筒倉滑模施工支撐鋼管回收工藝及成本分析

周 楊，許 丹

(1.中國電建集團重慶工程有限公司，重慶 400060； 2.昭信教育研究院，重慶 401147)

1 概述

目前各種工業(yè)項目中均大大小小存在各種各樣的筒倉結構，其中以新型干法水泥廠中的筒倉結構為例進行分析介紹。新型干法水泥廠的筒倉結構主要包含生料均化庫、熟料儲存庫、熟料散裝庫、水泥儲存庫、水泥配料站的熟料庫、原料調配站的石灰石庫等圓形筒倉結構，圓形筒倉結構的施工內(nèi)容在新型干法水泥廠施工中占據(jù)很大施工份額。圓形筒倉結構在庫壁截面尺寸變化和框架連接處較少、施工高度較高(一般為18 m以上)的情況下綜合安全、質量、工期、成本等因素后，基本會選擇技術先進、工藝成熟、質量整體性好的滑模施工工藝進行施工，從而滑模施工工藝在水泥廠建設過程中得到了廣泛的應用。

水泥廠筒倉結構施工時，在庫壁采取滑模施工工藝中，95%以上采用滑模平臺支撐鋼管設置在庫壁結構體內(nèi)埋入不回收的方式。采用這種方式的優(yōu)勢在于避免了支撐鋼管外增設套管工序和在滑動模板施工過程中不必考慮套管形成的孔洞是否已達到強度要求，減少相應的施工工序以及增加庫壁質量的可控性。但缺點也是顯而易見的，支撐鋼管無法回收造成材料成本較大的浪費。特別在高聳、直徑大、帶頂梁滑模提升的圓形筒倉結構庫壁施工過程中需要布置更多的支撐鋼管以支頂滑模架進行滑行施工，從而導致大量支撐鋼管無法回收造成巨大的材料浪費。

2 筒倉滑模施工支撐桿回收工藝介紹

2.1 筒倉滑模工藝原理

筒倉滑模工藝原理：筒倉滑模施工由滑動模板系統(tǒng)、操作平臺系統(tǒng)、庫壁收面平臺、安全防護系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、提升裝置、照明系統(tǒng)、噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成的一個集成度很高的滑模平臺體系?；Ｆ脚_體系在地面組裝完成后，滑模平臺將采用以液壓千斤頂為動力，以埋設在庫壁的支撐鋼管作為支撐循環(huán)頂升直至滑模完成。由于滑模施工為連續(xù)循環(huán)頂升施工工藝，它與常規(guī)的搭設腳手架和支設模板的翻模施工方法相比，具有施工速度快、施工質量優(yōu)、機械化程度高、占用場地少、庫壁整體性好等特點[1]。

抽孔芯管施工細部工藝原理：滑模平臺系統(tǒng)組裝過程中，在提升架的橫梁下或提升架之間的連系梁下增設抽孔芯管，抽孔芯管上端與梁的連接構造可采用剛性連接也可做成能使抽孔芯管轉動的結構裝置，安裝抽孔芯管后，其下端應與模板下口平齊?；Ｑb置在提升過程中將帶動抽孔芯管一同提升，滑模開始后在抽孔芯管下端以下的庫壁內(nèi)將形成一個圓形孔洞，圓形孔洞與支撐鋼管之間存在無黏結的空隙，為后期回收支撐鋼管提供必要的條件。支撐鋼管連接后的長度需要從筒倉基礎頂部開始直至筒倉庫壁頂部，支撐鋼管的連接可采用焊接或螺紋連接方式。當采用筒倉滑模施工支撐桿回收工藝技術時，為確保筒倉庫壁施工完成后抽取支撐鋼管便利，宜采用螺紋連接便于后期拆解連接的支撐鋼管。

2.2 適用范圍

該工法適用于各類圓形結構壁板厚度不宜小于250 mm的筒倉混凝土工程，也適合于煙囪、水塔等其他大型類似項目的參考作業(yè)指導。具體適用要求如下：

1)平面面積較小而高度較高的結構物，豎向結構形式變異性較小的結構物最為適用，如筒倉、煙囪、水塔等。

2)筒倉結構的配筋宜采用熱軋帶肋鋼筋，主筋尺寸不應小于18 mm，其余鋼筋不得小于10 mm。兩層鋼筋網(wǎng)片之間應配置拉結鋼筋，拉結筋的間距與形狀應作設計規(guī)定。

3)采用滑模施工的結構，其混凝土強度等級不應低于C20。

4)受力鋼筋的混凝土保護層厚度(從主筋到外緣算起)連續(xù)變截面筒壁不應小于30 mm。

5)采用滑模施工工藝時，筒倉庫壁截面尺寸變化應較小。當壁厚需要改變時，宜在筒壁內(nèi)側采取階梯式變化或變坡方式處理。

2.3 工藝特點

筒倉結構在考慮安全、質量、工期、成本、環(huán)保、用地等情況下確定采用滑模施工工藝為最優(yōu)施工方法時，施工技術準備階段可考慮選用支撐鋼管回收技術，支撐鋼管回收技術將鋼管由一次性攤銷成本變?yōu)槎啻螖備N，最終達到支撐鋼管重復利用、成本大幅度減少的目的。筒倉滑模施工及筒倉滑模施工支撐桿回收工藝優(yōu)點如下：

1)筒倉滑模構造體系包括滑動模板系統(tǒng)、操作平臺系統(tǒng)、庫壁收面平臺、安全防護系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、提升裝置、照明系統(tǒng)、噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)，工具裝置所使用的材料較翻模施工大幅減少，結構受力合理，調節(jié)可靠，施工精度高[2-3]。

2)筒倉滑模施工在施工階段可保持連續(xù)作業(yè)、持續(xù)施工，滑模施工與翻模施工(翻模施工工藝：鋼筋制作與安裝→預埋件制作與安裝→模板安裝→模板加固→混凝土澆筑→模板拆除)相比簡化了施工工序，不用每節(jié)安拆模板，較大的提高施工速度。

3)采用筒倉滑模施工技術后混凝土系連續(xù)澆筑，可減少施工縫，保證建筑物的整體性。

4)滑模操作平臺及懸吊收面平臺周圍均設有圍護欄桿、踢腳板、保護安全網(wǎng)；上、下滑模平臺應采用帶圍護裝置的回籠梯，滑模施工操作安全。

5)滑模操作平臺可根據(jù)庫壁尺寸的大小在滑模平臺四周靠近庫壁的位置設置4個或8個測量控制點，采用全站儀全程控制筒體的垂直度、偏差值，做到“定點測量，全程跟蹤檢查”的施工方法提高滑模筒體施工質量。

6)筒體滑模施工工藝中增加支撐鋼管回收技術，將避免支撐鋼管留置于筒倉庫壁中，后期滑模施工完成后采取相應的技術措施將支撐鋼管從成型的孔洞內(nèi)拔出回收，以達到節(jié)約成本效果。

7)筒倉滑模施工工序程序化、圖表化、操作規(guī)范化，施工質量全過程采取PDCA戴明環(huán)體系動態(tài)管理?；炷潦┕べ|量將大大提升，施工全過程的質量得到控制，最終保證了筒倉結構的施工質量。

2.4 施工工藝流程及控制要點

2.4.1 筒倉施工流程

滑模設備的安裝、拆除步驟：施工準備(技術準備、工具及設備準備)→第一節(jié)模板內(nèi)鋼筋綁扎及預埋件安裝→滑模裝置的組裝→操作平臺系統(tǒng)安裝→液壓提升裝置安裝→滑模施工→滑模支撐桿抽取回收→滑模裝置拆除。

抽孔芯管的安裝：滑模裝置的組裝過程中，當支撐鋼管規(guī)格采用φ48×3.5 mm無縫鋼管時，在支撐鋼管外套用與滑模模板底口等高的φ54×3.0 mm抽孔芯管，支撐鋼管在抽孔芯管中左右側均有3 mm左右的間距。抽孔芯管上端固定在滑模架上隨著滑模架的提升一同提升，當庫壁混凝土凝固后，抽孔芯管下端以下將形成一個圓形的孔洞，支撐鋼管在孔洞中無黏結作用，為滑模施工完成后抽取支撐鋼管提供條件。

滑模架的安裝見圖1，圖2。

滑模施工作業(yè)流程：筒倉滑模在滑動模板內(nèi)鋼筋綁扎和預埋件安裝完成以及滑模設備安裝和調試完成后，施工時將采取循環(huán)施工作業(yè)方法，其施工步驟如下：滑動模板內(nèi)混凝土澆筑至模板頂(約1 200 mm)→滑動模板上鋼筋綁扎及預埋件安裝一個行程(300 mm)→混凝土終凝后，滑模平臺通過液壓千斤頂頂升一個行程(300 mm)→滑動模板下漏出的一個行程的庫壁混凝土面采用人工收面→滑動模板上鋼筋綁扎及預埋件安裝兩個行程(300 mm)→第一個行程內(nèi)混凝土澆筑→混凝土終凝后，滑模平臺通過液壓千斤頂頂升兩個行程(300 mm)→滑模平臺滑升一定高度后安裝收面吊籃→轉入正常循環(huán)滑升階段→滑動模板頂與庫壁頂平齊后，進入空滑階段，直至滑動模板底部完全脫離庫壁混凝土面[4-5]。

2.4.2 施工工藝控制要點

1)建立全面的質量監(jiān)控體系，及時處理發(fā)現(xiàn)的質量問題。筒倉滑模施工開始后，采取三班倒連續(xù)24 h施工制度，每班設置質量監(jiān)控人員1名，監(jiān)督筒倉庫壁上鋼筋、預埋件及混凝土的施工質量，實行旁站監(jiān)督管理及施工記錄。每滑升一個行程由專業(yè)測量人員對庫壁垂直度、扭轉情況及圓度進行測量并如實記錄，質量管理人員對測量過程及結果進行監(jiān)督管理。

2)建立以生產(chǎn)經(jīng)理為首的筒倉滑升總調度制度和技術負責人為首的值班巡回檢查制度，及時處理滑模施工中存在的協(xié)調及技術問題。總調度協(xié)調鋼筋、預埋件、混凝土、臨時用水和臨時用電等物資資源以及各個工種協(xié)作配合；值班巡回檢查施工中的重難點以及存在的各種技術問題。

3)施工管理人員應根據(jù)筒倉滑模施工進度情況及時向監(jiān)理單位報驗鋼筋和預埋件隱蔽工程驗收、混凝土工程驗收等過程驗收工作。

4)鋼筋、預埋件及混凝土原材料的品種、規(guī)格、質量指標及采購批次和批量應嚴格控制，確保施工所使用的原材料質量合格和相應資料手續(xù)完備。

5)抽孔芯管的直徑不應大于結構短邊尺寸的1/2，且孔壁距離結構外邊緣不得小于100 mm，相鄰兩孔孔邊的距離應不小于孔的直徑，且不得小于100 mm。抽孔芯管必須埋設筒倉庫壁主筋內(nèi)部。

6)抽孔芯管上端與梁的連接構造宜做成能使芯管360°轉動，并能有50 mm以上的上下活動量，以便滑模平臺在提升過程中出現(xiàn)抽孔芯管與混凝土有黏結現(xiàn)象時，及時將抽孔芯管進行上下活動和旋轉避免與混凝土黏結牢固無法提升或提升后破壞筒倉庫壁結構體。

7)抽孔芯管安裝后，其芯管下口應與模板下口平齊。

8)抽孔芯管滑模裝置宜設計成模板與芯管能分開的提升機構，也可同時提升作業(yè)裝置?；Ｊ┕み^程中方便控制抽孔芯管下端孔洞的形成。

9)抽孔芯管表面應涂刷混凝土隔離劑。芯管在脫出混凝土后做空滑處理時，應隨時清理黏結在上面的砂漿；重新施工時，應再次涂刷混凝土隔離劑。

10)承擔配合比設計和試配的試驗室應具有相應資質。用于筒倉滑模的混凝土，應進行單獨試配以適應滑模施工使用，并做好施工現(xiàn)場條件下的配合比調整。

11)滑升過程中，應檢查和記錄標高、結構垂直度、扭轉及結構截面尺寸，每提升一個形成(300 mm)應檢查記錄一次[6]。

3 筒倉滑模施工支撐鋼管回收成本分析

下面以越南成勝6000TPD熟料水泥生產(chǎn)線工程的水泥儲存庫(主要技術參數(shù)：庫體直徑18 m、高度50 m和庫壁厚度為350 mm)為例進行研究，當采用埋入筒倉庫壁不回收支撐鋼管的滑模方式和采取回收支撐鋼管的抽孔芯管滑模方式時，兩種滑模方式分析情況如下：1)埋入筒倉庫壁不回收支撐鋼管的方式：水泥廠筒倉滑模施工中較多地采用此方法進行施工，此方法比抽孔芯管滑模方法減少增加支撐鋼管套管和支撐鋼管回收的兩個施工工序。支撐鋼管(鋼管規(guī)格：φ48×3.5 mm的無縫鋼管)的連接方式一般采用上端平頭，下端倒角45°進行圍焊后再將鋼管焊點部位采用角磨機打磨平整。施工完成后支撐鋼管完全埋設于筒倉庫壁中作為結構體一部分無法進行回收再利用。2)回收支撐鋼管的抽孔芯管滑模方式：滑模施工平臺組裝的時候僅需在每個支撐鋼管外增設從提升架的橫梁下端至滑動模板的下緣直徑為φ54×3.0 mm的鋼管作抽孔芯管(也可稱套管)。為確保支撐鋼管在滑模完成后可分段取出回收，宜采用單根長度為3 m、規(guī)格為φ48×3.5 mm鋼管分別在上下兩端單獨加工成外螺紋和內(nèi)螺紋，外螺紋和內(nèi)螺紋必須能夠匹配連接。筒倉庫壁施工完成后，僅需將支撐鋼管按照安裝順序逆向拆除回收即可，避免采用焊接連接后期進行切割的問題。

根據(jù)《越南成勝6000TPD熟料水泥生產(chǎn)線工程水泥儲存庫滑模專項施工方案》沿庫壁圓弧方向間隔1.2 m布置一根支撐鋼管，那么采取埋入式不回收支撐鋼管的方式進行施工需要埋入庫壁的支撐鋼管(規(guī)格為φ48×3.5 mm)為2×3.14×9÷1.2×50=2 355 m，規(guī)格為φ48×3.5 mm的鋼管理論重量為3.84 kg/m，按照市場價5 500元/t 計算需要埋入庫壁的鋼管費用為2 355×3.84÷1 000×5 500=49 737元。而采取回收支撐鋼管的抽孔芯管滑模方式進行施工完成后可將支撐鋼管抽出全部回收再利用，便能節(jié)省此部分鋼管材料費用，整個水泥廠施工中有大大小小筒倉共計約9個，那么選用回收支撐鋼管的抽孔芯管滑模方式在一個完整的水泥廠施工中可以節(jié)省出一筆比較可觀的費用。

以上僅以越南成勝6000TPD熟料水泥生產(chǎn)線工程的水泥儲存庫為例進行分析，其余工程均可按照此方法進行分析可節(jié)約的支撐鋼管費用。

4 結語

筒倉滑模采用抽孔芯管滑模施工工藝進行支撐鋼管回收技術，能夠滿足技術先進、成本節(jié)約的目的。本文僅以筒倉滑模施工為例作簡單介紹，但本工法技術在其他高大的滑模施工中進行簡單修改便能很好地適應其他滑模工程。