雙層框架型清水混凝土設備基礎施工技術

浙江省二建建設集團有限公司 寧波 315000

1 工程概況

1.1 設計概況

重油加工結構調(diào)整改造項目位于寧波鎮(zhèn)海區(qū)蛟川街道中石化鎮(zhèn)海煉化區(qū)域內(nèi)，共包括3 個裝置項目：210萬 t/a延遲焦化裝置、焦化氣體回收裝置和相關系統(tǒng)配套設施，總占地面積約61 600 m2。焦炭塔位于210萬 t/a延遲焦化裝置內(nèi)，焦炭塔框架設計共分2 層，基礎、首層、2層平臺厚度分別為2 500 mm、200 mm和2 500 mm，頂板標高分別為－2.00 m、+18.00 m和+25.65 m；基礎為滿堂結構、首層平臺為梁板式結構，2層為大體積混凝土平臺，即（暗梁）板式結構，平面尺寸16 m×29.5 m；框架平面由6 根大截面超高清水混凝土框架柱（規(guī)格為：2 500 mm×2 500 mm）構成，分南北向A-B軸，東西向1-2-3軸布置；該設備基礎混凝土強度等級為C35，基礎底板下樁基采用TZHb-Z￠S-2221C，計222 根。2層平臺上安裝的Ⅲ類壓力容器為焦炭塔（V-001），容器凈重約580 t。

1.2 工程難點分析

（a）重油加工結構調(diào)整改造工程，系2013年寧波市重點工程項目，也是中石化的重點項目，業(yè)主對該工程質(zhì)量要求非常高，施工場地小、工期緊。

（b）焦炭塔工程的土建混凝土結構屬 “三超”（即超高、超截面、超荷載）設計，其混凝土框架柱截面達到了2 500 mm×2 500 mm，一層柱高15 m，施工難度大，如何保證超高大截面清水柱及其超厚混凝土平臺的質(zhì)量與安全是該項目施工控制的重點內(nèi)容。

（c）該雙層框架型清水混凝土超高設備基礎的底板和2層頂板混凝土結構厚度大（達2 500 mm），屬大體積混凝土，需按大體積混凝土結構相關要求組織施工。

（d）設備基礎的清水混凝土需一次澆注成型，直接由結構主體混凝土本身的肌理、質(zhì)感和精心設計施工的禪縫和對拉螺栓孔等組合而形成的一種自然狀態(tài)裝飾面。

2 施工方案[1-3]

2.1 方案制定需考慮的因素

（a）為求達到建筑結構與外觀裝飾藝術統(tǒng)一的建造技術，由模板拼縫形成的禪縫，必須綜合考慮模板的規(guī)格、施工安排、飾面效果等，模板拼縫不嚴密、模板側(cè)邊不平整、 相鄰模板厚度不一致等問題都會造成拼接縫處漏漿或錯臺，從而影響禪縫觀感質(zhì)量。

（b）為有效控制截面尺寸，采用對拉螺栓加固，穿柱（或梁）套筒要加定位堵頭以保證穿墻孔眼的位置嚴密、防止漏漿，又要排布整齊，考慮其外觀效果。

（c）為保證清水混凝土表面平整光滑，色澤均勻，棱角分明等表面觀感一致，質(zhì)感自然的效果，整個設備基礎施工中水泥應為同一廠家、同一品種、同一強度等級、同一批號，才能保證混凝土最終美觀度。

（d）施工安全方面必須按規(guī)定設計和編制雙層框架型清水混凝土設備基礎專項施工方案。

2.2 制定專項方案

制定雙層框架型清水混凝土設備基礎的專項施工方案：擬為焦炭塔框架梁、柱專門定制一套定型組合鋼模，配套高強度螺栓、槽鋼加固以提高混凝土表面成型質(zhì)量，滿足焦炭塔結構的混凝土工程達到清水混凝土的要求；為防大截面柱在設備安裝過程中發(fā)生碰撞導致缺棱掉角現(xiàn)象，擬在柱的四角預埋150 mm×12 mm角鋼進行護角；對于基礎底板及2層平臺超層厚結構施工時須按大體積混凝土施工要求采取如電子測溫及保溫等相關措施；項目的支撐體系須經(jīng)專門設計與計算，確保支撐體系的整體剛度與穩(wěn)定性；專項施工方案須經(jīng)專家認證后方可付諸實施。

3 工程實施[4-8]

3.1 工藝流程

編制專項施工方案→專家認證（通過后）→基礎扎筋及預埋件、支模、隱檢、澆筑混凝土、養(yǎng)護→搭設（1層）專門支撐體系及外腳手架（同步跟上）→分段綁扎（1層）柱筋、隱檢、包模、澆筑混凝土→（1層）平臺、梁底模、扎筋、澆筑平臺混凝土、養(yǎng)護→搭設（2層）支撐體系→分段綁扎（2層）柱筋、隱檢、支模、澆筑混凝土→支（2層）大體積混凝土平臺及梁模、扎筋、預埋件、隱檢、澆筑混凝土、養(yǎng)護等

3.2 操作要點

3.2.1 測量放線

（a）基礎的定位及放線，利用全站儀進行。

（b）模板測設采用經(jīng)緯儀和傳統(tǒng)的線錘相結合的控制辦法，即柱模板安裝前，柱腳四周以1∶2水泥砂漿找平，彈出縱橫雙向通軸線，并彈出每個柱腳位置縱向和橫向軸線及柱腳平面中心線。

3.2.2 鋼筋綁扎

柱筋為每邊2 排20 根Φ32 mm（三級鋼）鋼筋，2層平臺暗梁筋（三級鋼）上排84 根Φ28 mm鋼筋，下排158 根Φ28 mm鋼筋等豎向及水平連接，采用大直徑鋼筋直螺紋套筒連接技術，其接頭位置需錯開，即同一截面的鋼筋接頭面積應小于該截面總面積的50%。

3.2.3 支模工程

（a）超高大截面柱支模工作1層分3 次進行，2層則2次到頂完成。

（b）為滿足焦炭塔結構的混凝土工程達到清水混凝土的要求，在焦炭塔鋼制定型柱模用厚3 mm鋼板，背立面縱向及四周采取間距400 mm的70 mm×70 mm×8 mm角鋼加固；焦炭塔柱模水平方向四周則用22#槽鋼作圍檁加固，22#槽鋼168 根，每根長3 140 mm；每根開4Φ25 mm孔，用4 根Φ22 mm對拉螺桿拉支，共計336 根，每根長3 200 mm，方墊片80 mm×80 mm×10 mm，計1 300 塊；焦炭塔鋼制定型柱模上下節(jié)之間則用70 mm×70 mm×8 mm角鐵及Φ12 mm螺栓連接與加固。

（c）垂直度應用經(jīng)緯儀校核；平整度則在設備基礎四周外沿拉通線校正，柱模用22#槽鋼作圍檁環(huán)箍；施工縫（留設部位須與混凝土表面禪縫相吻合）部位模板則用角鋼加強，螺栓固定，保證不發(fā)生位移。

（d）支撐體系主要參數(shù)：主材為Φ48 mm×3.6 mm鋼管，縱橫立桿間距450 mm上下層對齊，步距為1 500 mm；垂直剪刀撐長、短向分別設8 道和5 道；水平剪刀撐首層與2層分別設4 道和2 道。支撐體系需經(jīng)專項驗收合格后方可進入下道工序；同時，指定專人做好對支撐體系在平臺混凝土澆筑過程的變形監(jiān)測工作。

（e）高大支模架的拆除，要求第1層支承架的拆除須等其上層（第2層）平臺混凝土達到設計強度70%后方可進行，且拆除順序嚴格按專項方案要求執(zhí)行。

（f）考慮到設備安裝時容易發(fā)生對混凝土柱角的碰撞而導致缺棱掉角，影響外觀質(zhì)量，特采取對焦炭塔框架柱預埋角鐵（用Φ8 mm螺絲固定在鋼模上）的措施，以保護成品。

3.2.4 混凝土澆筑

（a）超高大截面柱采用C35預拌混凝土，坍落度14 cm±3 cm，水灰比0.5左右，水泥選用強度42.5級的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥，每立方米水泥用量為285 kg；石子采用5～15 mm及5～25 mm連續(xù)級配各半，砂子用細度模數(shù)＞2.6的天然河砂。為保證混凝土在鋼筋密集部位的密實及減少混凝土水化熱，摻用合適的減水劑和優(yōu)質(zhì)粉煤灰，控制混凝土入模溫度不大于30 °C。

（b）大截面柱分層澆筑，每層高度控制在0.5 m左右；振搗時每柱采用2 根Φ70 mm、長8 m高頻軟管振動棒，垂直插入，快插慢拔，逐點移動，不得漏振。（汽車）泵送布料管直接伸入柱中以減少布料高度，減少混凝土的離析，保證落料質(zhì)量均勻。運用二次振搗施工工藝，以消除混凝土結構內(nèi)部因骨料下沉而導致的空隙及表面氣泡，從而提高混凝土墻體的密實度及抗裂、抗?jié)B性能。

（c）對于基礎底板及2層平臺的大體積混凝土施工時，在平面長度方向兩側(cè)各1/3部位中間每隔5 m分別設（上、中、下）共12 個電子測溫點，及時掌握混凝土內(nèi)部的溫度變化情況并調(diào)整混凝土表面的保溫措施，確保混凝土內(nèi)外溫差不大于25 K。

（d）由于大截面柱四角有預埋角鐵，應特別注意這些部位混凝土振搗密實，以保證混凝土表面觀感質(zhì)量。

（e）混凝土澆筑后柱子帶模養(yǎng)護5～7 d（含平臺梁側(cè)模）后方可拆模，并指定專人負責對超高框架柱體包膜養(yǎng)護、平臺及基礎澆水養(yǎng)護工作并做好記錄，養(yǎng)護時間不少于2 周（即14 d）。

3.2.5 梁、柱面對拉螺栓孔的封堵

對于梁、柱對拉螺栓孔的封堵，先用木塞敲入孔內(nèi)60～80 mm深處，灑水潤濕然后用摻有外加劑和摻合料的補償收縮（干性）水泥砂漿向孔里灌漿，用平頭鋼筋搗實；要求孔眼平整，封堵水泥砂漿應限位在凹進墻面2 mm處，砂漿的顏色與清水飾面混凝土顏色接近；砂漿終凝后噴水養(yǎng)護7 d。

4 結語

焦炭塔框架施工完成后，經(jīng)檢查，控制要點平均合格率達到98.6% 。整個雙層框架型清水混凝土設備基礎混凝土外觀感質(zhì)量光滑、平整、色澤均勻，達到了清水混凝土的相關要求，為類似的項目提供了可資借鑒的經(jīng)驗。