超大直径变截面筒仓与库顶钢结构同时滑升施工技术

超大直径变截面筒仓与库顶钢结构同时滑升施工技术
唐志强姚立国刘瑞彩
[摘要]在大直径筒仓施工中，变截面和拖带库顶钢结构整体滑升是水泥厂筒仓工程施工的一种主要形式。结全工程实例，通过对施工方案的设计以及施工技术的描述，探讨超大直径变截面筒仓拖带库顶钢结构同时滑升施工技术。
关键词：超大直径筒仓、变截面、库顶钢结构、同时滑升

前言
近年来，随着我国的经济建设发展，工业项目建设规模不断扩大，工业项目的生产技术和生产工艺更新步伐明显加快，以及工程用户多样化需求的推动，工业筒仓结构的设计技术不断成熟，筒仓结构做为一个工程类型也在不断发生着明显变化。目前在日产5000吨熟料的水泥厂施工中，熟料库直径一般在40～60米，而又以60米直径的熟料库具多。建设单位为了达到设计要求同时又减少投入的目的，一般会将熟料库设计为变截面、库顶为钢结构的筒仓结构形式。
1、工程概况
我公司施工的山西大同煤矿集团有限责任公司在山西朔州怀仁县建设的同煤集团4500t/d新型干法水泥熟料生产线项目，熟料库工程库顶全高51.30m（包括钢结构），直径60m，筒仓壁厚780～400mm，库壁为外错台，0.00m～6.00m筒仓壁厚780mm，6.00m～14.00m筒仓壁厚600mm，14.00m～21.80m筒仓壁厚400mm，钢环梁平台安装设计标高为40.50m。熟料库顶环梁直径23米，18根斜梁及部分连系梁共计185吨，采用滑模拖带到顶一次就位。

2、施工中的难点
2.1直径60米的熟料库超大型筒仓拖带钢结构一体化滑升在我国还较少，无多少施工经验可以借签。
2.2直径60米的熟料库超大型筒仓仓壁为变截面，在筒仓滑升过程中需进行两次变径，变径时需将提升架外围檩断开一部分，增加了整个滑模体系的不稳定性，进而增加了施工风险。
2.3熟料库滑升变径前需将滑模空滑到一定高度，满足变径的要求，这样一来就降低了滑模爬杆的整体稳定性及其刚度，增加了施工风险。
3、方案设计
超大直径筒仓仓壁变截面滑模施工方法的关键，首先在于合理布置滑模提升架和千斤顶、支撑杆的数量及位置，满足滑模体系承载力和挠度变形要求，保证强滑升平台整体稳定性；二是设置可灵活调节的变截面用模具装置；三是调整径向可调拉杆的设置满足抵抗仓壁截面收缩时水平推力的的要求。在此对滑模系统进行了如下设计：
3.1本工程筒仓库壁截面有两次变形，为保证大直径筒仓轮廓模具的收缩灵活，合理设置活动模板的间距，在组装第一步模板时，按照滑升支架间距的三倍分片，每两片间设一块活动模板，两片模板间的围圈断开，并使用钢管可靠连接以防错位较大，拼好的模板用“L”型拉紧丝杆与围圈拉紧，上下拉紧丝杆要相互错开，以保证模板均匀受力。环向模板的设计宽度应保证模板提升到顶部后，有3～5cm的盈余度。
3.2通过采用ф150钢管作为滑模装置辐射（撑）拉杆，间隔替换普通ф12拉杆，使滑模平台由柔性平台转换成刚性平台，以加强滑模体系的整体刚度和稳定性，避免整个滑模系统滑升期间的局部变形问题。
3.3滑模千斤顶及支撑杆的计算按常规的滑模计算，为了保证滑模收分时的整体稳定性，将径向可调拉杆分上下两层设置。
3.4在滑模的外模安装径向收分装置，即在每榀滑升支架的上下水平槽钢上焊接一根调节螺栓，用于模板的径向收缩。为保证筒仓变截面后轮廓尺寸、弧度的准确性，环向收缩采用在外模上下各加一道Φ16钢丝绳，每道钢丝绳上设置四个50KN的倒链。在模板进行收分时，径向调节螺丝顶进与钢丝绳张拉收缩同时进行，如此既能保证仓壁变截面的弧度控制，又能缓解调节装置的顶进压力。
3.5本系统设两套液压控制柜，合理布设液压系统油路，尽可能确保油路长短一致，使滑升时千斤顶行走一致，通过将两个液压控制台并联连线，用一个电器开关系统进行控制，达到同步启动的效果，避免了液压油路供油的时间差，实现液压控制系统的协调及同步控制。确保滑模体系提升力满足施工要求和避免造成系统滑升不平衡的现象。
4、施工技术
4.1滑模系统组装
在普通滑模的基础上，通过施工荷载计算，确定斜梁支座处千斤顶、支撑杆、径向可调拉杆和提升架的规格和数量。增强大圆库滑模施工系统的刚度，利于滑升施工中的偏差控制，实现整体抬升。施工中采用GYD60型滚珠式千斤顶，支承杆采用Ф48×3.5钢管，长度4.5米。提升架用[14槽钢制作，选用门字型。与围圈[8焊接连接，形成滑模整体构造体系。
4.2仓顶钢结构安放施工工序
支撑环梁脚手架平台搭设→环梁及十字梁吊装焊接→斜梁吊装就位→
斜梁制作组装→斜梁支座制作、安装
→钢结构中心拉盘及上下两层可调拉杆安装→滑模提升、脚手架拆除
4.3径向可调拉杆设置
钢结构安装时首先搭设满堂架子，完成钢结构顶部钢环梁的安装，再对称安装斜梁，待斜梁安装后开始安装径向可调拉杆，径向可调拉杆为两层。一层在滑模围圈周圈均匀布设，径向可调拉杆用直径为φ18的圆钢制作，经过计算端部设置8吨的花篮螺栓。二层布设在18根斜钢梁下部，主要目的是为有效解决库顶钢结构的外向力，确保滑模装置能承受侧向承压力，在18根放射梁用9根光圆钢筋做中心盘，承接钢梁的水平拉力，端部同样设置8吨的花篮螺栓。
4.4液压提升系统：安装两个液压控制柜，液压提升系统所需的最小数量按《滑动模板工程技术规范》GB50113中要求进行计算，本工程选用180个千斤顶和支撑杆，支撑杆空置长度不超过60cm。为了保证滑模的同步性，组装后进行液压千斤顶的行程试验及调整，使其在相同荷载作用下行程差不大于1mm；液压系统组装完毕后，应进行空载试验(流量调整)和检查。经过整体空载试验，各密封处无渗漏，并进行全面检查，确认无问题后，插入支撑杆（本工程采用长4.5米的φ48×3.5钢管），支撑杆轴线应与千斤顶轴线保持一致，支撑杆其偏斜度允许偏差为2‰。
4.5滑升
4.5.1初滑以后，即可按计划的正常班次和流水分段、分层浇筑滑升，每个浇筑层的浇筑高度不超过200mm，气温较高时中途提升1～2个行程。混凝土浇筑遵循分层、交圈、变换方向的原则，分层交圈即按每20cm分层闭合浇筑，防止出模混凝土强度差异大，摩阻力差异大，导致平台不能水平上升。变换方向即各分层混凝土按顺时针、逆时针变换循环浇筑，以免模板长期受同一方向的力发生扭转。滑升施工过程中，平台上堆载要均匀、分散。操作平台保持水平，千斤顶的相对高差不得大于40mm，相邻两个千斤顶的升差不得大于20mm，钢结构制作部位千斤顶升差控制要符合施工设计要求并不得超过20mm。
4.5.2空滑时防失稳措施
库壁在6.00m标高由原壁厚780mm外收为600mm，在14.00m标高由原壁厚600mm外收改为400mm，因此滑模必须经过收分后才能进行下一步滑模施工。为保证滑模支撑杆的整体稳定性及其刚度，空滑前在支撑杆周围预埋3根28钢筋与其进行连接固定，四周用Φ18钢筋与支撑杆三角形焊接固定。沿库壁周长内外用Φ25钢筋与支撑杆、加固支撑杆钢筋连接成整体固定，其钢筋间距为200，加固钢筋边空滑边连接牢固。（图2）

4.5.3变径
在滑升到筒仓变截面处，首先将滑模空滑过变截面处，并在滑升中按上述防失稳措施将空滑部分进行加固，确保整体筒仓滑模的稳定性。
在提升架间距3～6倍长度内设置外侧模板收分装置，以仓壁厚度减少200mm计算，当采用3倍提升架间距时，环向收分20.9mm,当采用6倍提升架间距时，环向收分42.0mm。收分模板位置应错开仓顶钢结构抬升支座范围。
变径时，首先松开收分装置，再用三组千斤顶（每组两个）对该部位的围圈缓慢施压使其向里慢慢移动，至到达到设计要求的筒仓截面。这时就可以松开提升架上的连接螺栓，将固定外围圈的横梁调整到合适长度，再用螺栓固定。采用同样的方法调整第二段模板的调整，使其满足设计要求，再将两段调整好的围圈采用连接到一起。采用同样方法依次将外围圈调整到满足设计要求。
4.5.4垂直度、扭转度控制
保持平台水平上升就能保证结构垂直度。在模板开始滑升前用水准仪对整个平台及千斤顶的高程进行测量校平，在支承杆上按每200mm划线、抄平，用限位器按支承杆上的水平线控制整个平台水平上升。应勤抄平、勤调平，如局部经常与其它部位不同步，应尽早查明原因，排除故障。
滑模施工每滑升一次作一次偏移、扭转校正，每提升1m重新进行一次抄平和垂直度校正。发现控制偏移、扭转的线锤偏差较大时即进行纠偏、纠扭。并遵循勤纠正、小幅度的纠正的原则。
5、结语
采用在滑升过程中拖带钢结构一体化施工和在滑升过程中变径相结合的措施，熟料库从2009年5月4日开始滑升，到2009年5月30日滑模到顶并完成钢结构顺利就位，共计27天。其间进行过两次变径，每次6天时间，库顶环梁及钢梁安装就位7天，实际筒仓滑升时间8天。比传统的施工方法缩短工期50天，提高了施工进度，同时提高了滑模的施工技术，减少了施工资源投入，提高了企业的竞争力，也提高了建设单位总的建设速度，减少了建设成本的投入，取得了较好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] GB50113-2005，滑动模板工程技术规范
[2] 高任清,王彦航，仓中仓库壁滑模同时滑升施工技术。施工技术，2005（3）
[3] 董富强，等，筒仓库顶钢结构滑模整体提升施工技术。工程建设与设计，2007（10）

唐志强（1970-），男，河北省石家庄人，本科，河北理工大学，高级工程师，研究方向工程管理；
姚立国（1973-），男，河北省石家庄人，研究生，天津大学，高级工程师，研究方向工程管理；
刘瑞彩（1969-），女，河北省石家庄人，本科，苏州城建环保学院，高级工程师，研究方向：工业与民用建筑。