柔性滑模技術在筒倉結構施工中的應用

焦占生

1 項目實施背景

山東濟寧礦業集團霄云煤礦原煤生產系統的原煤倉及產品倉工程是由四個φ15 m的倉組成，兩兩相連，倉頂標高為29.5 m，倉壁厚250 mm。

為獲得倉體好的外觀質量效果、縮短工期、降低成本，本工程倉體采用柔性滑模工藝。

2 項目施工工藝設計

2.1 滑升結構的選定

滑升結構采用門字架形式，其尺寸見圖1。

門字架間距為1 500 mm，上下圍圈采用75×10角鋼，上下圍圈間距為600 m，為了克服千斤頂工作壓力不同，千斤頂滑升不同步產生垂直剪力，沿倉體周圈用45×5角鋼與上下圍圈焊成橋架式。

驗算在水平荷載及垂直作用下圍圈的強度及撓度，圍圈承受混凝土對模側壓力PS=400 kg/m2，混凝土對模板的沖擊力Pt=200 kg/m2，混凝土對模板的摩擦阻力F=PS=50 kg/m2。

每兩個提升架之間的圍圈弧長，相當于受外部徑向均勻荷載作用的無鉸圓拱。由于拱心較小(a=11°，15°～15.45°)且矢跨也比較小(f/L＜1/10)，其剛度較大，近似一根曲梁。為簡化計算，將圍圈看作無限跨的連續梁考慮。

模板采用標準鋼模板，連接用U形卡和鐵絲捆綁。為了減少滑升時模板與混凝土之間的摩阻力，便于脫模，模板在安裝時應形成上口小、下口大的傾斜度，一般單面傾斜度為0.2%～0.5%，模板1/2高度處的凈間距為結構截面的厚度。

2.2 提升液壓控制臺的選定

液壓控制臺的選定主要是根據提升架數量和所用提升千斤頂數量以及提升結構范圍大小確定。液壓控制臺的布置原則是:考慮提升時的整體穩定性和對稱性，施工中布置在兩倉體相交部位的外邊沿呈“八”形狀部位。

液壓控制平臺設在兩倉間，用[10槽鋼搭設于開字架上，搭設長度與寬度尺寸視具體圓倉提高滑升結構整體性與保持圓倉圓體結構的外鋼圈徑向尺寸而定，其上鋪木板，兩側加圍欄，圍欄采用Φ12鋼筋，并掛設安全網，平臺中間留出筒壁鋼筋的位置，為防止雨水，在平臺上面搭設鋼管房，屋面鋪設石棉瓦。

液壓控制臺，采用YKT36自控臺工作，備用一臺，控制臺具有加壓，回油自動控制系統，并能自動控制滑升高度，滑升由人工控制加壓。

千斤頂由兩臺控制柜分別控制。為避免各油泵供油差異，引起千斤頂動作的不同步及壓力差，在各油泵主分油處用高壓油泵連通。

2.3 操作平臺及操作吊架選定

1)操作平臺:操作平臺與吊架的寬度尺寸視作業面操作人員通行情況定，一般考慮兩人相對平行寬度即可，本工程中采用外架寬1.2 m，圓倉內側挑三角架長度考慮其平面兼作混凝土澆筑的工作面，所以長度適當擴大至1.5 m，下設吊架，吊架寬度考慮為隨滑模的上升隨即進行筒倉體表面混凝土面層處理作業面，結合腳手板的一般寬度尺寸為250 mm，所以吊架寬度考慮為600 mm。

2)吊架:內外吊架采用Q235鋼筋，充分利用鋼筋的徑向抗拉強度高的優點，鋼筋制作成兩端有螺帽絲扣的開口型:滿鋪30 mm厚木板，兩側設Φ12鋼筋護欄，外側及底部滿掛安全網，吊架的螺栓應上雙螺母，絲扣深度必須符合標準，防止滑絲。為便于作業人員站立對筒壁修整施工，吊架高度選為1 800 mm。

2.4 受力支承爬升桿選定

受力支承爬升桿采用在筒壁內直接增加支撐桿的辦法，支撐桿為φ48×3.5焊接鋼管。此爬桿自身剛度較大，克服了采用鋼筋爬桿剛度低易變形彎曲的弊端。

支撐桿的連接采用加內襯管的方法，即支撐桿交接處內加一節長度為200 mm的鋼管(其外徑等于支撐桿內徑)，焊接連接。

2.5 滑模精度控制

1)調平:在每根爬桿上安裝一個限位器，限位器調控高度控制在200 mm，即每200 mm進行一次整體調平。2)垂直控制:以經緯儀為主，線墜為輔。在倉體表面通視切點的外挑三角架上分別挑出作為跕標，用經緯儀進行面線觀測，在其他通視切點設跕標進行點觀測，將觀測記錄及時交于液壓控制中心，以便及時糾偏。

2.6 混凝土設計

1)滑升速度及混凝土出模強度。

當支撐桿無失穩可能時，按混凝土的出模強度控制，可按下式確定:

其中，V為模板滑升速度，m/h;H為模板高度，m;h為每個澆筑層厚度，m;a為混凝土澆筑滿后，其表面到模板口的距離，取0.1 m;T為混凝土達到出模強度所需的時間，h。

滑模24 h連續作業，根據天氣氣候、混凝土的垂直運輸、鋼筋的綁扎情況等，滑升速度V＞0.1 m/h，每天應大于3 m，混凝土出模強度應控制在 0.3 MPa～0.35 MPa。

2)對混凝土配合比的要求。

混凝土坍落度應盡量控制在9 cm～13 cm，初凝時間控制在2 h左右，終凝時間控制在6 h左右。砂含泥量小于3%，石料含泥量小于1%;混凝土拌合時間2 min～3 min。

2.7 滑升階段

1)初滑前對模板裝置進行嚴格檢查。澆筑混凝土前先澆水濕潤，然后澆筑與混凝土成分相同的水泥砂漿結合層約20 mm厚，分層澆筑混凝土，用插入式振搗器搗實，第一、二、三層澆筑高度均為200 mm，每層均在1 h內完成，第四層澆筑300 mm，限1.5 h內完成。四層澆筑的總高度為900 mm，時間在4.5 h，最快不要少于4 h(混凝土初凝時間不超過2 h)，然后開始滑升一個行程，看是否順利起滑，若個別地方未起來，用千斤頂頂一下，然后千斤頂繼續滑升，直到升夠200 mm高。

2)初升在混凝土澆筑600 mm～700 mm左右時進行試滑升，試滑時將全部千斤頂同時開2個～3個行程后，全面檢查混凝土脫模后的表面，初始滑升速度均勻緩慢，當模板升至20 cm～30 cm高度出現油壓增至正常壓值的1.2倍，如還不能使全部千斤頂升起，應及時對所有提升架和模板系統進行全面檢查，修整后方可轉入滑升。

3)滑升過程中，兩次提升的間隔時間不得超過1.5 h，并視氣溫及混凝土強度情況適當增減中間提升次數。滑升過程中操作平臺應保持水平，各千斤頂相對高差不大于30 mm，相鄰兩個提升架上千斤頂的升差不大于10 mm。

4)滑模過程中，液壓控制室的操作人員應做詳細的“滑升記錄”。滑升記錄擬用兩臺經緯儀晝夜垂直觀測，每滑升1 m高度觀察一次，每作業班對中心和垂直觀測不少于2次～3次，并做好記錄，將垂直情況隨時反饋到作業面，水平觀測每2～3限位高度測量調整一次，均需做好記錄。

5)滑升過程中及時清理粘結在模板上的砂漿及被油污染的鋼筋和混凝土，每滑升30 cm，都要用彎頭扁鏟將粘連在模板上的砂漿清理干凈。

2.8 垂直偏移調整措施

經觀測發現偏移時，及時對全倉平臺進行控制，調整方法:

1)平臺傾斜法，即使施工平臺向已傾斜的反方向傾斜(一般為1個～2個千斤頂行程)，如一次不能奏效，可以連續調整，但幅度不能過大，以防發生意外;

2)改變混凝土澆筑順序法，即改變原來混凝土澆搗順序，先澆筑傾斜面的混凝土，以實現筒體混凝土發生強弱之分，達到糾偏的效果;

3)調整平臺布局，人為調整平臺的荷載分布，滑升過程中，施工人員集中鋼筋上料堆放和調整某些器具的擺放位置等，都可達到糾偏效果。糾偏措施根據實際施工中的現實情況而定，也可采取上面幾種方法同時使用進行處理。

3 效益情況

1)工程質量:混凝土自－0.5 m基礎至29.5倉頂施工中出模的混凝土平整度、垂直度最大偏差在10 mm內(0.33/1 000＜1/1 000)。

2)工期:傳統的滑模機具組裝最少需20 d，此工藝滑模機具組裝僅用8 d，從開始滑行到滑升到頂(共29.5 m)只用10 d時間，滑升速度3 m/d。

3)經濟效益:傳統的滑模工藝滑模機具鋼材投入量為210 t，此工藝投入的滑模機具鋼材為83 t，鋼材節約127 t，經濟效益為60多萬元。

[1]江正榮.建筑施工計算手冊[M］.北京:中國建筑工業出版社，2003.

[2]朱擎松.高層住宅滑模技術淺探[J］.山西建筑，2009，35(8):146-147.