无粘结预应力混凝土发酵罐滑模施工新技术.pdf

第 3 2卷第 2期 V0 1 -3 2 No 2 建筑施工 B U I L D I N G C 0 N S T R U C T 1 0 N 无粘 结预应力混凝土发酵罐 滑模 施工新技术 Ne w Te c hn ol ogy of Sl i p- F or m Cons t r u c t i on f or Unbonde d Pr e s t r e s s e d Conc r e t e F e r m e nt or 口 陈依伟 胡秋 生 ( 上海建工( 集团) 总公司海外部 2 0 0 0 2 0 ) 【 摘 要】 其垃圾处理厂生物发酵罐高2 7 c m，罐体为无粘结预应力混凝土结构，为满足工期紧的要求，经比较 ，采用滑模 施工方法 ，针对罐 体密封性要求 高，高空预应 力张拉 等难点 ， 自主设 计 了一套适应罐体 特点的 滑模 装置 。介绍 了滑膜施 工工艺 及质量控 制方法 ，通过水压试验 ，达到 了满意的效果 。 【 关键词】生物发酵罐 无粘结预应力 滑模施工 【 中图分类号】 T u 7 5 5 2 ， 文献标识码 B 【 文章编号】 1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 0 ) o 2 0 1 6 7 0 4 1 工程概况 上海市普陀区垃圾处理厂厌氧消化系统工程 ， 采用国际 先进的厌氧垃圾处理工艺，其主体工程是六座生物发酵罐 。 工作时发酵罐内有垃圾和生物液体在其发酵 ， 并在罐体上部 产生沼气。罐壁采用无粘结预应力钢筋混凝土结构， 4周等 间距设有四个扶壁柱 ，作为无粘结预应力钢绞线的后张拉 端。 六座生物发酵罐位于厂区内新建一体化厂房南侧， 成一 条直线布置 ， 罐问净距离为 6 8 O m， 距离厂房 5 5 O m ( 图 1 ) 。 罐体无粘结预应力混凝土 C 4 0 。发酵罐内径 1 6 5 m 、外径 1 7 2 m ， 罐体总高 2 7 3 3 m， 壁厚 O 3 5 m。罐体中间设一隔 墙 ， 净 长 1 3 5 IT I ， 墙厚 5 0 0 m il l 。 单座发酵罐共分为三层 ： 第一 层为基础层 ，标高 一 2 1 8 -+ 0 O 0 ：第二层为操作层 ，标高 O 0 0 + 3 1 5 ； 第三层为罐体标高 + 3 1 5 - + 2 5 1 5 。预应力钢绞 线分布在标高 + 3 1 5 - + 2 5 1 5 罐壁( 图 2 ) 。 ；I 房门 铡 图 I发 酵罐 平面布置图 图 2罐体剖 面 2 施工方案 【 作者简介】 陈依伟( 1 9 7 6 一) ， 男， 工程师。联系地址： 上海市雁 荡路 1 0 7号( 2 0 0 0 2 0 ) 。 【 收稿日期】 2 0 1 0 0 1 1 6 根据以往类似工程的施工经验 ， 通过对倒模和滑模两种 施工方法的分析比较 ， 针对发酵罐密闭性要求高， 再结合业 主的工期和质量要求， 决定采用滑模施工方法。 2 1 滑模总体部署 根据业主进度要求， 本工程六个发酵罐拟投入 3套滑模 装置 ， 三个罐 为一组 ， 共分 二组 。1 # 、 2 、 3 罐为一组 ， 4 、 5 、 6 罐为另一组。 罐滑模结束后， 将滑模装置移至 4 罐， 依次 类推。 这样既能满足进度要求， 也避免了投入更多滑模装置。 在每两个罐中间设置一个八格井架 ， 作为上人通道。材料及 工具的垂直运输通过塔 吊吊运 ，每组发酵罐设置座 6 0 t m的塔吊。 2 2 滑模 行程安排 根据发酵罐的结构特点，并为了节约成本和加快进度， 发酵罐从基础底板上部罐壁开始滑模， 共分三次行程。第一 次滑模从 一 2 1 8 m一直滑至 + 2 5 m第二层平台处停滑，在 + 0 0 0 第一层平台时不停滑 ； 第二次为空滑 ， 从 + 2 5 m位置 空滑至 + 4 7 m停滑 ， 滑模装置在此处经过临时加 固后 ， 施工 罐体 内部隔墙和 平台板 ； 施 工完 内部 结构后 ， 进行第 三次滑 模 ， 在 约 2 0 m的行程 中不间断地滑模 至罐顶 + 2 4 9 m ， 保 证 混凝土不出现任何冷缝。 同时， 在这个滑模过程中， 无粘结预 应力钢绞线安装、 钢筋安装、 预埋件安装、 混凝土浇筑、 滑模 工操作以及材料运输在滑模操作平台上同步进行， 对施工组 织管理是一个不小的考验。 2 。 3 施工难点的分析 该发酵罐在滑模施工过程中， 由于存在无粘结预应力钢 绞线( 后张法 ) ， 其难点主要表现以下几个方面： ( 1 )由于罐体滑模施工必须保证连续不能间断， 施工组 织管理难度大。在第三次滑模行程中 ，共要浇筑混凝土 1 6 7 第 2期 陈依伟、 胡秋生： 无粘结预应力混凝土发酵罐滑模施工新技术 2 2 0 1 0 6 7 0 m 。 、钢筋 1 9 0 t 一 预 埋件 6 9 t ，同时还 须按要求敷设 1 2 t 预应力钢绞线。这些工序全部在滑模操作平台上进行。 外部须保证混凝土、 钢筋、 钢绞线、 预埋件供应与运输和供电 系统不能间断。 因此， 工序间同步协调难度大， 滑模施工连续 性作业难度大。 ( 2 )由于存在后张拉预应力的张拉端， 异型平面结构滑 模精度难以控制； 在标高 + 3 1 5 m以上， 外罐壁有 4个突出 的扶壁柱作为预应力的张拉端。在第三次滑模行程前， 须在 空中改造滑模装置， 在滑模过程中， 需重点控制滑模装置精 度。 ( 3 )无粘结预应力钢绞线是采用后张拉方法， 钢绞线须 伸出张拉端， 张拉端处滑模装置需作特殊处理。 ( 4)结构的密闭性要求高，滑模混凝土质量要求相当 高。 ( 5 ) 预应 力钢绞线张 拉都在高 空进行 ， 张拉难度大 。 3 滑模装置的设计 根据发酵罐的结构特点 ， 我公司自行设计了一套滑模装 置。该装置主要由桁架、 操作平台、 液压提升系统 、 模板组 成。 3 1 液压提升系统 液压提升系统主要由液压提升千斤顶与支撑杆组成。 滑模设备的提升主要由千斤顶沿支撑杆提升。 发酵罐筒 壁支撑杆均采用 4 8 m mx 3 5 m m的钢管。第一批插入千 斤顶的支撑杆， 其长度有 4种， 按长度变化顺序排列。 千斤顶安装前要把行程帽、限位装置安装配套齐备， 油 路系统清洗干净， 主油管用无缝钢管制做。起重千斤顶为滚 珠式 G Y D 一 6 0型，液压控制台 H Y - 3 6 S型，油路系统主管为 1 6 m m钢编橡胶高压油管， 分油管为 8 m m钢编橡胶高 压油管。 液压控制台与电焊机对称设在平台的中间，液压组件、 油管、 千斤项组装前应清洗干净， 组装好的液压设备试验压 力达到 1 2 0 k g c m 。 方能使用，机油必须保持清洁无杂质， 用 过一次的要经过滤后方能使用， 严禁不同型号和优劣成份不 同的机油混合使 用。 3 2 模板 提升架的形式采用“ n” 字形 ， 立柱和横梁采用 1 4槽 钢，螺栓联接 ，根据计算及工程特点提升架布置间距为 1 4 7 m ，围圈 采 用 1 0槽 钢 接 头对 焊 ，外模 板 采 用 1 2 0 0 m m x 7 0 0 m m， 内模板采用 1 2 0 0 m m x 2 0 0 m m ， 模板 采用 U 型卡连接， 与围圈用圆 1 6 m m的挂钩螺栓联接。为了 减少滑升时模板与混凝土之间的摩阻力， 便于脱模 ， 模板在 安装时应形成上口小、 下 口大的倾斜度， 一般单面倾斜度为 0 2 ， 模板 1 、 2 高度处的净间距为结构截面的厚度。 3 3 围圈 围圈沿水平方向布置在模板背面上、 下各一道 ， 形成闭 1 6 8 合框 ， 用于固定模板并带动模板滑升。围圈主要承受模板传 来的侧压 力、 冲击 力、 摩 阻力及模板 与围圈 自重。上下 围圈 1 槽钢的距离为 5 7 0 c m， 上围圈距模板上口为 7 5 c m 。 3 4 桁架 桁架根椐圆型结构特点用槽钢和角钢两种材料分八种 规格制作 ， 桁架主梁间由角钢杆件联结。组装前根据图纸尺 寸清点好数量， 先安装上面横梁、 水平连接杆、 竖向连接杆、 下横梁， 安装完毕紧固所有的连接栓。 3 5 操作平台 操作平台由外三角架、 楞木和铺板组成。内平台采用桁 架， 主要材料为 1 0 、 6 3及 7 5 角钢 ； 由螺栓与提升架连 接， 下设内吊脚架 ， 在提升架内侧挂 1 4 m m辐射式拉杆与 中心盘相连， 以防止平台受力后提升架根部水平移位和筒壁 变形 ，用横向连接加固桁架，外平台采 用外挑三角架， 长 O 9 5 m ， 主要材料由7 角钢 ， 采用焊接， 由螺栓及 2 5 m m 的圆钢与提升架连接， 下设外吊脚架。内外侧防护栏杆采用 长 1 5 m 2 5 m m钢管 ， 中间穿 3根 1 2 m m的钢筋 ， 外加 防护网。 平台组装完成后， 需进行荷载试验， 观察各部位构件 受力情况是否符合要求， 试验荷载为计算荷载的 1 5 0 ， 分两 次进行：第一次试验是检验千斤顶和支承爬杆的承载性能 ， 试验荷载先加 1 0 0 ， 加荷载完成后， 将平台提升 l 2个行 程， 观察检查后， 再加 5 0 的荷载。 每次加荷时要认真检查支 承杆有无变形和失稳， 千斤项是否漏油等。第二次试压是体 验操作平台在非滑升状态，即在浇筑混凝土时的荷载试验 ， 先加 1 0 0 荷载 ， 观测检查结构挠度及构件节点情况， 然后再 加 5 0 的荷载，每次加载后应检查拉杆是否有过载变形， 并 检测围圈、 模板的组装有无变形。 滑模设备布置见图 3 。 图 3滑模设备平面布置 3 6 无粘结预应力张拉端部滑模装置的特殊设计 由于预应 力钢绞线张 拉端需要露出扶壁柱至少 4 0 c n l ， 所以在扶壁柱部分的模板不能完全封闭， 需要给预应力钢绞 线留出位置， 确保预应力钢绞线能够留出4 0 c m 。在施工过 程中， 既要保证预应力钢绞线能够露在扶壁柱外边又要保证 滑动模板不能跑浆， 无疑给整个模板的控制以及预应力钢绞 线的敷设带来了很大的难度。 为了确保预应力钢绞线能够露在扶壁柱外边 4 0 c m又 l礴蕊欧嘲蠢 湮 2 2 O 1 O 陈依伟 、 胡秋生： 无粘结预应力混凝土发酵罐滑模施工新技术 第 2期 不能使滑模设备的稳定性受影响， 我们从模板着手 ， 根据钢 绞线的宽度，在模板上加工出一条比钢绞线略宽一条缝， 即 缝宽 2 5 m m 。使滑模时敷设的钢绞线能够从整个部位穿出 来， 由于模板被开出一条从头至尾的缝， 给模板的稳定性受 到了一定的影响， 为了使模板的稳定性影响达到最小， 对开 口部位的模板采用了三角形加固， 这样对模板的稳定性基本 没有影响。 虽然对模板进行了修改， 但是留出的缝毕竟很小， 在预应力钢绞线敷设时还是有一定难度的， 根据这种特殊情 况， 在预应力钢绞线敷设的时候， 专门派一个人负责预应力 钢绞线端部的处理 ，使每一根钢绞线都能按照规范要求敷 设。并对这个部位的混凝土外观专门派一名泥工进行负责， 滑模时对这个部位进行检查， 发现问题及时处理， 滑模过后， 再对这个部位进行修补， 确保混凝土的外观及质量。 4 滑模施工 根据发酵罐结构特点和工期要求， 拟从基础顶标高采用 滑模施工工艺滑升。 在滑升至第二层底板采用空滑加固技术 措施， 即只绑钢筋不浇混凝土， 同时对支撑杆进行加固。 空滑 至第二层板上标高 + 4 7 m位置 ，土建支模施工罐操作层底 板。后继续滑升至罐顶标高 2 4 9 m处， 拆除滑模装置 ， 再施 工顶板。 4 1 施工前检查 ( 1 ) 基础中心点与设计坐标的位移1 5 m m 。 ( 2 )基础杯 口内径误差不大于内径的 1 ，且不大与 5 0 mm 。 ( 3 ) 液压控制台试运行， 使其正常。 ( 4)千斤顶空载爬行试验， 使其行程达到一致。 ( 5 )必须对油管、 针形阀进行耐油试验。 4 _ 2 滑模装置组装 安装提 升架安装 内外围 圈绑 扎 竖向钢筋 和提 升横梁以下的水平钢筋安装模板安装操作平台及 内 吊架 安 装 液压 提 升 系统检 查 、试 验插 入 支承 杆安装外吊架及安全网( 滑升 2m后) 。 4 3 滑升程序 滑升程序应分初升、 正常滑升和末升三个阶段 ， 进入正 常滑升后如停水停电或风力在六级以上等情况必须停滑。 4 3 1 初 滑升 初升时一般连续浇注 23个分层 ， 高 6 0 0 7 0 0 m m ， 当 混凝土强度达到初凝至终凝之间，即底层混凝土强度达到 0 3 0 3 5 M P a时， 即可进行试升工作。初升阶段的混凝土浇 铸工作应在 3 h内完成。 试升时应将模板升起 5 O m m ， 即提升千斤顶 1 2行程 ， 当混凝土出模后不塌落， 又不被模板带起时( 用手指按压可 见指痕 ， 砂浆又不粘手指) ， 即可进行初升。初升阶段一般一 次可提 升 2 0 0 3 0 0 m m 。 4 3 2 正常滑 每浇注一层混凝土， 提升模板一个浇注层高度， 依次连 续浇注， 连续提升。 采用间歇提升制，提升速度大于 1 0 0 m m h 。正常气温 下， 每次提升的时间， 应控制在 1 h左右 ， 当天气炎热或某种 原因混凝土浇注一圈时间较长时，应每隔 2 0 3 0 m i n开动 一 次控制台， 提升 1 2个行程。 4 3 3 停滑方法 在最后一层混凝土浇铸后 4 h内， 每隔半小时应提升一 次 ， 直到模板与混凝土不再粘结为止。 4 4钢筋及预应力钢绞线的安装 钢筋施工应按照规范及图纸施工， 绑扎钢筋速度应满足 滑模提升速度的要求， 至少组织两班工人轮流进行钢筋的绑 扎。 ( 1 ) 钢筋 长度 ： 水平 筋 9 m， 竖 向筋 6 m 。 ( 2 )钢筋接头： 同一截面内接头数量， 绑扎时钢筋总 数的 2 5 ， 焊接时钢筋总数的 5 0 。 ( 3 )钢筋定位： 按设计要求一般用“ S ” 形钢筋定位。 ( 4) 支承杆 ： 罐壁的支撑杆采用圆 4 8 m m X 3 0 m m的 钢管。 第一批插入千斤顶的支撑杆， 其长度有 4种， 按长度变 化顺序排列 ， 根据滑模组装部位基础情况， 下端宜垫小钢板。 在支撑杆焊接时应焊牢、 磨光。 如有油污应及时清除干净。 如 在滑升过程 中出现失稳、 弯 曲等情况 ， 要检明原因， 及时处 理。 4 5 混凝土施工 罐体设计强度为 C 4 0 ，罐体高度 2 7 3 3 m，混凝土量为 6 7 0 m 3 。为了解决滑模时现场垂直运输紧张的问题 ，采用 4 8 m汽车式混凝土输送泵进行混凝土的垂直运输，塔式起 重机只作为钢筋、 铁件和辅助用具的垂直运输工具。 ( 1 )混凝土的配合比要求 泵送混凝土塌落度应尽量控制在 1 4 1 6 c m ， 初凝时间 控制在 2 h左右， 终凝时间控制在 6 h左右， 可防止粘模 ， 利 于滑升。砂含泥量小于 3 名 ， 石料含泥量小于 1 o ( 2 )应以混凝土出模强度作为浇筑混凝土和滑升速度 的依据， 每天滑升高度应大于 3 O m ， 每小时应大于 0 1 m ， 因筒壁为高耸构筑物 ， 出模强度在 O 3 O 3 5 M P a 为宜。 ( 3) 必须分层均匀按顺逆时针交替交圈浇筑 ， 每层在同 一 水平面上。 ( 4)每层浇筑厚度一般为 2 0 0 3 0 0 m m ， 各层间隔时间 应不大于混凝土的初凝时间( 相当于混凝土达 0 3 5 k N c m贯 入阻力值 ) 。 当间隔时间超过时， 对接茬处应按施工缝的要求 处理。 ( 5 )混凝土振捣时， 振捣器不得直接触及支承杆、 钢筋 和模板 ，振捣器应插入前一层混凝土内，但深度不宜超过 5 O m m， 在模板滑升的过程中， 不得振捣混凝土。 ( 6 ) 混凝土出模时应及时修饰 ， 表面不平时用方木拍实 刮平， 用抹子压光抹平。对于拉裂和塌落及保护层脱落等问 1 6 9 第2期 陈依伟、 胡秋生： 无粘结预应力混凝土发酵罐滑模施工新技术 2 2 0 1 O 题， 搓抹人员应在混凝土尚未凝固前及时修补。 ( 7 )混凝土养护： 簿壁仓体高空养护以往均采用挂草袋 浇水养护法， 既费工又费力， 且浇水时容易在仓体表面形成 水痕， 影响美观， 因此选用H S一 4混凝土养护喷涂法。该剂 是以有机物为主， 复合其它无机硅酸盐配制而成， 不燃、 不腐 蚀。当养护液喷洒在混凝土表面时， 氢氧化钙与养护液中的 硅酸盐作 用生成硅酸钙和氢氧化 物 ， 硅酸盐是不溶物 ， 能封 闭混凝土表面的缝隙， 并生成一种坚实的簿膜， 阻止了混凝 土中自由水过早的蒸发并能有效地防止温差裂纹。 待混凝土 表面成型抹面、 拉毛， 表面无水渍后( 混凝土初凝之后) ， 安排 专人用高压喷雾器将养护剂喷洒在混凝土表面， 喷头距混凝 土表面 3 0 c m左右， 喷洒时工作人员站在上风， 按顺序逐行 喷洒向前推进。首次使用时可考虑到操作工人不熟练， 避免 漏喷， 可喷两次( 间隔时间约为 1 - 2 h ， 横竖各一次) ， 熟练后 可 改喷一次 4 6 预留孔洞及预埋件的施工 采用直接埋入法门、 窗、 洞口胎模宽度应小于滑升模板上 口宽度 1 0 m m， 并与结构钢筋固定牢靠。 4 7 施工允许偏差及水平、 垂直度控制与纠偏方法 4 7 1垂直度控制及纠偏 滑模设备垂直度测量采用 4 5 k g 铅坠对发酵罐基础底 板上的中心轴线任何一个在罐壁外侧点并配合经纬仪测 量， 每 5 0 0 m m检查一次 ， 经纬仪每 5 m测量一次 ， 垂直度偏 差控制在 5 m m以 内， 如 大于 5 m m应及 时纠偏 ， 纠偏采 用以 两种方法 ： 倾斜平台法： 用导向杆强制回复法。 纠偏速度需缓慢进行， 操作平台不能倾斜过大， 应控制 在 1 以内， 过大将导致拉裂罐壁， 因此必须经常检查及时纠 偏 。 允许偏 差见表 1 。 表 1允许偏差 项 目 允许偏差( 单位： r m ) 直 径 不 大 于 1 ， 且 不 大 于 4 O 壁厚 +1 0 一 5 扭转 任意 3 m 高上的相对扭转值 不大于 4 O 垂直度 不大于 1 ， 且不 大于 5 0 标 高 3 O 预 埋件 位 置 2 0 预埋钢筋及 门窗预埋位置 1 5 4 7 2 水 平控 制及 纠偏 采用限位卡加筒形套控制法， 在提升架上方的支承杆上 设置限位卡， 距离以一个提升高度或一次控制高度为准， 一般 为 3 0 0 m m左右， 在千斤顶上方设筒形套， 使所有千斤顶行程 一 致。 纠偏一般采用 以下三种方法 ： ( 1 ) 操作平台倾斜法： 一次抬高量2个千斤顶行程。 1 7 0 ( 2 )调整操作平台荷载纠偏法： 在爬升较快时千斤顶 部位加荷 ， 压低其行程， 使平台逐渐恢复原位。 ( 3 )支承杆导向纠偏法： 当用上述两种方法仍不能达 到目的时， 可采用此法继续纠偏。在提升架千斤顶横梁的 偏移一侧加垫挈型钢垫， 人为造成千斤顶倾斜。切断支承 杆重新插入钢靴 ， 把钢靴有意地反向偏位 ， 造成反向倾斜 ， 由 于支承 杆的导向关系 ， 带动提升架上升达到纠偏 的 目的。 4 8 无粘结预应力筋的施工 张拉的控制采用以张拉力为主、 伸长值校验的方法。初 应力时量取千斤顶活塞的伸长量 L ， 张拉达 1 0 3 q 时再量 取千斤顶活塞的伸长量 L ， ，二者之差为钢束的实际伸长量。 实际伸长量与理论伸长量的差，与理论伸长量相比不应超 过 6 茗， 否则应 停机检查原 因 ， 予以调整后方可张 拉 ， 必 要 时应采取相应措施进行处 理。 张拉后应立即对无粘结筋进行封端保护。 ( 1 )用手提砂轮割机切除多余应力筋，锚具外露长度 2 03 O m m： ( 2 )锚具外涂专用防腐润滑脂并罩上封端保护帽； ( 3 )用C 4 0细石混凝土对张拉端锚具进行封裹。 5 结语 ( 1 ) 发酵罐施工结束后 ， 经 质检人员和监理现场实测实 量， 发酵罐的质量全部合格 ， 其中直径偏差最大为 1 0 m m， 低 于规范规定的 2 O m m ， 罐体混凝土观感 良好， 并且经受了高 强度的水压试验。 ( 2)由于项目部组织协调得力， 在短短的一周时间内完 成了直径为 1 7 2 m 、 2 0 m行程的罐壁， 为后序工程开工创造 了有利条件， 缓解了施工场地紧张和工序交叉的矛盾。 ( 3 )自主设计组装了无粘结预应力发酵罐滑模装置， 形 成了“ 无粘结预应力混凝土发酵罐滑模施工新技术” 的施工 新工艺， 具有施工效率高、 施工成本低等特点， 并且滑模装置 可 以重复使 用。 ( 4 ) 通过实践应用无粘结预应力混凝土发酵罐滑模施工 新技术， 成功解决了高大筒仓滑模施工和无粘结预应力施工 之间的矛盾， 为以后类似工程提供了借鉴经验。该项施工技 术具有施工设备简单、 占地面积小、 施工速度快、 质量有保障 等特点， 适用于采用滑模施工同时又设有无粘结预应力的混 凝土构筑物 中。 ( 5 )普陀区垃圾处理的环保项目， 是国内生活垃圾首次 采用生物消化技术处理。如果该项目的成功投产， 将在国内 大 中城市推 广类似项 目， 因此 ， 此 项施 工新技术 将有广泛 的 推广应用价值。 参考文献 1 G B 5 0 2 0 4 2 0 o 2 混凝土结构工程施工质量验收规范 2 1 G B J 1 1 3 8 7 液压 滑动模板施 工技 术规 范