多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工技術(shù)在煙囪中的應(yīng)用

胡秋林 童中明

中國成達(dá)工程有限公司 成都 610041

多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工技術(shù)在煙囪中的應(yīng)用

胡秋林*童中明

中國成達(dá)工程有限公司 成都 610041

多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工技術(shù)與滑模施工技術(shù)相比，具有同步性好、操作性強(qiáng)，同時(shí)有效的解決“結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)”、“平臺(tái)飄移”和“平臺(tái)提升不同步”等問題，使得施工效率、混凝土澆筑質(zhì)量、施工安全性得到較大提高。因此，多點(diǎn)同步電動(dòng)升模技術(shù)在高聳結(jié)構(gòu)施工中得到了廣泛的應(yīng)用。

煙囪 多點(diǎn)同步電動(dòng)升模 提升架 操作架

目前，高聳建筑施工中最常用的施工方法有液壓滑模法、多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工法。多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工法是在液壓滑模法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種施工技術(shù)，經(jīng)過多年的實(shí)踐應(yīng)用，該技術(shù)得到了完善與發(fā)展。與傳統(tǒng)的滑模施工技術(shù)相比，多點(diǎn)同步電動(dòng)升模技術(shù)有效地解決了平臺(tái)扭轉(zhuǎn)、操作平臺(tái)提升不同步和中心漂移的問題。不僅使工程質(zhì)量大幅度提高，而且施工安全也得到了保障。

1 多點(diǎn)同步電動(dòng)升模技術(shù)原理

多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工技術(shù)原理：以固定在已具有3天齡期強(qiáng)度混凝土筒壁上的錨固件螺栓為受力支點(diǎn)，以通過錨固件螺栓固定于筒壁上的專用軌道模板為提升軌道，通過電動(dòng)擺線針輪減速機(jī)提升螺桿傳動(dòng)提供動(dòng)力使提升架及操作架交替爬升，從而帶動(dòng)與操作架相連的施工平臺(tái)向上提升。當(dāng)進(jìn)行下一循環(huán)提升時(shí)，由于提升架相對(duì)操作架處于低位，需要反轉(zhuǎn)電機(jī)將提升架先升到高位，再重復(fù)以上過程即可。如此循環(huán)往復(fù)，直到整個(gè)煙囪設(shè)計(jì)高度為止。

2 多點(diǎn)同步電動(dòng)升模技術(shù)的組成

多點(diǎn)同步電動(dòng)升模技術(shù)裝置主要由電動(dòng)提升系統(tǒng)、操作平臺(tái)系統(tǒng)、垂直運(yùn)輸系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、電氣操作控制系統(tǒng)和通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)等組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

2.1 電動(dòng)提升系統(tǒng)

提升系統(tǒng)通常根據(jù)煙囪直徑和平臺(tái)荷載大小，沿筒壁外側(cè)成對(duì)布置提升單元。每個(gè)提升單元由提升架、操作架、提升動(dòng)力裝置、專用軌道模板、穿墻錨固件(剪力環(huán)、錨固螺栓、螺母)等組成。操作架是一個(gè)多層空間框架結(jié)構(gòu)。施工平臺(tái)輻射梁通過滾輪擱置在操作架頂部。操作架是直接支撐整個(gè)平臺(tái)體系的主要結(jié)構(gòu)。操作架提升時(shí)帶動(dòng)整個(gè)平臺(tái)向上。操作架沿圓周均布，各自獨(dú)立，可單獨(dú)提升，也可同時(shí)提升。提升架通過滾輪組與操作架立柱內(nèi)側(cè)軌道套合。在提升時(shí)，操作架與提升架互為軌道，交替上升。提升架和操作架通過插銷與專業(yè)軌道模板相連接，最后通過穿墻錨固件把荷載傳遞到混凝土筒壁。操作架各層間均用腳手板環(huán)向連通構(gòu)成外圍操作平臺(tái)，外側(cè)設(shè)置護(hù)欄桿，并用安全網(wǎng)嚴(yán)密封閉。操作架底層為混凝土筒壁外側(cè)消缺和修飾平臺(tái)。

圖1 多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 操作平臺(tái)系統(tǒng)

操作平臺(tái)是煙囪施工過程中施工操作、綁扎鋼筋、支設(shè)模板、安裝預(yù)埋件和澆筑混凝土的主要場(chǎng)所。操作平臺(tái)通常是由主施工平臺(tái)、內(nèi)操作平臺(tái)、隨升井架等組成。主施工平臺(tái)由中央鼓圈、徑向輻射梁、環(huán)向連接次梁、斜拉索腹桿、井架斜撐等組成的一個(gè)輻射狀空間桁架結(jié)構(gòu)，是整個(gè)施工過程中的主要荷載載體，主施工平臺(tái)在組裝時(shí)根據(jù)煙囪直徑大小需要預(yù)先起拱，以防止平臺(tái)在施工過程中產(chǎn)生過大撓度；內(nèi)操作平臺(tái)通常設(shè)置2層，上層為支模平臺(tái)，下層為拆模平臺(tái)，拆模平臺(tái)還用作內(nèi)壁防腐施工平臺(tái)和消缺修飾平臺(tái)。人員通過設(shè)在鼓圈上的護(hù)籠爬梯垂直上下；隨升井架通常為2孔，高度10m左右，其下端和平臺(tái)剛性連接，隨施工主平臺(tái)一起提升。

2.3 垂直運(yùn)輸系統(tǒng)

垂直運(yùn)輸系統(tǒng)由拔桿起重機(jī)、電梯吊籠、安全保護(hù)裝置、卷揚(yáng)機(jī)、地錨等組成。在平臺(tái)井架上安裝1部人貨混載電梯吊籠。電梯吊籠分為兩層。上層負(fù)責(zé)施工人員、混凝土、埋件材料等垂直運(yùn)輸；下層為混凝土料斗，供吊運(yùn)混凝土用。通常電梯吊籠卷揚(yáng)機(jī)采用2臺(tái)5t雙筒雙速卷揚(yáng)機(jī)作為動(dòng)力，并且在隨升井架頂部設(shè)置斷繩保險(xiǎn)裝置和限位器防止電梯吊籠沖頂。

2.4 模板系統(tǒng)

模板系統(tǒng)由普通鋼模板、專用軌道模板、收分模板、鋼管圍檁、對(duì)拉螺桿等組成。模板高度1.5m，即一個(gè)提升行程高度，共配置3節(jié)用量。專用軌道模板與對(duì)應(yīng)內(nèi)模之間用M20～M25的高強(qiáng)螺栓連接，安裝前加Φ50 PVC硬塑料管，以保證螺栓反復(fù)周轉(zhuǎn)使用。普通模板用M12(或M14)螺栓與對(duì)應(yīng)內(nèi)模連接，安裝前加Φ20硬塑料管。一般情況下，模板上下需要各布置一道鋼管圍檁，主要用于支承和固定模板并將模板連成整體。

2.5 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)是由平臺(tái)提升控制系統(tǒng)、卷揚(yáng)機(jī)控制系統(tǒng)以及施工照明用電等組成。通常情況需要設(shè)置上下兩個(gè)控制室。上控制室設(shè)在主施工平臺(tái)，主要控制平臺(tái)提升系統(tǒng)和拔桿起重機(jī)；下控制室設(shè)在煙囪底部，主要控制電梯卷揚(yáng)機(jī)和總電源等。平臺(tái)提升控制系統(tǒng)由總控制箱和分控制箱組成。總控制箱設(shè)置在上控制室，控制提升架的整體同步提升。分控制箱設(shè)置在每個(gè)提升架處，通過分控制箱可以對(duì)每個(gè)提升架進(jìn)行獨(dú)立操作從而實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的微量調(diào)整。在每個(gè)分控制箱中設(shè)置有過載保護(hù)裝置和緊急控制按鈕，發(fā)生突發(fā)情況時(shí)可以通過任何分控制箱緊急控制按鈕終止作業(yè)，保證安全。

3 升模工序及質(zhì)量控制

3.1 升模施工流程

多點(diǎn)同步電動(dòng)升模技術(shù)的施工流程：拆除最下層導(dǎo)軌、內(nèi)外模板并清理刷油—松導(dǎo)索、提升架提升—操作架及整個(gè)施工平臺(tái)提升—整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)調(diào)平和對(duì)中校核—緊導(dǎo)索—鋼筋綁扎—內(nèi)外模支設(shè)—模板半徑和壁厚校正并驗(yàn)收—澆筑混凝土—混凝土消缺養(yǎng)護(hù)—循環(huán)。一個(gè)循環(huán)過程8～20h，根據(jù)工程量的大小而不同。

3.2 煙囪中心及標(biāo)高控制

在施工組織計(jì)劃中，需要按1.5m的模板模數(shù)編制好煙囪半徑、標(biāo)高、壁厚等控制參數(shù)表。煙囪半徑和壁厚依據(jù)控制表用鋼卷尺仔細(xì)測(cè)量，每板必須確保中心、半徑尺寸準(zhǔn)確。煙囪中心、標(biāo)高的控制和測(cè)量可以采用線錘測(cè)定法或者激光測(cè)定法。

3.3 水平施工縫和外觀處理

煙囪筒身每次混凝土澆筑高度為一個(gè)模板高度即1.5m，兩次澆筑之間要產(chǎn)生施工縫，因此需要進(jìn)行處理。處理方法：在混凝土初凝前將混凝土表面進(jìn)行交叉劃痕拉毛，凝固后去除松動(dòng)石子即可。

拆模后對(duì)影響混凝土筒壁外觀質(zhì)量的掛漿及接縫用手持磨光機(jī)打磨清理干凈。螺桿留下的螺栓孔采用預(yù)制好的砂漿塊進(jìn)行封堵填實(shí)，然后在螺栓孔表面涂抹防水砂漿或防水劑，并使混凝土表面光滑平整。

3.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土的養(yǎng)護(hù)對(duì)其最終強(qiáng)度形成有很大的影響，在施工過程中容易忽視。由于煙囪施工屬于高空作業(yè)，混凝土養(yǎng)護(hù)不能采用澆水、早袋覆蓋等常規(guī)方法。通常在拆除模板后需要涂刷養(yǎng)護(hù)液，使其在混凝土表面形成保護(hù)膜，從而防止水分丟失以達(dá)到養(yǎng)護(hù)的目的。

4 多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工技術(shù)與滑模施工技術(shù)比較

4.1 結(jié)構(gòu)體系支承方式

滑模施工技術(shù)主要是以埋植在初凝混凝土中的支承桿為受力點(diǎn)。在平臺(tái)滑升過程中操作平臺(tái)荷載不均或過大、平臺(tái)滑升高度過高使支撐桿脫空過長、遇障礙強(qiáng)行滑升等容易造成支承桿失穩(wěn)，平臺(tái)提升容易發(fā)生偏移和扭轉(zhuǎn)。

多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工技術(shù)是以已成型并且具有三天齡期強(qiáng)度的鋼筋混凝土筒壁為受力支點(diǎn)，受力支點(diǎn)承載力強(qiáng)度較高。同時(shí)，電動(dòng)升模平臺(tái)提升時(shí)，提升軌道是以固定在筒壁上的專用軌道模板為提升軌道，其強(qiáng)度和剛度遠(yuǎn)大于滑模施工軌道的支承桿。平臺(tái)提升不易發(fā)生偏移和扭轉(zhuǎn)。兩者對(duì)比，多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工技術(shù)在平臺(tái)提升時(shí)安全性比滑模提升時(shí)更高，同步性更好。

4.2 混凝土施工質(zhì)量

滑模施工技術(shù)為連續(xù)性作業(yè)，混凝土澆筑完成后，模板即向上滑升，模板與混凝土表面不分離。在提升過程中，模板與混凝土之間存在很大摩擦力，且混凝土處于初凝狀態(tài)，所以混凝土易出現(xiàn)水平裂縫甚至筒壁被拉裂，施工質(zhì)量難以保證。

多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工技術(shù)是非連續(xù)性施工，當(dāng)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，模板與混凝土表面分離，施工平臺(tái)通過提升系統(tǒng)沿固定軌道向上提升，混凝土凝固成型不受任何影響，混凝土施工質(zhì)量容易得到保證。

4.3 提升機(jī)構(gòu)

滑模施工技術(shù)中采用液壓油泵和千斤頂為動(dòng)力，操作控制難以協(xié)調(diào)。平臺(tái)受荷不均以及油泵壓力不穩(wěn)容易使千斤頂爬升不同步，從而引起平臺(tái)傾斜扭轉(zhuǎn)。

多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工技術(shù)采用行星針輪擺線減速機(jī)作為提升動(dòng)力，結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單、同步性能好，提升時(shí)沿專用軌道模板勻速上升，有效的控制了系統(tǒng)的中心漂移和扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

4.4 模板系統(tǒng)

滑模施工技術(shù)中采用模板系統(tǒng)與提升體系相互固定的方式來滑升，因此混凝土每次提升澆筑高度都不能太高，一般為0.25～0.3m。由于平臺(tái)滑升在混凝土初凝前就完成，進(jìn)行下次混凝土澆筑時(shí)其接觸面不會(huì)產(chǎn)生施工縫。

多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工技術(shù)是通過采用對(duì)拉螺栓和圍圈對(duì)1.5m高的鋼模板來進(jìn)行固定，模板系統(tǒng)與提升結(jié)構(gòu)部分自成體系，在提升時(shí)兩者相脫離互不影響，每次澆筑高度為1.5m。由于在進(jìn)行下一次混凝土澆筑時(shí)，間歇時(shí)間較長，其接觸面會(huì)產(chǎn)生施工縫。兩者相比，多點(diǎn)同步電動(dòng)升模技術(shù)其施工縫要比滑模施工技術(shù)產(chǎn)生的施工縫要多。但是，多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工技術(shù)是三層1.5m高鋼模板輪流施工，澆筑完成后的混凝土在模板內(nèi)的水分更不易散失，混凝土的自身養(yǎng)護(hù)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于滑模施工時(shí)混凝土在模板內(nèi)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，對(duì)混凝土強(qiáng)度的形成更為有利。

5 結(jié) 語

多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工技術(shù)無論是從施工質(zhì)量、勞動(dòng)強(qiáng)度還是安全等方面均強(qiáng)于滑模施工技術(shù)，經(jīng)過較多工程實(shí)踐已得到證明。多點(diǎn)同步電動(dòng)升模技術(shù)不僅適用于煙囪、筒倉、電視塔、造粒塔等高聳結(jié)構(gòu)，通過改造完善同樣適用于高層框架剪力墻等結(jié)構(gòu)。隨著多點(diǎn)同步電動(dòng)升模施工技術(shù)的改進(jìn)和完善，該技術(shù)將會(huì)得更加廣闊的應(yīng)用。

1 重慶大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)等合編. 土木工程施工[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

2 《建筑施工手冊(cè)》編寫組.建筑施工手冊(cè)(4版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

3 GB 50113—2005，滑動(dòng)模板工程技術(shù)規(guī)范[S].

2016-02-03)

*胡秋林：工程師。2006年畢業(yè)于西華大學(xué)土木工程專業(yè)。從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電話：(028)65537091， E-mail:huqiulin@chengda.com。