滑模施工工藝在筒倉結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用——以華能銅川電廠項(xiàng)目為例

郭宏星GUO Hong-xing

（西北電力建設(shè)第四工程公司，西安 710038）

（Energy China NEPCC4，Xi'an 710038，China）

1 工程概況

華能銅川電廠2*600MW項(xiàng)目備煤筒倉工程為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由四個(gè)筒倉組成，單個(gè)筒倉儲(chǔ)煤量為八千噸。筒倉基礎(chǔ)為大體積混凝土筏板基礎(chǔ)，直徑21米，厚1.8米（從-3.1米～-1.2米）。從標(biāo)高-1.2米～39.6米為外筒壁，壁厚350mm，直徑20米。每個(gè)筒內(nèi)側(cè)有壁厚為200mm，高13米的混凝土內(nèi)筒及煤斗梁柱支撐筒倉底部呈兩個(gè)煤斗狀。筒倉頂為倒錐平臺(tái)形，筒頂平臺(tái)以上為通長連體框架結(jié)構(gòu)，局部為3層框架頂標(biāo)高為58米。

圖1

2 該筒倉工程滑升前期準(zhǔn)備以及滑模裝置如何組裝

2.1 該筒倉工程滑升前期準(zhǔn)備

2.1.1 按擬定的施工方案準(zhǔn)備相關(guān)材料和機(jī)具。①模板規(guī)格：使用高度為1.2米，寬度為10cm～25cm的普通定型鋼模板。②圍檁要求：必須使振動(dòng)泵的沖擊力和傳遞混凝土側(cè)壓力側(cè)向荷載，保證其模板結(jié)構(gòu)為圓形平面形狀，內(nèi)外分別用三道10#槽鋼焊接固定，將模板與提升架連成整體。③提升架：提升架規(guī)格為1400×2400mm。用普通鋼管、10#槽鋼制作。④操作平臺(tái)：均采用剛性滑模操作平臺(tái)。用鋼管、扣件、木方、木板等搭設(shè)。⑤支撐體系：用普通鋼管搭設(shè)。

2.1.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選用。①千斤頂：使用GYD60滾珠型，每榀提升架設(shè)置一只，隨升井架、鋼梁處布置兩只，一次行程為25mm，額定頂推力60KN，施工設(shè)計(jì)取其50%，即30KN。②支承桿：選用φ48×3.5mm普通鋼管，要求焊接接頭錯(cuò)開率為25%，并且用手提磨光機(jī)打磨。③液壓動(dòng)力：控制臺(tái)為YHJ－56型，油壓機(jī)試驗(yàn)壓力為12Mpa，施工中油壓控制在8Mpa，使用φ16、φ8鋼絲編織高壓軟管與各種分油器組成并聯(lián)平行分支式液壓油路系統(tǒng)，布管時(shí)盡可能使油路長短相近。

2.1.3 液壓千斤頂行程試驗(yàn)及調(diào)整。為保證滑模的同步性，調(diào)整各千斤頂行程，使其在相同荷載作用下行程差≤5mm。通過對(duì)所有千斤頂測(cè)試及調(diào)整，使每個(gè)千斤頂?shù)男谐谭弦?guī)范要求。

2.2 滑模裝置如何組裝 該系統(tǒng)由模板、內(nèi)外圍檁、各向支撐、提升架及附屬構(gòu)配件組成。組裝順序是：1基礎(chǔ)面放線→2豎立提升架→3綁扎1.2m高環(huán)筋→4調(diào)節(jié)鋼管→5內(nèi)外圍檁→6內(nèi)外模板→7安裝滑模環(huán)形平臺(tái)（先內(nèi)后外，先上后下）→8平臺(tái)外挑隨升井架→9平臺(tái)格柵及面板→10液壓系統(tǒng)→11調(diào)試→12插入支承桿→13全面檢查→14試滑升→15正式滑升→16吊腳手及安全網(wǎng)→17繼續(xù)滑升。

圖2

①提升架立柱規(guī)格為2400*200mm，使用φ48*3.5mm普通型鋼管，按照方案要求的規(guī)格焊接成格構(gòu)式構(gòu)件，上橫梁是普通鋼管，下橫梁為雙拼10#槽鋼，立柱與橫梁螺栓相連。在提升架就位時(shí)，應(yīng)徑向?qū)?zhǔn)中心，下橫梁上表面應(yīng)在同一水平面上，提升架之間用短鋼管相互連成一體。

②綁扎模板范圍內(nèi)的豎向、水平鋼筋，接頭按圖紙要求錯(cuò)開。組裝內(nèi)外模板時(shí)，不僅要考慮幾何尺寸，還要確保模板錐度。其中，內(nèi)模錐度為2%～5%，外?？紤]到變形因素，保持豎直即可。模板使用回形卡互拼（每條拼縫不少于3個(gè)）。在模板上端第二孔、下端第一孔分別設(shè)雙鋼管圍檁，以管卡勾頭拉結(jié)模板（每條拼縫不少于2個(gè)），圍檁調(diào)節(jié)鋼管與提升架立柱的連接。

③剛性滑模平臺(tái)用鋼管扣件搭設(shè)雙向，間距1000mm的滿桁架，支承在平臺(tái)圍檁上，平臺(tái)圍檁支承于提升架上，形成空間網(wǎng)架自平衡承力系統(tǒng)，桁架上按照設(shè)計(jì)規(guī)格綁扎木方，鋪設(shè)木板或多層膠合板（木板接縫2～3mm）形成操作平臺(tái)。這種操作平臺(tái)剛度大，施工效率高，取材方便，容易加工制作。

④液壓提升系統(tǒng)是承擔(dān)全部滑模裝置自重、施工荷載和模板與混凝土間摩擦力并使其向上提升的動(dòng)力裝置，由支承桿，千斤頂、液壓控制柜和油路等組成。

⑤內(nèi)外吊腳手架待滑升到一定高度時(shí)組裝。在調(diào)節(jié)鋼管及提升架立柱上，下掛吊腳手架，上鋪腳手板，用于檢查砼的出模強(qiáng)度，處理滑升過程中的質(zhì)量缺陷，滑模后倉壁修整，清理出預(yù)埋件，原漿抹光，庫壁內(nèi)粉。掛腳手用鋼管扣件搭設(shè)，高度從模板下口往下1.8m，掛腳手外側(cè)用鋼管連成圍圈，增加其穩(wěn)定性，并在側(cè)面及底部滿掛安全網(wǎng)、外側(cè)三道鋼筋圍護(hù)以保證安全。

3 施工工藝流程

3.1 混凝土施工 混凝土采用現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一規(guī)定使用的商品混凝土，距離澆筑現(xiàn)場(chǎng)1.5公里，罐車運(yùn)輸，泵車澆筑入模。20米以下采取汽車泵直接澆筑入模，20米以上采取汽車泵與拖式泵穿插使用配合入模。振搗手隨著入模跟進(jìn)振搗。砼澆灌時(shí)遵循連續(xù)交圈、變換方向的原則，以減小庫壁扭轉(zhuǎn)、傾斜的可能性。砼振搗時(shí)插入下層砼不大于5cm，以消除兩層之間的接縫，嚴(yán)禁插入過深，并注意盡量避免觸及模板、支撐桿等，防止庫壁掛漿嚴(yán)重。

3.2 鋼筋工程施工 鋼筋采用綁扎搭接，豎向鋼筋搭接長度大于40d，環(huán)向水平鋼筋搭接長度大于50d（原設(shè)計(jì)為焊接連接，由于焊接工序占用時(shí)間長，從時(shí)間上不能滿足滑模工藝要求，經(jīng)與設(shè)計(jì)院協(xié)商改為綁扎連接），鋼筋按25%接頭率錯(cuò)頭，倉壁鋼筋邊滑邊綁，與砼澆筑交錯(cuò)穿插進(jìn)行，鋼筋保護(hù)層和位置通過設(shè)置在提升架下橫梁上的鋼筋限位卡來保證。

3.3 滑升工程施工

3.3.1 初升：模板的初次滑升，應(yīng)在澆筑高度達(dá)900mm左右及開始澆筑4～6小時(shí)后進(jìn)行。在滑升之前，務(wù)必先進(jìn)行試滑升，試滑升時(shí)，需將將所以的千斤頂同時(shí)升起3至5cm，這時(shí)候觀察砼的出模強(qiáng)度，出模砼指按，有微痕為宜，達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求即可將模板滑升到30cm高。同時(shí)要對(duì)全部提升設(shè)備和模板系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查、修整后，可轉(zhuǎn)入正?；?。

3.3.2 正常滑升：在初滑以后，就可按計(jì)劃正常分層澆筑砼，分層滑升。正常滑升時(shí)，兩次滑升之間一般要有1.5h左右的時(shí)間間隔，每個(gè)澆筑層的控制澆筑高度為30cm。

3.3.3 末升：在模板滑升到距頂1m左右時(shí)，即應(yīng)放慢滑升速度，同時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確的抄平和找正工作。整個(gè)模板的抄平、找正，應(yīng)在滑升到距頂標(biāo)高最后一層以前做好，以便頂部砼均勻地交圈，保證頂部標(biāo)高的精確度。

3.3.4 在砼全部澆筑完成后，要及時(shí)卸去平臺(tái)上所能卸去的荷載，并按正?；龝r(shí)間繼續(xù)提升模板。支撐桿之間以弧形鋼管連結(jié)加固。模板下口滑出庫壁時(shí)停止滑升。最終按照油管→千斤頂→液壓控制臺(tái)→外吊架→內(nèi)平臺(tái)→桁架梁→“開”字架→內(nèi)、外模板的順序拆除滑模裝置。

圖3

圖4

圖5

圖6

4 滑模提升和移動(dòng)過程中的一些技術(shù)要點(diǎn)

①滑模初次滑動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)的間距切忌太大，否則容易造成脫模等安全事故的發(fā)生；②先進(jìn)行緩慢的移動(dòng)，用來確定出滑模運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和速度的要求，是實(shí)現(xiàn)快速作業(yè)的前提條件；③準(zhǔn)確把握滑行時(shí)間和速度以后，將每層混凝土的澆筑高度為20cm～30cm之間，確?；炷琳駬v和澆筑的質(zhì)量；④在滑模連續(xù)操作過程中，必須對(duì)鋼筋的制作安裝進(jìn)行合理的安排。因?yàn)榛５氖┕み^程具有連續(xù)性，其鋼筋的安裝量非常大，不能因?yàn)殇摻畎惭b不及時(shí)而影響滑模施工的進(jìn)度；⑤在滑模的施工過程中，因?yàn)榛＞哂幸苿?dòng)行，容易出現(xiàn)位置的偏差，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行糾正，嚴(yán)防施工安全事故的發(fā)生。

圖7

5 質(zhì)量控制及滑模糾偏糾扭措施

5.1 糾偏糾扭前期準(zhǔn)備 組裝時(shí)，在庫外側(cè)軸線上對(duì)稱方向一圈掛設(shè)四個(gè)15kg大線墜，滑升60cm后在承臺(tái)面相應(yīng)位置做出對(duì)中標(biāo)志，滑升時(shí)，每90cm檢驗(yàn)一次對(duì)中標(biāo)志偏移值，糾偏糾扭時(shí)每30cm檢驗(yàn)一次，由專人負(fù)責(zé)做好記錄。

5.2 糾偏糾扭預(yù)防控制方法 ①在支承桿上每30cm劃線、抄平，用限位器按支承桿上的水平線控制整個(gè)平臺(tái)水平上升，進(jìn)而保證結(jié)構(gòu)豎直。②砼澆筑要遵循“分層交圈、變換方向”的原則。分層交圈即按每30cm分層閉合澆筑，以防止出模砼強(qiáng)度、摩阻力差異大，導(dǎo)致平臺(tái)不能水平上升；變換方向即各分層砼應(yīng)按順時(shí)針、逆時(shí)針變換循環(huán)澆筑，以免模板長期受到同方向的作用力而發(fā)生扭轉(zhuǎn)。另外，平臺(tái)上堆載應(yīng)均勻、分散。③采用傾斜平臺(tái)法糾偏，若發(fā)現(xiàn)垂直度偏差超過10mm時(shí)，可以把平臺(tái)反向傾斜5～10cm，利用傾斜提升達(dá)到糾偏的目的。④當(dāng)發(fā)現(xiàn)平臺(tái)扭轉(zhuǎn)時(shí)，按扭轉(zhuǎn)反方向，沿庫壁6個(gè)位置用鋼筋斜向焊于庫壁豎筋于提升架下橫梁上，通過滑升時(shí)鋼筋收緊產(chǎn)生的反向扭力進(jìn)行糾扭。⑤糾偏糾扭以循勤糾正、小幅度糾正為原則；觀測(cè)得到的偏移值要結(jié)合沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)加以分析。

6 從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面來比較滑模工藝與其他施工工藝

上面主要介紹了滑模施工的具體施工工藝及技術(shù)質(zhì)量控制措施。針對(duì)備煤筒倉結(jié)構(gòu)工程，本文具體選三種施工方案，從施工工期、質(zhì)量安全及經(jīng)濟(jì)效益等方面分別進(jìn)行分析論證。

6.1 工藝簡(jiǎn)單介紹

工藝一：滑模施工（上面已詳細(xì)說明）。

工藝二：常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)施工：內(nèi)外側(cè)搭設(shè)雙排腳手架，翻模施工，類似于以往煙囪組裝層以下施工或灰?guī)焓┕ぁ?/p>

工藝三：三腳架體系施工：類似于以往冷卻塔施工。

6.2 三種工藝施工工期分析比較

工藝一：滑模施工正常情況下每天平均施工約為2.5米～3米，且兩個(gè)筒倉一起用一整套液壓泵控制同時(shí)滑升，滑升時(shí)間約為15天，加上系統(tǒng)組裝及系統(tǒng)拆除各按一周考慮，合計(jì)施工周期約為30天。

工藝二：用常規(guī)翻模施工工藝，根據(jù)以往類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，直徑20米，高度約40米，壁厚350mm的兩個(gè)筒倉筒壁施工按照三天一節(jié)（鋼模板用煙囪施工用標(biāo)準(zhǔn)模板一節(jié)按1.5米計(jì)算），平均每天0.5米，正常情況下施工周期約為80天。

工藝三：三腳架施工就按照以往冷卻塔施工速度，兩個(gè)筒倉同時(shí)施工平均每天一節(jié)（模板用以往冷卻塔施工用模板一節(jié)按1.3米計(jì)算），平均每天1.3米，正常情況下施工時(shí)間約為31天，加上系統(tǒng)組裝及系統(tǒng)拆除各按一周考慮，合計(jì)施工周期約為45天。

6.3 三種工藝施工質(zhì)量分析比較

從施工質(zhì)量角度分析比較，首先，無論是工藝二（常規(guī)翻模施工）及工藝三（三腳架體系），混凝土均為翻模施工，環(huán)向施工縫及豎向拼縫較明顯。第二，工藝二及工藝三均需要三層模板進(jìn)行翻模，全部靠人工操作，模板來回翻倒碰撞，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，且周轉(zhuǎn)次數(shù)多會(huì)對(duì)模板造成損壞，若不及時(shí)維修必將影響到混凝土外觀質(zhì)量。但是如果采用工藝一滑模施工，模板只需要支設(shè)一次，且平臺(tái)體系理論上是剛性體系，不僅對(duì)圓形結(jié)構(gòu)的圓弧度控制能得到有效保證，不用反復(fù)調(diào)整半徑，而且混凝土的連續(xù)性比一般的施工方法要好得多，機(jī)械化程度高，雖然剛出模后混凝土外觀質(zhì)量略差，但及時(shí)修補(bǔ)收面后表面效果明血較好，連續(xù)成型沒有環(huán)向施工縫，也沒有環(huán)向及豎向模板間拼縫的痕跡?；炷恋拿軐?shí)度、光潔度較好，沒有裂縫、材料的損耗比較小。

6.4 三種工藝施工安全分析比較

從安全角度分析比較，首先，工藝一滑模體系與工藝三三腳架體系略同，都是在隨升平臺(tái)及吊架上操作，但不同的是，工藝一滑模施工平臺(tái)體系從一開始組裝好后過程中一直處于整體穩(wěn)定，不反復(fù)拆除修復(fù)。工藝三三腳架體系施工平臺(tái)體系在每次翻模過程中反復(fù)拆除向上組裝，包括平臺(tái)板及維護(hù)欄桿均需要很頻繁的拆除、移動(dòng)、翻倒，造成不安全隱患大大增加。工藝二常規(guī)翻模施工內(nèi)外側(cè)搭設(shè)腳手架同樣每次腳手架的升高搭設(shè)，腳手板的挪動(dòng)較頻繁，安全隱患更大。第二，從上面比較分析的施工工期上可以看出，工藝二常規(guī)翻模施工工期最長，工藝一滑模體系施工周期最短，施工工期短，安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)比例也較小。

6.5 三種工藝施工投資費(fèi)用分析比較

首先，從勞動(dòng)力用工情況進(jìn)行分析比較，綜合三種工藝各自所需要施工的總周期與平均用工，算出總工日數(shù)來進(jìn)行比較。以同時(shí)施工兩個(gè)筒倉筒壁為例，滑模工藝根據(jù)實(shí)踐得出在正常施工情況下50人施工30天，總工日數(shù)約為1500個(gè)工日，平均按100元/天計(jì)算，需人工費(fèi)約15萬元；常規(guī)翻模施工按照以往經(jīng)驗(yàn)正常情況下60人施工80天，總工日數(shù)約為4800個(gè)工日，需人工費(fèi)約48萬元；三腳架工藝施工按照以往經(jīng)驗(yàn)正常情況下60人施工45天，總工日數(shù)約為2700個(gè)工日，需人工費(fèi)約27萬元；隨著目前勞動(dòng)力市場(chǎng)日益貧乏，農(nóng)民工工資日益漸長的情況，有些地方民工工資一天200甚至300元，工資越高，工程人工費(fèi)已經(jīng)占據(jù)了很大的比例，所以采用滑模施工工藝施工速度快、機(jī)械化程度高，更能體現(xiàn)出人工費(fèi)節(jié)約的優(yōu)越性。其次，從模板及架子的投入費(fèi)用上，滑模工藝只需一層模板，節(jié)約了常規(guī)翻模施工模板投入的三分之二。不需要腳手架搭設(shè)，節(jié)約了常規(guī)翻模施工大量腳手架長時(shí)間占用的租賃費(fèi)用。且能極大地減少模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)和支護(hù)時(shí)間，大大減輕模板的使用磨損；第三，滑模設(shè)備、滑模裝置及支承桿是滑模施工中的一套臨時(shí)性設(shè)施，而不是其結(jié)構(gòu)本身的組成部分，雖然其一次性投資費(fèi)用相對(duì)較大，但我們通過多次施工循環(huán)使用后發(fā)現(xiàn)，滑模施工在單個(gè)工程中攤銷后的成本并不比其它工藝施工的成本高，所以，只要具備一定的通用性，持續(xù)良好的維護(hù)，其綜合效益還是十分明顯的，在不斷提倡節(jié)能建筑、綠色施工的今天，未來市場(chǎng)潛力不可小覷。

更進(jìn)一步說，我們還可以通過管理的優(yōu)化，因地制宜地選擇滑模工藝等綜合改善措施來不斷降低其綜合成本，合理充分使利用其優(yōu)勢(shì)，以使滑模施工工藝發(fā)揮其最大的優(yōu)勢(shì)。

7 該種滑模施工工藝施工效果與結(jié)論

施工記錄表明：筒體半徑、壁厚、截面尺寸、表面平整度等各項(xiàng)誤差指標(biāo)均滿足《液壓滑動(dòng)模板施工技術(shù)規(guī)范》和相關(guān)文件的基本要求，而且完全消除了施工縫，大大提高了結(jié)構(gòu)的整體性和安全性；避免了大量人員作業(yè)時(shí)的種種不便及安全隱患，節(jié)約施工時(shí)間，降低設(shè)備租賃費(fèi)用，節(jié)約人力資源成本，這樣從很大程度上降低了整體工程的施工成本。此外，由于該種施工工藝的滑模施工是連續(xù)推進(jìn)的，這樣就能夠很好地保證結(jié)構(gòu)外觀的平滑、圓順，自然、美觀?？傊?，滑模施工有廣闊的發(fā)展前景和良好的應(yīng)用價(jià)值，值得我們廣大施工及科研人員去不斷的探索研究，在類似結(jié)構(gòu)中尤其是在等截面建筑物結(jié)構(gòu)施工中能得到廣泛應(yīng)用。

[1]魏綏綏.淺談筒倉滑模施工工藝[J].價(jià)值工程,2012(05).

[2]黃祖順.淺談橋梁高墩建設(shè)中的滑模技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊),2011(02).

[3]陳國彥,徐達(dá)暉.公路常見混凝土構(gòu)造物的預(yù)制及現(xiàn)場(chǎng)滑模施工工藝分析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2013(02).

[4]姜文洲.水利工程滑模施工工藝及施工[J].東方企業(yè)文化,2012(19).

[5]譚志遠(yuǎn).科學(xué)滑模施工工藝中混凝土質(zhì)量的保證措施[J].科技風(fēng),2010(12).

[6]董麗萍.原煤筒倉滑模施工工藝與質(zhì)量檢測(cè)探討[J].現(xiàn)代裝飾(理論),2012(01).