某煙囪工程無井架液壓滑模施工概述

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作者：劉識(shí)斌
[摘要]鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)煙囪，一般筒體直徑不大，筒壁不厚，筒身高度較高，一般都有幾十米以上高。采用常規(guī)倒模施工，作業(yè)空間小，高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)大，進(jìn)度也相對(duì)較慢，投入的材料設(shè)備及人員相對(duì)較多，增加施工成本。由于煙囪都為變截面筒體結(jié)構(gòu)，且直徑不大，采用常規(guī)倒模施工，筒身中心點(diǎn)和垂直度的控制難度較大，容易產(chǎn)生較大誤差。一般煙囪高度較高，采用倒模施工，會(huì)產(chǎn)生過多的施工縫，一定程度上影響工程質(zhì)量。采用無井架液壓滑模施工（下文簡(jiǎn)稱滑模施工）能解決以上的一系列問題，并且在保證質(zhì)量和安全的前提下，能加快工期，減少施工成本。
[關(guān)鍵詞]無井架液壓滑模，提升架，支承桿，鋼模板，千斤頂
一、工程概況：
某工程煙囪，基礎(chǔ)為鋼筋混凝土杯型基礎(chǔ)，筒身為一截頭圓形連續(xù)變截面結(jié)構(gòu)，全部滑升高度為86m，筒身直徑與壁厚是自地面以下隨著高度的增加而逐漸縮小，筒壁外表坡度從標(biāo)高±0.000m~+80m全部為2%，+80m~+90m為等截面。筒身直徑：外徑下口為8.46m，上口為5.276m；內(nèi)徑下口為7.20m，出口為4.16m。筒身砼級(jí)別為C30級(jí)，粗骨料采用堅(jiān)硬致密未經(jīng)風(fēng)化的花崗巖。砼壁內(nèi)襯普通磚，保溫為空氣隔熱層，層厚50mm。
在南邊軸線上標(biāo)高為+0.400m位置設(shè)有一尺寸為1000×1200的出灰口，在B軸線上中心標(biāo)高為+7.610m位置設(shè)有一尺寸為3500×6900的煙道口。在筒身外側(cè)設(shè)置到頂?shù)匿撎菀坏?。在?biāo)高+47.100m，+85.500m位置設(shè)圍圈鋼平臺(tái)兩道。在煙囪頂部安裝3根特制避雷針，避雷針下端與筒壁內(nèi)縱向鋼筋全部焊接，作為防雷下引線。
本工程采用無井架液壓滑模施工工藝。
二、無井架液壓滑模施工的特點(diǎn)：
1. 滑模施工工藝簡(jiǎn)單，滑模設(shè)備裝置簡(jiǎn)單輕便，與常規(guī)倒模施工相比能節(jié)省人力物力資源，減少施工成本，滑模設(shè)備裝置也有利于拆裝運(yùn)輸及重復(fù)使用。
2.滑模施工與傳統(tǒng)的倒模施工相比，機(jī)械化程度高，明顯加快施工進(jìn)度，安全質(zhì)量方面也比常規(guī)倒模施工要更可靠。
3.滑模施工占用的施工空間較小，產(chǎn)生的建筑垃圾也很少，并且相對(duì)集中，便于清理，有利于節(jié)能環(huán)保。
4.滑模施工參戰(zhàn)人員少且無復(fù)雜的勞動(dòng)力組織，便于管理。
三、工藝原理：
1.滑模施工工藝是一種使混凝土在動(dòng)態(tài)下連續(xù)成型的快速施工方法，整個(gè)操作平臺(tái)支承于靠低齡期混凝土穩(wěn)固且剛度較小的支承桿上，利用液壓千斤頂來帶動(dòng)操作平臺(tái)和模板滑升。滑模裝置主要由支承桿、穿心式液壓千斤頂及液壓系統(tǒng)、“開”字形提升架、施工操作平臺(tái)、鋼模板及圍圈、隨升井架及手拉葫蘆等組成（見圖3.1）。
2.支承桿隨煙囪筒壁混凝土澆筑而埋入筒壁，施工完后不再取出。穿心式液壓千斤頂裝在支承桿上，提升架支撐在千斤頂上，鋼模板固定在圍圈上，圍圈與提升架聯(lián)系，操作平臺(tái)通過輻射梁與提升架聯(lián)系起來。通過液壓系統(tǒng)使液壓千斤頂在支承桿上的爬升，帶動(dòng)提升架上升，提升架帶動(dòng)操作平臺(tái)及圍圈鋼模板上升。
圖3.1
3.隨升井架設(shè)在煙囪內(nèi)部中心，井架內(nèi)設(shè)吊籠，用于人員上下和磚及砂漿垂直運(yùn)輸，吊籠通過井架頂天輪及外部傳動(dòng)裝置制動(dòng)?；炷梁弯摻畹拇怪边\(yùn)輸則通過固定于井架上的手拉葫蘆吊到施工操作平臺(tái)，手拉葫蘆裝置見圖3.1的1、2、3、4部分。
4.滑模施工中滑模裝置的爬升就是通過支承桿上的液壓千斤頂及液壓系統(tǒng)帶動(dòng)提升架而實(shí)現(xiàn)的，液壓千斤頂、支承桿、提升架和輻射梁的數(shù)量都是配套對(duì)應(yīng)的，千斤頂規(guī)格和支承桿的數(shù)量的確定即根據(jù)荷載來決定，支承桿一般為Ф48×3.5鋼管，荷載取值根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2001）的規(guī)定采用，根據(jù)《建筑施工手冊(cè)（第四版）》計(jì)算支承桿及千斤頂數(shù)量。
5.鋼筋混凝土煙囪為變截面筒體結(jié)構(gòu)，并且筒壁內(nèi)側(cè)有牛腿，支承內(nèi)襯磚砌體。筒體的變徑，滑模施工每滑升300mm~500mm，則通過調(diào)徑裝置控制提升架在輻射梁上的徑向運(yùn)動(dòng)和收分鋼模板來實(shí)現(xiàn)，調(diào)徑和模板收分必須同時(shí)進(jìn)行。筒壁厚的變化及牛腿等的施工，則通過收分螺絲調(diào)整模板間距及角度來實(shí)現(xiàn)。
6.煙囪無井架液壓滑模施工，采用外筒壁滑模，內(nèi)襯砌筑，外筒壁與內(nèi)襯同步施工的“外滑內(nèi)砌”施工工藝，以無井架液壓滑模施工工藝為基礎(chǔ)。
四、裝置設(shè)計(jì)及控制要點(diǎn)：
1.滑模裝置設(shè)計(jì)
根據(jù)工程實(shí)際情況和荷載條件，根據(jù)《液壓滑動(dòng)模板施工技術(shù)規(guī)范》（GBJ113-87）初步設(shè)計(jì)滑模裝置，并通過驗(yàn)算選擇千斤頂和支承桿的個(gè)數(shù)及規(guī)格，一般支承桿為Ф48×3.5鋼管，千斤頂為GYD-60穿心式液壓千斤頂。從而確定輻射梁及提升架的數(shù)量和采用的材料規(guī)格。
荷載主要包括：操作平臺(tái)上的施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值，模板與混凝土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值，操作平臺(tái)上設(shè)置的垂直運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的額定附加荷載。荷載取值根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2001）的規(guī)定采用，具體計(jì)算根據(jù)實(shí)際情況，可參考《施工手冊(cè)》滑動(dòng)模板施工中滑模裝置的設(shè)計(jì)與制作一節(jié)計(jì)算。
2.測(cè)量控制
2.1操作平臺(tái)標(biāo)高控制：滑升時(shí)可采用平臺(tái)傾斜法和改變混凝土澆筑方向來糾偏，若扭轉(zhuǎn)偏差較大，則采用埋環(huán)法糾偏扭或用手拉葫蘆一端固定在提升架上，另一端固定在支承桿上與平臺(tái)扭轉(zhuǎn)反向拉扭。
2.2滑升平臺(tái)的水平度與標(biāo)高控制：控制各千斤頂?shù)南鄬?duì)高差以其中一個(gè)提升架上千斤頂為基準(zhǔn)點(diǎn)，定期對(duì)其擴(kuò)平，用來保證滑升平臺(tái)在同一水平面上，在±0.000m起滑時(shí)將標(biāo)高點(diǎn)反映在各支承桿上并劃出標(biāo)高線以其中一個(gè)提升架位置的支承桿為基準(zhǔn)點(diǎn)，定期復(fù)核標(biāo)高。
2.3總標(biāo)高控制：可在鋼爬梯位置用紅色油漆，每隔5m標(biāo)出一標(biāo)高點(diǎn)，每隔10m標(biāo)明標(biāo)高位置并及時(shí)與平臺(tái)標(biāo)高進(jìn)行核對(duì)，以確?？倶?biāo)高準(zhǔn)確。
2.4沉降觀測(cè):在筒壁施工時(shí)，按設(shè)計(jì)要求設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)的首次高程測(cè)定正確后，標(biāo)志在筒身上，并將其記入沉降觀測(cè)記錄中，在筒身施工過程中，每施工20m高度，各作沉降觀測(cè)一次。筒身施工完成后，沉降觀測(cè)仍應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，其觀測(cè)時(shí)間的間隔，可視沉降值的大小而定，開始時(shí)，間隔時(shí)間短一些(每隔十天或半個(gè)月觀測(cè)一次)，以后隨著沉降速度的減慢，可逐漸延長時(shí)間，直至沉降基本穩(wěn)定時(shí)為止。每次觀測(cè)結(jié)果均應(yīng)記入沉降觀測(cè)記錄中，并作為竣工移交資料。
2.5筒身中心和垂直度測(cè)控：滑模施工前，清理基礎(chǔ)找出筒身中心點(diǎn)，定出內(nèi)外圍圈、模板、提升架及輻射梁位置。布設(shè)煙囪筒身施工用的控制樁，控制樁可以校核煙囪的中心點(diǎn)及其坐標(biāo)，也可以在滑模施工中作為觀測(cè)施工平臺(tái)是否扭轉(zhuǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)?；Ｊ┕み^程中，筒身中心測(cè)控可通過架設(shè)激光鉛直儀或在操作平臺(tái)中心設(shè)置一個(gè)線錘來測(cè)控，激光鉛直儀比線錘測(cè)控效果要好。對(duì)于無井架液壓滑模施工采用單吊籠，中心無法架設(shè)儀器，可采用線錘法測(cè)控。滑模裝置每滑升300mm~500mm高度觀測(cè)記錄一次，連續(xù)記錄各點(diǎn)的軌跡，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整糾偏。
2.6煙囪半徑的控制：模板組裝時(shí)的錐度是與筒壁坡度一致的，我們?cè)谔嵘芡鈧?cè)、輻射梁上安裝一套收分裝置，當(dāng)模板提升后，利用收分裝置的調(diào)節(jié)絲桿將提升架帶動(dòng)模板向內(nèi)推進(jìn)，使模板的位置符合筒壁的設(shè)計(jì)半徑尺寸。要求每提升一模都必須對(duì)模板上的半徑進(jìn)行復(fù)核，收分的數(shù)值計(jì)算公式，△L=滑升高度×筒壁坡度值。
3.滑升
初升階段：當(dāng)混凝土分層澆灌厚度達(dá)到模板高度的2／3，控制在2小時(shí)內(nèi)澆搗完畢即可進(jìn)行初升，提l—2個(gè)行程觀察檢查各組裝系統(tǒng)的工作情況是否正常，混凝土強(qiáng)度達(dá)到0.2-0.4Mpa，即可轉(zhuǎn)入正?；?br /> 正?；A段：根據(jù)支承桿數(shù)量、穩(wěn)定情況、筒身的坡度及現(xiàn)場(chǎng)的溫度來確定每次提升高度，約在300mm-500mm，提升后拉緊導(dǎo)索再行上料。
操作順序：綁扎鋼筋→提升模板→收分半徑→澆搗混凝土→放下吊籠，放松導(dǎo)索檢查結(jié)構(gòu)與操作平臺(tái)有無掛連，然后提升循環(huán)進(jìn)行。
?；胧和；瑫r(shí)混凝土應(yīng)澆灌到同一水平面，模板每小時(shí)提升1—2個(gè)行程直至模板與混凝土不再粘結(jié)為止。繼續(xù)滑升時(shí)，應(yīng)對(duì)施工縫進(jìn)行處理，應(yīng)先清除松動(dòng)的石子，沖洗干凈，再鋪加20-30毫米厚的1：2水泥砂漿層或采用石子減半法，然后繼續(xù)澆筑上層混凝土。
滑升速度：根據(jù)氣溫掌握好提升的間隔時(shí)間和進(jìn)度是保證滑出模板的混凝土不再流淌、不坍落、表面光滑的關(guān)鍵，滑升速度控制計(jì)算依據(jù)：
V=(H-h-a)／t
式中： V－模板滑升速度(m／h)
        H－模板高度(m)
        h－每個(gè)澆筑層(m)，15m以下取0.3m、15m以上取0.5m
a－混凝土澆筑后其表面到模板上口的距離，取0.1m
        t－混凝土從澆筑到位至達(dá)到出模強(qiáng)度所需的時(shí)間(h)
滑升過程中平臺(tái)必須保持水千千斤頂之間的升差應(yīng)隨時(shí)檢查調(diào)整，外模板下圍圈下部要用Ф1.4鋼絲繩和二只3t倒鏈將模板下口收緊，以防止模板漏漿，避免筒身外壁出現(xiàn)掛漿現(xiàn)象。
4.糾偏糾扭
當(dāng)垂直度偏差超過5mm時(shí)，即進(jìn)行糾偏，采用調(diào)整平臺(tái)高差法，即以傾斜方向相反一邊的千斤頂標(biāo)高為零點(diǎn)，而相差傾斜方向逐步增加各千斤頂?shù)臉?biāo)高值，使操作平臺(tái)保持一定的傾斜度，然后模板繼續(xù)滑升到構(gòu)筑物的垂直度恢復(fù)正常，再把平臺(tái)恢復(fù)水平，糾偏應(yīng)緩慢進(jìn)行防止過快使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生“孔彎式”或?qū)⒒炷晾选?br /> 扭轉(zhuǎn)的允許偏差為每10m高環(huán)向扭轉(zhuǎn)值不得超過100mm，全高不得超過200mm。構(gòu)筑物產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)后，用以下方法糾正：沿周圍按一定間距布置4~8對(duì)千斤頂，將兩個(gè)千斤頂置于槽鋼挑梁上，挑梁與提升架橫梁相接，使提升架由雙千斤頂承擔(dān)，通過調(diào)節(jié)兩個(gè)千斤頂?shù)牟煌嵘叨葋砑m正操作平臺(tái)和橫板扭轉(zhuǎn)。當(dāng)操作平臺(tái)和模板發(fā)生順時(shí)針方向扭轉(zhuǎn)時(shí)，先將順時(shí)針方向一側(cè)的千斤頂高些，然后使全部千斤頂滑升一次，如此重復(fù)模板提升幾次即可糾正過來。也可用倒錘糾正，一頭擋住提升架上部，一頭拉在相鄰的另一提升架的下部，然后收緊扭轉(zhuǎn)。
5.變徑收分
調(diào)徑：設(shè)專人負(fù)責(zé)，每滑升一次（300mm~500mm）結(jié)束，通過調(diào)徑裝置絲桿按設(shè)計(jì)圖紙要求做好的“調(diào)徑表”規(guī)定的標(biāo)高、半徑值及輻射梁劃好的刻度將提升架向內(nèi)推進(jìn)。調(diào)徑的起始點(diǎn)與方向應(yīng)結(jié)合平臺(tái)的垂直及扭轉(zhuǎn)情況來決定，當(dāng)平臺(tái)為順時(shí)針扭轉(zhuǎn)時(shí)，調(diào)徑沿逆時(shí)針方向進(jìn)行，當(dāng)平臺(tái)向某方向發(fā)生垂直位移時(shí)，則調(diào)徑從偏移的相反方向開始。調(diào)徑是否按設(shè)計(jì)要求到位是外筒壁外觀質(zhì)量好壞的關(guān)鍵之一。
模板收分：由專人與調(diào)徑收分同步進(jìn)行，每滑升一次（300mm~500mm）結(jié)束，檢查一次半徑尺寸相對(duì)誤差，交接班時(shí)應(yīng)共同檢查，并做好交接記錄。檢查方法：按新入?；炷撩鏄?biāo)高的筒身設(shè)計(jì)半徑，采用吊線法或激光鉛直儀找中，然后實(shí)測(cè)，記錄作為原始依據(jù)。模板收分可根據(jù)每次提升的高度與筒壁外表面坡度，求出該高度半徑應(yīng)收分的尺寸，每提升一次，擰動(dòng)收分裝置絲桿，收分一次。當(dāng)活動(dòng)模板與收分模板經(jīng)收分后重疊在一起時(shí)（模板系統(tǒng)由固定模板、活動(dòng)模板和收分模板組配成），應(yīng)在提升后澆灌混凝土之前及時(shí)抽拔掉活動(dòng)模板，方法是：用一個(gè)掛在兩個(gè)提升架之間橫梁上的可移動(dòng)的 1t小倒鏈進(jìn)行。
6.操作平臺(tái)的拆除
6.1、拆除順序：液壓提升設(shè)備→拆除內(nèi)外鋼模→拆除液壓系統(tǒng)→拆除內(nèi)外吊掛腳手板及安全網(wǎng)→拆除中心下層鋼圈及輻射梁斜拉桿→拆除內(nèi)外平臺(tái)木板及外欄桿→換井架鋼性撐管（利用2根[20槽鋼擱置在煙囪頂上承重井架重量]→拆除輻射梁→拆除提升架及支撐桿→拆除搖臂→拆除井字架→拆除井架下端圍圈→拆除圍圈下預(yù)埋槽鋼→筒首部分鋪設(shè)鋼管、木板→在筒首預(yù)埋的吊鉤上掛一滑輪在完成拆除工作后，最后1人將滑輪從鋼爬梯上帶下來。
6.2、拆除過程：
在煙囪滑至總標(biāo)高之前，在混凝土筒壁的對(duì)面，輻射梁中心鋼圈的下底面兩邊各放置一根［20的槽鋼，兩端預(yù)埋在混凝土內(nèi)，槽鋼的標(biāo)高和煙囪滿足標(biāo)高時(shí)中心鋼圈所在標(biāo)高的底面相接，拆除之前用電焊焊牢，作為鋼圈的支托鋼梁，并在混凝土的頂面內(nèi)埋設(shè)幾根備用鋼管，以滿足所需吊掛滑輪。
液壓系統(tǒng)拆除：液壓控制臺(tái)用料斗鋼絲繩掉落地面，系去內(nèi)外安全網(wǎng)，拆除內(nèi)外吊掛腳手架、腳手板、拆腳手板時(shí)一端向后退步拆除，腳手板上用一人或兩人用繩扣板，平臺(tái)上用兩人將下面扣好的木板用繩拉到平臺(tái)上再用料斗吊下。
外欄桿、部分平臺(tái)木板拆除：將外平臺(tái)上的配電箱拆除，換成小的電箱放置在煙囪中間圍繞一周的鋼平臺(tái)上，用四根Ф14鋼絲繩將原井字架四角的鋼性撐管換掉，以固定井字架，鋼絲繩用花籃螺絲拉緊，換下四根撐管。再拆除中心的下層鋼圈，將與上焊接的連接鋼管和斜拉桿用割具割掉，用中心吊籠鋼絲繩將其落下，并將吊籠一道拆掉，上面的操作人員從爬梯上下。
拆平臺(tái)木板及輻射鋼梁：從兩搖臂對(duì)稱方向的另一方向?qū)ΨQ地拆，拆一檔平臺(tái)板，拆一檔輻射梁，同樣用料斗鋼絲繩垂直運(yùn)輸，輻射梁拆完將頂端上鋪部分5cm厚的木腳手板一端放在煙囪頂混凝土上，另一端放在預(yù)埋的槽鋼上，再用割具割去支撐桿。這樣兩邊對(duì)稱地拆去提升模板，模板拆完后將搖臂拉起，貼近井字架。將搖臂上的料斗鋼絲繩從搖臂的滑輪片里取出，將搖臂的鋼絲繩掛在原吊籠的滑輪片上，將兩只搖臂分別放下。
井字架與支座拆除：將井字架由上而下拆，用滑輪、繩子將井架角鐵放置在臨時(shí)平臺(tái)腳手板上，再用臨時(shí)固定的料斗鋼絲繩放至地面，同樣割去預(yù)埋鋼梁上的井架底部鋼圈，用同樣的方法放至地面。
預(yù)埋鋼梁及部分腳手板拆除：用原預(yù)埋部分鋼管焊接好臨時(shí)掛滑輪的小架，將料斗的鋼絲繩及滑輪掛好，將鋼梁的一端用鋼絲繩扣好掛好，另一端用短繩扣好，人拉好繩子拴在鋼管樁頭上，割去時(shí)慢慢地放松，直至落下，木板用同樣的方法依次放下，最后垂直運(yùn)輸?shù)匿摻z繩用較長的繩扣住，栓在鋼管上用人慢慢地放下，其信號(hào)平臺(tái)上的部分物體用長繩及滑輪逐一放落，這樣整個(gè)拆除工作圓滿結(jié)束。
五、總結(jié)：
1.應(yīng)用效果及存在的問題：
采用無井架液壓滑模施工的煙囪，其中滑模施工階段持續(xù)時(shí)間短，大大縮短了工期，安全和質(zhì)量可靠度高，外觀也很漂亮?；Ｊ┕づc常規(guī)倒模施工相比，節(jié)省了大量的人力物力資源，且縮短工期，大大降低了施工成本。
存在的問題：支承桿埋入筒壁中，無法取出；吊籠傳動(dòng)裝置控制在煙囪外地面場(chǎng)地，當(dāng)煙囪滑模施工到一定高度時(shí)，只能通過對(duì)講機(jī)遙控指揮，由于地面控制人員不能看見，操作有一定誤差；當(dāng)煙囪滑模到一定高度后，吊籠大小有限，操作平臺(tái)人員的上下需消耗一定時(shí)間?；Ｊ┕るA段動(dòng)態(tài)的測(cè)量控制至關(guān)重要，特別是滑升過程中筒體的中心控制和變徑時(shí)不同標(biāo)高處半徑的控制是關(guān)鍵，測(cè)量控制過程繁瑣，費(fèi)時(shí)，難度大?；Ｊ┕そY(jié)束后，滑模裝置的拆除具有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)?；Ｊ┕橐环N連續(xù)動(dòng)態(tài)施工的特殊工藝，宜考慮季節(jié)性施工和雨季施工措施。
2.先進(jìn)性和實(shí)用性:
無井架液壓滑模施工是在滑模施工工藝的基礎(chǔ)上的一種創(chuàng)新，或者說是改進(jìn)，更專更實(shí)用。針對(duì)煙囪或電視塔等一些高聳鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)，更適合采用。且裝置比較簡(jiǎn)單輕便，有利組裝拆卸及運(yùn)輸，并且可以重復(fù)使用。無井架液壓滑模施工工藝簡(jiǎn)單，投入的人員、材料設(shè)備較少，有利于管理。施工產(chǎn)生的建筑垃圾較少，且比較集中，方便處理，機(jī)械設(shè)備消耗能源和產(chǎn)生的廢氣物都較少，有利于節(jié)能環(huán)保。
 
參考文獻(xiàn)
《建筑施工手冊(cè)》（第四版）
《液壓滑動(dòng)模板施工技術(shù)規(guī)范》（GBJ113-87）
《滑模液壓提升機(jī)》（JJ80-91）