熄焦塔筒體單側(cè)高支模施工技術(shù)研究與應用

1、<p>　　熄焦塔筒體單側(cè)高支模施工技術(shù)研究與應用</p><p>　　摘要：本文主要利用工程實例論述了通過對熄焦塔內(nèi)襯砌體采取保證整體性穩(wěn)定的加強和加固措施，直接充當一側(cè)模板，實現(xiàn)混凝土筒體單側(cè)高支模，從而加快了施工進度、降低施工成本、提高工程質(zhì)量。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：混凝土筒體單側(cè)高支模；內(nèi)襯砌體的加固；對拉螺栓；等效壓頭；施工組織優(yōu)化 </p>&

2、lt;p>　　中圖分類號：TU74 文獻標識碼： A </p><p>　　1熄焦塔筒體施工技術(shù)現(xiàn)狀 </p><p>　　熄焦塔是煤焦化濕法熄焦系統(tǒng)中主要的單位工程，使用條件十分惡劣，既有焦爐氣和煤焦粉塵的強腐蝕長期作用，又處于高溫、高濕和冬期冰凍等反復循環(huán)環(huán)境，使用頻率極高。 </p><p>　　熄焦塔主體一般由鋼筋混凝土筒身結(jié)構(gòu)、防腐內(nèi)襯和附屬構(gòu)件組成

3、，目前防腐蝕內(nèi)襯層施工有先砌法和后砌法兩種方法但后砌方法施工措施復雜、施工工序多，工程成本較高且內(nèi)襯層與筒壁粘結(jié)不牢靠造成防護功能可靠性降低，后期施工進度較為緊張；先砌方法雖然內(nèi)襯質(zhì)量可靠性較高，但施工分段多（2-3m左右），需要雙側(cè)支模，工序間歇和交接時間相對較長，材料消耗較多，施工速度較慢。 </p><p>　　因此在先砌法施工基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化改進和創(chuàng)新支模工藝和方法，取消內(nèi)襯砌體一側(cè)的模板，實現(xiàn)單側(cè)模板支

4、模，通過增強新近砌體的穩(wěn)定性，提高結(jié)構(gòu)層每次施工高度（3.5-4.5m），縮短施工工期，并且達到進一步節(jié)約施工材料，減少工程施工成本，提高工程建設(shè)效益的目的。 </p><p><b>　　2工程概況 </b></p><p>　　新疆某130萬噸/年焦化一期工程中的熄焦塔，總高度68米，主體為鋼筋混凝土框柱剪力墻結(jié)構(gòu)，分別在8.23、14.5、19.47、27.97

5、、35.97、42.97、49.97、57.97、66.47、68米設(shè)有梁及挑板，結(jié)構(gòu)層高7.5～8.5米，底層最大層高10.23m。熄焦塔結(jié)構(gòu)軸線尺寸12m×12m，墻體厚度300mm。 </p><p>　　熄焦塔自底板至31米處混凝土墻體采用砌筑缸磚內(nèi)襯防腐，缸磚厚度120mm，采用Mu10缸磚、M10水泥砂漿砌筑。 </p><p>　　該類工程如果按以往施工方法施工通常

6、施工工期為6個月左右，但由于該項目總建設(shè)計劃調(diào)整，要壓縮工期，主體結(jié)構(gòu)需趕工1個月左右才能達到總工期目標要求。 </p><p><b>　　3方案設(shè)計與實施 </b></p><p>　　3.1 內(nèi)襯砌體施工階段的穩(wěn)定性驗算 </p><p>　　3.1.1 根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50003-2011，驗算齡期強度的砌體穩(wěn)定性，見公式3

7、.1。 </p><p>　　β=H0/h≤μ1μ2【β】 (3.1) </p><p>　　其中β：構(gòu)件的高厚比； </p><p>　　【β】:墻、柱的允許高厚比，按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》表6.1.1采用，【β】=22； </p><p>　　H0：墻、柱的計算高度； </p><p><b>　　h：墻體

8、厚度； </b></p><p>　　μ1：自承重墻允許高厚比的修正系數(shù)；按插入法計算得μ1=1.45； </p><p>　　μ2：有門窗洞口墻允許高厚比的修正系數(shù)；本例μ2=1。 </p><p>　　查《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》表5.1.3.對于上端為自由端的構(gòu)件，其計算高度H0=2.0H（H≤4.5m）。因此由公式（3.1）計算的墻體最大允許自由高度為

9、1.914m(2.47m)。 </p><p>　　3.1.2根據(jù)GB50203-2011《砌體結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》砌體穩(wěn)定允許自由高度計算。 </p><p>　　查規(guī)范表3.0.12，當H﹥20m時，通過抗傾覆驗算確定允許自由高度。取風載f=0.324KN/m2,缸磚密度γ=2000Kg/m3。 </p><p><b>　　M=hAf/2 &l

10、t;/b></p><p>　　= h ×h ×1×0.3/2 </p><p>　　=0.06×0.12×h×20000/1000 </p><p><b>　　h=0.96m </b></p><p>　　因此取其中小值，砌體穩(wěn)定允許自由高度h=0.9

11、6m。 </p><p>　　3.1.3 結(jié)論： </p><p>　　由以上計算得出，墻體自身穩(wěn)定的最大允許自由高度為0.96m，因內(nèi)襯擬砌筑高度4.5米，不符合要求，因此需采取加固措施。 </p><p>　　3.1.4砌體穩(wěn)定性加固方案 </p><p>　　為保證砌體有足夠的失穩(wěn)性，對砌體采用螺桿和木方進行加固，同時考慮兼作混凝土澆筑

12、時模板加固需要，對原模板加固用螺桿進行改進，在混凝土一側(cè)加裝撐板，另一側(cè)用螺母鎖緊，達到砌體整體穩(wěn)定的目的。如圖1所示。 </p><p><b>　　圖1 砌體加固圖 </b></p><p>　　3.2 新澆混凝土側(cè)壓力標準值F及等效壓頭高度計算 </p><p>　　3.2.1新澆混凝土側(cè)壓力標準值F計算，見公式3.2-1、3.2-2。

13、</p><p>　　F1=0.22γCt0β1β2V1/2 (3.2-1) </p><p>　　F2=γCH (3.2-2) </p><p>　　其中：γC為混凝土重力密度，取24KN/m3； </p><p>　　t0新澆混凝土的初凝時間5小時； </p><p>　　β1為β2為修正系數(shù)，查表的β1為1.2，

14、β2為1.1； </p><p>　　V為混凝土澆注速度，0.5m/h； </p><p>　　H:混凝土澆筑高度，4.5m。 </p><p>　　由公式（3.2－1）計算得F1＝25.76KN/m2。 </p><p>　　由公式（3.2－2）計算得F2＝108 KN/m2。 </p><p>　　取其中較小者，即

15、F=25.76 KN/m2。 </p><p>　　3.2.2有效壓頭高度計算，見公式3.2-3 </p><p>　　h=F/γC （3.2-3） </p><p>　　其中：h：有效壓頭高度； </p><p>　　F:混凝土對模板的側(cè)壓力，25.76 KN/m2； </p><p>　　γC為混凝土重力密度，取2

16、4KN/㎡； </p><p>　　計算得混凝土有效壓頭高度h=1.07m，混凝土側(cè)壓力計算分布圖形如圖2所示。 </p><p>　　圖2混凝土側(cè)壓力計算分布圖 </p><p>　　3.3 缸磚砌體承載力驗算 </p><p>　　3.3.1 模板及砌體加固方案 </p><p>　　模板加固和墻體內(nèi)襯加固螺桿統(tǒng)一

17、采用水平間距750mm，豎向間距500mm。取1m墻寬進行驗算。 </p><p>　　3.3.2 荷載設(shè)計值計算 </p><p>　　1 荷載分項系數(shù)確定： </p><p>　　根據(jù)JGJ162-2008《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》查表6.2.3，荷載分項系數(shù)見表1。 </p><p>　　表1 分項系數(shù)取用表 </p>

18、<p>　　荷載類別 分項系數(shù)γi </p><p>　　新澆混凝土對模板的側(cè)壓力標準值 1.3 </p><p>　　傾倒混凝土時產(chǎn)生的荷載標準值 1.4 </p><p>　　2計算荷載設(shè)計值。 </p><p>　　1）新澆混凝土對模板側(cè)面的壓力設(shè)計值： </p><p>　　25.76×1.

19、3=34.776 KN/㎡。 </p><p>　　2）傾倒混凝土和振搗混凝土時產(chǎn)生的荷載 </p><p>　　查規(guī)范表4.1.2傾倒混凝土時產(chǎn)生的荷載標準值4 KN/㎡。 </p><p>　　荷載設(shè)計值為4×1.4×0.85=4.76 KN/㎡。 </p><p>　　3）按規(guī)范表4.3.2進行荷載組合 </p

20、><p>　　Fˊ=34.776+4.76=39.52 KN/㎡ </p><p>　　3.3.4 砌體強度驗算 </p><p><b>　　1 內(nèi)力值計算 </b></p><p>　　磚砌體作為一側(cè)模板，按簡化成多跨連續(xù)梁（取1m寬度）進行計算（加固肋間距取300mm）： </p><p>　　

21、線荷載：q=39.52×1.0m=39.52KN/m </p><p>　　按多跨連續(xù)梁驗算：M=0.1ql2 </p><p>　　=0.1×39.52×0.32 </p><p>　　=0.356 KN-m。 </p><p><b>　　2 砌體強度驗算 </b></p>

22、<p>　　W=(1/6)×1000×1202=24×105mm3。 </p><p>　　f=M/W=0.356×106 N-m/24×105mm3=0.148N/ mm2 </p><p>　　3 確定砌體承載齡期 </p><p>　　在有效壓頭范圍內(nèi)，混凝土對模板（磚砌體）的側(cè)壓力較小，考慮模板支

23、設(shè)和加固的工序時間，在工期優(yōu)化中將有效壓頭高度以下砌體砌筑至混凝土澆筑時的時間間隔，作為砌體齡期強度增長所需時間（工序間隔最短時間即工期優(yōu)化不變時間）。 </p><p>　　依據(jù)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB0003-2011第3.2.2條，普通燒結(jié)磚沿齒縫彎曲抗拉強度設(shè)計值取值標準，M2.時ftm=0.17MPa,滿足強度要求。 </p><p>　　因施工期主要集中在4～5月份，天氣日平均氣溫

24、3月下旬不低于10℃，4月份日平均參考溫度1℃。參照砂漿強度增長關(guān)系表（見表2），砂漿3天齡期強度可達到設(shè)計強度30%，大于M2.5。有效壓頭高度以下砌體砌筑至混凝土澆筑時的時間間隔（工序間隔最短時間）可取3天，月份施工期可取為2天。 </p><p>　　表2 砂漿強度增長關(guān)系表 </p><p>　　3.3. 確定齡期方案 </p><p>　　結(jié)合加固方案和砌

25、體強度驗算，對預定方案進行優(yōu)化。施工中砌體加強肋間距由300mm調(diào)整為20mm,一可使砌體計算應力值降低至70%，即0.148N/ mm2×0.7=0.104 N/ mm2；二是滿足加固對拉螺栓間距模數(shù)和缸磚模數(shù)，使砌體的每一塊磚均有加強肋梁支撐，顯著降低澆注混凝土對砂漿強度的要求。按此分析，本工程將有效壓頭高度以下砌體砌筑至混凝土澆筑時的時間間隔（工序間隔最短時間）統(tǒng)一調(diào)整為2天。 </p><p>

26、<b>　　3.4施工工藝 </b></p><p>　　3.4.1總體施工工序見圖 </p><p>　　優(yōu)化后的施工工序如圖3： </p><p><b>　　圖3 施工工序圖 </b></p><p>　　3.4.2架體施工 </p><p>　　該工程外側(cè)采用雙排腳手

27、架，內(nèi)側(cè)采用滿堂腳手架，搭設(shè)方法按常規(guī)施工方法進行，內(nèi)腳手架搭設(shè)可與鋼筋綁扎同時進行，以合理節(jié)約施工工期。 </p><p>　　3.4.3鋼筋工程 </p><p>　　鋼筋綁扎工程，利用外側(cè)雙排腳手架進行，綁扎前鋼筋按規(guī)格型號運至操作面。 </p><p>　　鋼筋綁扎時要確保保護層厚度要滿足要求，墻體鋼筋保護層為3mm。 </p><p&g

28、t;　　鋼筋綁扎先進行內(nèi)側(cè)鋼筋綁扎，先將豎向鋼筋與下部立筋進行連接，然后擺放水平鋼筋，并與立筋綁扎成整體。 </p><p>　　外側(cè)鋼筋綁扎順序同內(nèi)側(cè)鋼筋。 </p><p>　　鋼筋綁扎完成后及時安裝綁扎拉鉤筋，將內(nèi)外兩側(cè)鋼筋連成整體，并與架體臨時固定，以保證鋼筋網(wǎng)的穩(wěn)定。 </p><p>　　鋼筋保護層的控制：墻體鋼筋保護層內(nèi)側(cè)利用加固砌體的對拉螺栓與內(nèi)側(cè)鋼

29、筋網(wǎng)綁扎固定。外側(cè)采用砂漿墊塊進行控制。 </p><p>　　3.4.4 防腐蝕砌筑施工 </p><p>　　內(nèi)襯砌筑采用“三一”砌筑方法反面掛線，以便更好的控制鋼筋一側(cè)的平整度和垂直度，隨砌隨勾縫。每砌一皮用靠尺進行檢測。 </p><p>　　應隨時注意正在砌筑的皮數(shù)，保證按皮數(shù)桿標明的位置正確埋入對拉螺栓和砌筑丁磚。 </p><p&g

30、t;　　對拉螺栓的預埋：對拉螺栓應放在丁字縫位置，并把撐板與磚頂緊，不留間隙。 </p><p>　　每天砌筑高度控制在1.0～1.2m左右，實踐證明穩(wěn)定可靠。每步砌筑完成后，及時將砌體與內(nèi)架體可靠拉結(jié)，做為班后臨時穩(wěn)定措施。第二天砌筑前將前一天砌筑磚墻螺桿與內(nèi)側(cè)鋼筋綁扎固定，通過鋼筋與外側(cè)架體連成整體。 </p><p>　　待砌體達到一定高度后，采用100*50木方作豎肋，橫肋采用腳手

31、管進行加固。具體見圖4所示。 </p><p>　　圖4砌體外側(cè)加固示意 </p><p>　　缸磚砌筑質(zhì)量要求：灰縫厚度控制在8-10mm，不超過10mm，表面平整度不大于mm（混凝土一側(cè)不大于3mm），垂直度不大于mm(混凝土一側(cè)不大于3mm)。 </p><p>　　3.4.5 模板工程 </p><p>　　模板采用1mm厚木質(zhì)膠合板

32、，模板支設(shè)在砌體施工完成后進行。 </p><p>　　調(diào)節(jié)模板定位裝置，使模板定位裝置外側(cè)距磚墻內(nèi)側(cè)間距略小于混凝土墻體厚度。 </p><p>　　進行模板預拼裝，確定模板螺桿位置，并采用手電鉆按螺桿位置進行打孔。 </p><p>　　模板拼縫處鑲貼密封條后，將模板按預埋螺栓位置就位，采用橫豎肋、蝶形扣件、螺母，將模板固定拉緊，與磚墻加固形成整體，豎肋采用10

33、0*50木方，橫肋采用腳手管。 </p><p>　　3.4.6混凝土澆注 </p><p>　　混凝土澆注前，在底部接茬處先澆筑50mm厚與混凝土成分相同的砂漿或減石子混凝土。 </p><p>　　混凝土采用泵送澆注，澆筑應分層澆筑、振搗，分層厚度不大于500mm。墻體澆注連續(xù)進行，間隔時間不得大于2h。 </p><p>　　混凝土澆注

34、應控制澆注速度，澆注速度以控制在0.5米/小時，以減少混凝土對模板及磚砌體的側(cè)壓力。 </p><p>　　混凝土落灰位置應避開螺桿和丁磚位置，以免丁磚斷裂失去拉結(jié)作用。 </p><p>　　3.5 施工組織優(yōu)化 </p><p>　　綜合焦化工程施工安排特點和工程技術(shù)特點，本工程熄焦塔采取主體結(jié)構(gòu)綜合施工隊配合砌筑專業(yè)作業(yè)隊的施工組織方式。 </p>

35、<p>　　“主體結(jié)構(gòu)綜合施工隊＋砌筑專業(yè)作業(yè)隊”組織方式，在綜合把握焦化項目中各單項工程之間的進度節(jié)奏前提下，合理調(diào)整作業(yè)力量，發(fā)揮了專業(yè)工種作業(yè)優(yōu)勢，保證各單位工程工期控制目標，減少技術(shù)工浪費，降低綜合用工成本。 </p><p><b>　　4 結(jié)語 </b></p><p>　　熄焦塔筒體單側(cè)高支模施工技術(shù)采用改進的加裝撐板的模板對拉螺栓，與重復