全現澆鋼筋混凝土水塔滑模施工技術的應用①

摘 要:通過北京八達嶺國家糧食儲備庫附屬工程－鋼筋混凝土倒錐殼水塔的滑模施工，總結水塔外設腳手架提升滑模施工工藝和技術，為類似工程提供一定的參考依據和改進建議，使滑模技術不斷得以改進和提升。

關鍵詞:全現澆 鋼筋混凝土 水塔 滑模 施工

中圖分類號:TV5 TV3文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)06(c)-0080-04

北京八達嶺國家糧食儲備庫水塔工程地處八達嶺高新技術開發區，是儲備庫的附屬工程，工程圖紙采用國家標準圖集。根據設計圖紙，水塔的有效高度為32m(實際建筑高度37.62m)，水箱理論水容量為100m3，設計地基承載力為200MPa。

水塔工程主要由圓臺基礎、圓柱支筒、倒錐殼水箱及其它附屬設施等組成，其圓臺基礎半徑為4500mm，混凝土強度等級為C20，基礎外做五層防水砂漿。支筒(塔身)高度為35.18m，支筒壁厚180mm，筒徑2400mm，混凝土強度等級為C30；支筒上部設置水箱，水箱主要由下環梁、中環梁和上環梁組成，水箱最大半徑為5690mm，混凝土強度等級為C25，防滲標號W6，內做五層防水砂漿。

本項目主要采用外設腳手架提升滑模施工技術，項目開工施工工期為3個月。

1 施工總體部署

1.1 施工方案簡介

根據項目分析和策劃，本水塔施工的重點是支筒提升滑模施工和水箱模板支撐體系的搭設。

本項目基礎模板采用小剛模板進行拼裝，支筒模板采用定型鋼模板，水箱結構采用現澆混凝土，水箱外保溫采用預制件進行外保溫。腳手架采用雙排單立桿腳手架，作為模板的提升架，同時在腳手架外側搭設馬道，作為施工人員上下通道，混凝土的垂直運輸采用龍門架。

施工時，外腳手架、馬道、龍門架與支筒的澆筑同步進行升高，待支筒施工完成后，外腳手架拆除至水箱環托梁底部，搭設外挑架、支水箱模板、原位現澆水箱混凝土。外腳手架經設計和驗算，其強度和穩定性可作為提升模板的支撐，外挑架經多次卸荷后，可作為水箱模板的支撐體系。

1.2 施工工藝

本項目的施工工藝流程如下。

測量定位→基礎開挖→基礎混凝土施工、鋼模制作→基礎回填土施工、鋼模預拼裝→鋼模安裝就位、外腳手架、馬道、龍門架搭設→支筒混凝土澆筑、預制保溫板、外腳手架隨澆筑搭設→環托梁施工→外腳手架拆除至環托梁→水箱外挑架搭設→水箱下殼施工→水箱上殼施工→風樓施工→吊裝保溫板、外裝修、爬梯焊接→拆除外架、防腐處理→竣工驗收。

2 滑模的設計

2.1 滑模設計依據

在認真審查設計圖紙后，發現本項目具備滑模施工的條件，在滑模設計時主要考慮以下設計特點和條件。

(1)支筒筒壁厚度一樣，都是180mm。

(2)支筒筒壁的配筋較密(200mm的縱橫向鋼筋網)。

(3)支筒頂部形狀變化較大，以此確定滑模施工的高度和上部結構的施工措施。

(4)當地當時氣候條件比較惡劣(大風天氣較多)。

根據以上特點和條件，在滑模設計時主要進行以下內容的設計。

2.2 提升架的數量和位置的確定

根據各項荷載數值(見表1，單位：公斤)，設計時，在模板四周沿圓周均勻分布6個提升架，并與之相應地做3對輻射梁和提升吊點，以便掛倒鏈，倒鏈的額定承載力為3噸。本工程中的實際承重要求為0.53噸。

實踐證明，提升點布置的是否合理，直接關系到模板是否能夠正常提升和支筒的垂直度控制。這樣布置有以下優點。

(1)各個倒鏈受力基本均勻。

(2)由于模板在提升過程中不可避免的會發生旋轉，這樣布置能夠倒換吊點與倒鏈。

(3)在倒換吊點時，可以對稱進行，而不影響模板整體受力的均勻性。

2.3 工作平臺的設置

為方便施工，主要是便于堆料、人員行走、堆放少量工器具和混凝土的修補，在模板設計時考慮了2個工作平臺，即散料平臺和檢修平臺。散料平臺設置在模板上面，是主工作平臺。檢修平臺設置在模板的下面，供混凝土表面修飾和養護使用。

2.4 工作平臺與上口距離的確定

散料平臺重點考慮堆放混凝土的多少，根據混凝土的初凝時間和施工速度，每次提升高度約為30cm，需混凝土量0.4m3，施工時間約2h，另外考慮到安全因素，在設計時散料平臺距離模板上口距離為30cm，可容納混凝土0.9m3。

檢修平臺考慮到人體的工作高度，距離模板下口1m。

2.5 模板材料的選擇

2.6 模板的加工與組裝要求

滑模模板采用在施工現場制作，內、外模板采用3mm厚的鋼板，Ф25鋼筋作鋼環，起固定作用，內、外模錐度為1％，在安裝后模板上口間距165mm，下口間距190mm，內、外模均采用整體模板，通過提升架連為一體。提升架選用10槽鋼，內模通過水平及斜向支撐與中心孔Φ200鋼管連接，在內模上口鋪設木板形成散料平臺。

模板的組裝在基礎混凝土達到一定強度后進行，分別吊裝內、外模，調整錐度、焊接提升架，使之形成整體，然后試運轉，經檢查合格后，投入使用。

2.7 模板設計圖

3 腳手架和垂直運輸設計

根據工程特點：水箱需要原位現澆，提升模板需要支架。因此考慮搭設外腳手架。外腳手架平面布置為正六邊形，搭設高度為38.4m，外排架邊長3.3m，立桿間距1.1m，內排架邊長2.15m，立桿間距1.08m，步距為1.2m，內、外排架間距1.1m，內腳手架距離支筒的最近距離為0.66m，最遠距離為0.95m，內、外排腳手架每邊用6m長的鋼管相連，中間排木用2m鋼管，待支筒混凝土達到一定強度時，將其與支筒頂緊，外架各邊上用6m鋼管做四周全封閉的剪刀撐。

垂直運輸采用1.9m×1.9m的鋼管井架，用鋼管搭設馬道與外架連接，每三步做一運輸平臺。井架外邊距離支筒中心8m，馬道作為施工人員上下通道，立桿間距1.2m、步距1.2m、寬度1.9m、高度與外腳手架同高。

根據規范要求，同時結合當地氣候條件，外腳手架在15m、25m、35m高度處設四道纜風繩，纜風繩選用φ12.5鋼絲繩。外腳手架在14.4m以上，每間隔4.8m沿支筒均勻做3根別抱與支筒連接，連接點隨混凝土澆筑進度陸續加設。

水箱施工采用外腳手架作為支撐體系，挑架利用原支筒架子外圈間隔放置3根3m長的短桿作放射狀支挑，設四層，環向橫桿仍按正六邊形布置，徑向橫桿隨挑桿放射狀布置。挑架與筒壁每層設置6個支撐點。外挑架的卸荷選用在8個環托梁安裝時，分別在外側下端焊Φ25吊環，然后用鋼絲繩拉接外挑架來卸荷。

外腳手架、外挑架、馬道和龍門架經過設計和驗算，其強度和穩定性均能滿足施工要求。

4 支筒混凝土澆筑

支筒混凝土的澆筑質量是本工程的關鍵，它的澆筑速度和強度直接影響到整個工程的質量和進度。在施工過程中，重點從以下幾個方面進行控制。

4.1 測量控制

在基礎混凝土的澆筑過程中，在基礎中心點預埋垂直控制點，作為工程施測原點。同時，在模板加工時在平臺中心設置Φ200鋼管，掛8kg線錐控制筒身的垂直度。同時在平臺上設置三根水準刻度管，以控制支筒的水平度。提升之前，在鋼筋上劃線，專人觀察水準管和線錐，同時設專人指揮，同時拉動，每次拉動長度一致，以控制每次提升高度一致。

4.2 鋼筋工程

支筒鋼筋采用間距200mm的鋼筋網，豎向主筋設計要求雙面幫條焊，環向鋼筋每1m設置1根φ12鋼筋與主筋點焊，以防止鋼筋的扭轉。混凝土每次澆筑后，在模板與提升架之間留有600mm的空隙，以便于綁扎鋼筋。

4.3 混凝土澆筑

支筒混凝土的設計強度為C30，為保持混凝土的工作性不變而減少拌和用水量，降低水灰比，改善和易性，利于混凝土強度的增長及物理性能的改善，在混凝土配合比設計時摻入適量的減水劑。混凝土垂直運輸采用卷揚機，到達澆筑高度后通過溜槽進入散料平臺，然后人工沿四周均勻下料，分層振搗。開始澆筑高度為50cm，澆筑至一半時開始振搗，振搗過程中為防止漏振，采取每個鋼筋間距內都振搗，振搗時間進行嚴格控制，防止夾層，影響混凝土強度，并嚴禁振動鋼筋和模板，待混凝土初凝后，往上提升5cm，觀察出模混凝土的外觀，同時用手指按壓出模的混凝土，無明顯凹痕，表明混凝土已初凝。第二次澆筑30cm，提升10cm，繼續觀察出模的混凝土，若與第一次觀察的情況相同，再澆筑35cm，與內平臺相齊平，待模內混凝土具備一定強度后，進入正常提升階段，以后每次澆筑30cm～40cm，間歇40min。每次提升后，立即進行人工修補混凝土。

根據施工記錄，平均每日澆筑高度為2.35m，速度最快時達5.76m/日，由于施工時當地的氣候條件比較寒冷，給施工帶來了很大的困難，否則支筒的施工速度會更快一些。

4.4 混凝土養護

由于施工期間當地風沙很大，經過2次的灑水養護觀察和工人的現場反映，認為工作量太大，而且在夜間施工時比較危險。后采用涂刷混凝土養護劑的方法進行養護，雖說增加了一定的成本，但是避免了質量事故和安全事故的發生。

4.5 水箱內支筒施工

水箱環托梁以上1.5m以內的部位，由于鋼筋較密(局部采用雙排筋)，所以混凝土采用細石混凝土澆筑。環托梁鋼支架采用預留孔，二期澆筑。水箱內支筒外面做五層防水砂漿。內支筒頂部1.3m范圍內支筒施工時，由于體形有所變化，采用外模保留，內模拆除，用剛管做支撐、然后支內模。采用外模逐步提升，內模固定的分層澆筑方式。

4.6 施工組織安排

5 水箱施工

根據工程的實際情況，水箱施工應重點控制下錐殼的支撐和混凝土澆筑及五層防水的做法。

5.1 水箱外挑架的設計

本工程水箱在原位現澆，外挑架的設置為：單側設三跨平行且等跨的外挑架，間距1m，步距1.2m，外挑架搭設的高度為37.00m，形狀與外架相同，為正六邊形，且在三排外挑架外圍全部搭設剪刀撐，在一個徑向平面內設反向撐。角點斜桿頂在預留角鋼槽內，其余斜桿頂住支筒壁。原位現澆混凝土必須進行卸荷，卸荷采用在環托梁內預埋φ25鋼筋吊環6個。每個吊環拉2道鋼絲繩，分別與最外邊的挑桿拉接。另外一點卸荷選在水箱模板的環狀龍骨架上，作為二次卸荷。具體做法為：8個工字鋼支撐埋件作為拉接點(拉接點位置對稱)，在最上部的環狀管上做16個卸荷點。第三排鋼管做8個卸荷點，用φ12鋼筋加花籃螺栓進行調整，調整完畢驗收合格后，φ12鋼筋在花籃螺栓處焊接。外挑架經計算驗證后，其強度和穩定性能夠滿足施工需要。

5.2 水箱外挑架設計圖

5.3 下錐殼模板圖

在最上一層挑架上搭設5根環狀鋼管龍骨，構成基本骨架，在環狀龍骨下加設立管。在環管上搭設50×100木方，木方用8＃鐵絲與環狀龍骨綁扎，完成上述操作后，再對整個倒錐體進行校核、抄平、調圓，然后綁扎鋼筋，支中環梁模板，清理后即可澆筑水箱混凝土。

5.4 水箱混凝土的澆筑

水箱混凝土設計為：C25W6自防水混凝土。施工時，在水箱四周搭設溜槽，用卷揚機不間斷地提升上料，兩個作業班組同時環向進行澆筑，每次澆筑高度60cm，不設內模。振搗時從下向上進行，隨后緊跟著抹面，多余的混凝土拌和物用刮杠往上刮，這樣可保證無施工縫。當混凝土澆筑至高度的一半時，緊跟著抹一層摻8％防水劑的砂漿，搓成毛面，以便上部做五層防水砂漿。

5.5 水箱內五層防水的做法

防水砂漿施工前，先將水箱部位的φ12拉接筋和鋼管切掉，上部涂防銹漆，空洞用細石混凝土添堵，然后徹底清除水箱上部雜物。防水砂漿采用五層做法施工：第一遍刮純水泥漿結合層一道，厚度2mm；第二遍用摻8％的MNC-D1型防水劑的水泥砂漿抹面，5mm厚，壓實后搓毛；達到一定強度后，繼續抹第三遍、第四遍防水砂漿，做法同第二遍一樣；第五遍，抹2mm厚純水泥漿，壓實、趕光。整個施工順序由中環梁向下環梁進行。

5.6 洗水試驗結果

在水箱施工完畢后，進行洗水試驗，洗水壓力設計要求為0.4MPa，現場實際壓力達到0.6MPa，在經過24h的試驗觀察，發現個別部位存在滲漏，后用環氧樹脂砂漿封堵后，再次試壓，滿足要求。

6 結語

(1)通過本工程的施工，證明在措施得力的情況下，采用外設腳手架，提升滑模進行水塔施工，在技術上可行且質量滿足要求。

(2)通過本項目施工，證明采用外設腳手架、提升滑模進行水塔施工，施工速度比較快，工期有保障(總工期3個月)。

(3)通過項目經濟成本分析，證明采用外設腳手架、提升滑模進行水塔施工，經濟上比較節省。

參考文獻

[1] 中國建筑工業出版社.建筑施工手冊(第3版)[M].中國建筑工業出版社.1997

[2] 建筑技術雜志社.建筑技術[M].1999(7).

[3] 西安建筑科技大學.建筑施工[M].中國建筑科技大學出版社，2001.