生料庫預(yù)制減壓錐施工工藝的研究與應(yīng)用

張思才，榮亞坤，周杏軍，仵亞飛，向春林，陳平，易新克

1　工程概況

國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)混凝土庫減壓錐體一般為整體設(shè)計(jì)，庫壁滑模施工完成后，再為減壓錐搭設(shè)腳手架模板，然后整體現(xiàn)澆進(jìn)行施工，然而該施工方法中的高大模支承體系因變截面使得施工過程復(fù)雜、工作量大且工期較長(zhǎng)。為了節(jié)省成本、縮短工期、減少工作量等，基于兩種設(shè)計(jì)圖紙，我們對(duì)水泥廠兩個(gè)規(guī)格相同的生料庫的減壓錐施工部分，分別采用了整體現(xiàn)澆施工和分塊預(yù)制施工兩種不同的施工方法，全程記錄了兩種施工工序的整個(gè)施工過程的各項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，最終進(jìn)行對(duì)比，以研究?jī)煞N不同施工方法的優(yōu)劣。該減壓錐整體現(xiàn)澆施工工序與傳統(tǒng)方法相同，不再贅述，下面主要介紹預(yù)制施工工藝的相關(guān)研究。

該工程位于阿爾及利亞地區(qū)，水泥廠生產(chǎn)水泥規(guī)模為2×6 000t/d，兩個(gè)規(guī)格相同的生料庫內(nèi)部直徑22m，高63.58m，倉壁厚400mm，筒壁厚750mm，布置簡(jiǎn)圖見圖1。

減壓錐底標(biāo)高9.6m，頂標(biāo)高29.45m，厚度700mm。預(yù)制錐體與水平線呈60°，單塊單重23.4t（不包含二次現(xiàn)澆及環(huán)梁重量），整個(gè)底板殼均分為27塊，體積9.36m3，半徑10.65m，高19.85m，底板預(yù)制局部澆筑。預(yù)制錐體平、立面圖見圖2。吊鉤0.8t/索具1.1t，總重24.3t?；炷恋燃?jí)為歐標(biāo)C30/37。根據(jù)現(xiàn)有機(jī)械和運(yùn)輸設(shè)備，采用250t履帶吊車吊裝生料庫錐體預(yù)制件。生料庫滑模工作完成后（即63.58m），根據(jù)吊車性能表吊裝預(yù)制錐體，以減少滑模作業(yè)難度。

圖2　預(yù)制錐體平立面圖

圖1　水泥庫立面圖

2　施工吊裝可行性分析

2.1　設(shè)計(jì)時(shí)錐體強(qiáng)度計(jì)算

預(yù)制錐體強(qiáng)度計(jì)算與傳統(tǒng)整體現(xiàn)澆錐體強(qiáng)度計(jì)算相同，計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖3，計(jì)算結(jié)果如下：

配筋需滿足徑向和環(huán)向受力要求，其中：

錐體環(huán)向受力：－3 252.84kN/m

徑向受力：－4 123.27kN/m

最大徑向應(yīng)力：

N=－4 123.27kN/m

M=57.18 kN·m/m

=57.18/4123.27=0.0139＜0.700/6=0.117

混凝土應(yīng)力：

σ=N/（bt）±6M/（bt2）

=－4 123.27×103/（700×1 000）

±6×57.18×106/（1 000×7002）

=－5.891±0.490＜19.1N/mm2

最大環(huán)向應(yīng)力也為壓應(yīng)力：

σ=N/（bt）±6M/（bt2）

=－3 252.84×103/（700×1 000）

±6×57.18×106/（1 000×7002）

=－4.647±0.490＜19.1N/mm2

由上述計(jì)算可知，徑向及環(huán)向均為受壓狀態(tài)，原則上構(gòu)造配筋即可滿足要求。

2.2　吊裝過程中拉索內(nèi)力計(jì)算

2.3　吊裝位置固定后單片預(yù)制錐體最不利位置強(qiáng)度驗(yàn)算

單片預(yù)制錐體平面圖及相關(guān)數(shù)據(jù)見圖5。

分別按每次沿預(yù)制板二次現(xiàn)澆3m長(zhǎng)度的情況計(jì)算。經(jīng)過計(jì)算得出，標(biāo)準(zhǔn)組合“1恒+1活”下，拉索最大拉力Fmaxk=84.2+4.2=88.4kN，標(biāo)準(zhǔn)組合“1恒+1活”下的最大彎矩見圖6。

預(yù)制板各不利位置鋼筋面積核算見表1。

通過分析得知，最不利位置一般在變截面處，如頂部250mm與700mm厚交接處、底部300mm與700mm厚交接處，同時(shí)中心位置及拉索位置也處在不利位置。通過計(jì)算結(jié)果可知，預(yù)制錐體板配筋滿足強(qiáng)度及裂縫要求。

圖3　錐體薄膜內(nèi)力簡(jiǎn)圖

圖4　吊裝計(jì)算簡(jiǎn)圖及軸力圖

表1　錐體預(yù)制板裂縫及配筋計(jì)算結(jié)果

圖5　錐體平面圖及自重荷載圖

3　施工方案

3.1　吊裝前準(zhǔn)備

3.1.1錐體預(yù)制施工及養(yǎng)護(hù)

在空曠場(chǎng)地上澆筑30m×60m混凝土地面（厚度＞100mm），按照?qǐng)D紙綁扎鋼筋，并在不利位置增加鋼筋加固；預(yù)埋吊裝、吊環(huán)及其他定位埋件；支設(shè)模板，模板尺寸偏差控制在（-5，0）范圍內(nèi)，通過隱蔽驗(yàn)收后澆筑混凝土并振搗均勻、密實(shí)；完成后連續(xù)灑水養(yǎng)護(hù)7d，并根據(jù)同條件14d、28d強(qiáng)度報(bào)告制定吊裝計(jì)劃。

3.1.2吊裝前準(zhǔn)備

錐體預(yù)制塊養(yǎng)護(hù)期間，同時(shí)進(jìn)行庫外預(yù)制錐體片編號(hào)、彈中心線、檢查外觀尺寸、庫內(nèi)環(huán)梁清理找平，完成放線、焊接拉桿（庫壁上的27塊預(yù)埋鐵是滑模期間按要求埋設(shè)的）、吊裝操作平臺(tái)等吊裝準(zhǔn)備工作（圖7、表2）。

3.2　預(yù)制錐體吊裝

圖6　各位置最大彎矩圖（考慮3m長(zhǎng)度現(xiàn)澆荷載）

預(yù)制錐體強(qiáng)度全部滿足理論值后，采用250t履帶吊車完成三塊對(duì)稱吊裝，如圖8。采用三點(diǎn)式吊裝單片錐體，單片錐體吊裝就位后，用卡環(huán)將錐體片前端吊環(huán)與庫體提前制作好的拉索連接，拉索可以通過張緊絲杠進(jìn)行微調(diào)整，保證錐體片與水平線的角度為60°。吊裝就位后，通過微型液壓千斤頂調(diào)整位置，保證底部中心線與環(huán)梁上的中心線重合，頂部中心線與固定在錐體塊頂端的找正圈上面的分度線對(duì)齊。第一片錐體位置選定在庫270°軸線上吊裝，第二片選定在150°軸線上，第三片選定在30°軸線上，之后依次對(duì)稱吊裝，直至吊裝完成，如圖9所示。

圖7　預(yù)制板鋼筋綁扎

表2　主要施工機(jī)械、施工機(jī)具、檢驗(yàn)儀器、儀表配置表

圖8　預(yù)制板吊裝

3.3　二次澆筑

所有預(yù)制錐體全部吊裝就位后，根據(jù)圖紙綁扎錐體環(huán)梁鋼筋，分三次澆筑完成環(huán)梁混凝土的施工，之后綁扎預(yù)制錐體片之間的連接鋼筋，沿長(zhǎng)度方向每段2.4m（≤3.0m）支設(shè)模板澆筑混凝土，直至完成全部混凝土二次澆筑，每段混凝土澆筑完成后按要求灑水養(yǎng)護(hù)7d。

4　結(jié)語

圖9　吊裝及二次澆筑完成

（1）通過對(duì)兩個(gè)規(guī)格相同的生料庫的減壓錐分別采用整體現(xiàn)澆施工、預(yù)制吊裝施工兩種不同施工方法，記錄了整個(gè)施工過程中的人工、腳手架、模板、混凝土、鋼筋的用量及工期，得出以下結(jié)果：預(yù)制吊裝方案相對(duì)于傳統(tǒng)整體現(xiàn)澆方案，人工、混凝土和鋼筋用量大致相同；節(jié)省腳手架120t，節(jié)省模板1 400m2，節(jié)省工期60d。

（2）傳統(tǒng)伊堡庫減壓錐現(xiàn)澆施工工期長(zhǎng)、施工難度大、模板管架投入多、安全風(fēng)險(xiǎn)高，且錐體下超高不規(guī)則腳手架及模板施工難度大，故當(dāng)工期較緊、腳手架及模板數(shù)量不足時(shí)，可采用預(yù)制減壓錐施工工藝。

（3）預(yù)制錐體施工精度要求較高，運(yùn)輸及吊裝設(shè)備需求量較大。在項(xiàng)目場(chǎng)地可滿足預(yù)制要求，能夠保證預(yù)制精度，并具備運(yùn)輸和吊裝能力的情況下，減壓錐施工采用預(yù)制方案不僅能夠節(jié)約大量腳手架模板用量，簡(jiǎn)化人工操作，還能顯著節(jié)省施工工期，為水泥工程施工提供了一條綠色、高效、節(jié)能的新途徑，具備良好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

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