*100方木结构组合，模板与方钢之间用平肩自攻螺丝进行连接,组装完毕后采用汽车吊进行吊装。防火墙柱侧向模板安装后，外龙骨采用双拼脚手管以间距300mm进行布置，对拉螺栓采用M12型。为保证混凝土浇筑质量，本工程考虑分层进行浇筑，柱墩浇筑前先在底部浇筑0.2m砂浆，每个柱墩每次混凝土浇筑高度控制在1m左右，浇筑完毕后移至下个柱墩进行浇筑，如此反复直至防火墙框架柱浇筑完毕。11.1.3工程监测与结果评介防火墙清水框架及墙体砌筑过程中，为保证施工过程结构的安全稳定，并及时监测各重要工序施工阶段施工情况，监理单位及施工单位监测组进行了全过程监控。检查结果显示，柱垂直度最大偏差6mm，梁截面尺寸最大偏差5mm，混凝土表面光滑平整，柱脚无漏浆现象发生。清水墙灰缝均匀、饱满、平直，砌块对缝准确，平整度控制在3mm以内。施工全过程处在安全、稳定、快速、优质的可控状态。无安全事故发生，工程质量优良率达98%以上。于2023年本站获优质工程奖。11.2蒙西1000千伏变电站新建工程防火墙清水框架及墙体砌筑11.2.1工程概况蒙西1000kV变电站新建工程防火墙结构为清水混凝土框架结构，采用MU10砌块作清水墙施工。柱截面尺寸为0.65m0.65m，高-0.4m0.98m;中间梁截面尺寸0.29m0.55m;压顶梁0.65m*0.55m，上部四周设立挑檐。防火墙结构如图11.1-1所示。 图11.1-1 防火墙结构图本工程依次为：防火墙基础施工、施工脚手架搭设，清水混凝土框架结构施工，清水墙砌筑，防水涂料喷涂。11.2.2施工情况防火墙主体结构柱高10.02m，由于一次性浇筑高度较高，模板系统必须经安全性计算，最终拟定。本工程在沪西变电站工程防火墙施工工艺基础上，改善防火墙模板配置系统，模板采用18mm厚黑色覆膜模板与40*80方钢定型钢木结构组合，模板与方钢之间用平肩自攻螺丝进行连接,组装完毕后采用汽车吊进行吊装。柱模板分为上下二榀。第一榀-0.4m0.47m，第二榀0.47m9.80m。防火墙柱侧向模板安装后，外龙骨采用双拼槽钢（10号槽钢）以竖向1/3柱高度间距300mm、400mm、500mm进行布置，对拉螺栓采用M14型。为保证混凝土浇筑质量，本工程考虑分层进行浇筑，柱墩浇筑前先在底部浇筑0.2m砂浆，每个柱墩每次混凝土浇筑高度控制在1m左右，浇筑完毕后移至下个柱墩进行浇筑，如此反复直至防火墙框架柱浇筑完毕。11.2.3工程监测与结果评介特高压防火墙清水框架及墙体砌筑过程中，为保证施工过程结构的安全稳定，并及时监测各重要工序施工阶段施工情况，监理单位及施工单位监测组进行了全过程监控。检查结果显示，柱垂直度最大偏差5mm，梁截面尺寸最大偏差3mm，混凝土表面光滑平整，柱脚无漏浆现象发生。清水墙灰缝均匀、饱满、平直，砌块对缝准确，平整度控制在3mm以内。施工全过程处在安全、稳定、快速、优质的可控状态。无安全事故发生，工程质量优良率达98%以上，保证了工程进度，得到了各方的好评。