大直徑筒倉錐頂施工方法分析

王進良

中國電建集團河北工程有限公司，河北 石家莊 050000

筒倉建設和發展到現在已有兩百多年，初期建造結構為鋼筋混凝土筒倉，因施工技術以及使用要求的限制，直徑都相對較小，大直徑筒倉是隨建造技術與設計技術的不斷發展而出現的。20世紀80年代,法國南特爾糖廠成功建成一座總貯量達7萬t的鋼索預應力筒倉——南特爾預應力筒倉，該筒倉內徑約為47.5m，高度為54m。法國同時代建設的布瓦里糧倉，筒倉直徑接近53m，高度接近34m，貯量達到6萬t。隨著電力、糧食加工業、礦業等行業的不斷發展，散裝物料運輸、貯存數量逐漸增多，在這種情況下，世界各地紛紛開始建造大容量鋼筋混凝土筒倉，以滿足日益擴大的社會需求。

預應力混凝土筒倉具有體積大、占地較少、運行費用較低、卸料順暢、環境影響小、粉塵易控等優點，隨著國家現有煤炭環保標準的提高和人們環保意識的增強，尤其是在電力工業、化學工業等以煤炭為原料的行業，鋼筋混凝土大直徑儲煤筒倉逐漸成為行業發展的主流。同時，鋼筋混凝土筒倉垂直高度、直徑隨著不斷加大，對筒倉頂蓋工程管理提出了更高的要求。筒倉頂部結構主要有錐殼、梁板結構、網架、球殼等多種形式。斜錐頂殼支撐體系問題一直是鋼筋混凝土倉頂錐殼結構筒倉工程的難點和重點。文章所提施工方法主要針對大直徑筒倉斜錐頂殼施工，簡易優化，成本費用低，安全性可靠性高。以華電裕華熱電筒倉項目和廣西華誼工業氣體島項目卸儲煤裝置筒倉工程為例，應用該施工方法，優化施工資源，節約施工工期，取得了良好經濟效益。

1 施工工藝原理

常規筒倉錐頂施工采用滿堂腳手架、中心局部腳手架支撐平臺或中心鋼結構支撐平臺等，常規施工方法僅中心支撐構造便較煩瑣、施工周期長、占用資源多且高空作業暴露時間長、對結構核算要求高，主受力為中心支撐結構，如混凝土澆筑中控制不當，中心結構穩定性不夠，極易在頂蓋澆筑中模板變形，甚至發生事故。文章所提施工工藝方法主受力結構為懸挑輻射鋼梁，中心塔吊標準節支撐為副受力結構，HW350型鋼+Ф219鋼管斜撐將支撐上部結構70%的重量，中心標準節支撐作為提高整體結構穩定性的支柱，整個平臺單個構件最重為1.5t，由現場6t塔吊組合安裝，鋼平臺施工完成后進行斜錐頂殼支模架搭設，隨后進行斜錐頂殼澆筑，澆筑斜錐頂殼時先澆筑頂環梁的上部和天溝平臺，其強度達到75%時，錐殼鋼筋網下端已形成固定端，再澆筑斜錐頂殼，施工縫留置在陰角處。待筒倉頂蓋施工完成后從頂板預留洞口處將錐殼臨時支撐材料拆除。

筒倉頂殼施工技術具有非常完整的使用功能，采用中心柱周轉使用、吊裝和拆除，工業化、機械化程度較高，在相同規模電廠設計日趨標準化的今天，預計能周轉用于6個同直徑圓形筒壁，周轉率較高，符合建筑行業綠色施工標準，目前已周轉于3個同直徑的圓形筒壁結構，降低了工程成本。作為一種新型施工工藝，該方法操作簡單、方便，施工速度快，工程質量好，且混凝土表面平整光潔。

2 施工工藝流程及相關參數

2.1 工藝流程

該方法的工藝流程為筒倉倉壁砼施工（同時中心支撐節安裝）→倉壁及倉頂環梁預埋鋼板（輻射鋼梁加工）→焊接中心鋼平臺→焊接中心鋼平臺→焊接輻射梁→搭設錐殼腳手架→斜錐殼施工→搭設56m層梁板腳手架→56m層梁板施工→腳手架拆除→鋼平臺拆除。

2.2 相關參數

（1）技術參數。項目筒倉直徑為27m，壁厚為400mm，絕對標高3.7m（筏板頂）～13.3m為筒壁，13.3m～50.9m為倉壁。倉壁頂環梁尺寸為700mm×2000mm，倉頂為錐殼結構，與水平面夾角為42.68°，殼壁厚度350mm，殼頂為一半徑為8m的封頂環梁。封頂環梁層為56.3m（絕對標高）結構層，橫縱向各3道混凝土結構主梁，中間若干次梁。

（2）輻射鋼梁參數。主梁型號為HW350×350×12×19，長度為12m，單倉有36根，沿倉頂環梁均布，一端焊接在環梁預留埋件上，另一端架在中心支撐平臺并與平臺梁焊接。斜撐梁型號為Ф219×6，長度為6m，主要設置在輻射梁近環梁端，用以支撐錐殼，距節點垂直高度為3m。

（3）中心支撐參數。中心支撐構件為12節16t塔吊標準節，主尺寸為2m×2m×3m，標準節立柱為L200×20的等邊角鋼，斜撐及橫撐為L110×14等邊角鋼組成的支架結構，中心支撐頂部焊接由HW350×350×12×19型鋼組合而成的4m×4m框架，以架設輻射梁。中心支撐每15m設置橫撐與筒倉筒體連接，以保證中心支柱的穩定性，每層橫撐為長12m的Ф219×6鋼管，其一端焊接鋼翼板與筒體頂緊，另一端設置可調節頂絲與中心支撐標準節連接，通過每層橫撐使中心支撐與筒體形成整體。

（4）平臺架體參數。在倉內+49.3m鋼平臺上，分別沿輻射梁方向以及環向進行鋼管腳手架搭設，鋼管的尺寸為Ф48×3.0，在搭設之前首先在型鋼梁上焊接Ф25鋼筋頭（100mm長）作為限位。錐殼腳手架立桿沿鋼梁方向間距1.2m，環向間距1m，當支撐腳手架的豎向受力桿未直接撐在型鋼上時，采用18#槽鋼設置次梁，次梁架在型鋼翼緣上與翼緣焊接（部分次梁未設置處架體采用八字撐加強立桿），使立桿受力均勻傳遞至型鋼上，水平桿步距為1.2m。56.3m層梁腳手架搭設立桿橫縱間距為1m，水平桿步距為1.2m。板底立桿橫縱間距為1m，水平桿步距為1.2m。

（5）平臺荷載的確定。①恒荷載。倉頂錐殼（50.9～54.7m）砼量為139m3；錐頂小環梁（56.3m）砼量為34m3；倉頂梁（56.3m）砼量為62m3，倉頂板（56.3m）砼量為21m3，倉頂錐殼與56.3m平臺模板量為712.8m3；倉頂錐殼的鋼管腳手架重量為9.7t；梁板腳手架自重為8.6t。錐殼施工時的恒載為3208.6kN。梁板施工時單次最大恒載為1736.9kN。②活荷載。操作人員荷載為80kg×10人=8kN；振搗荷載為2kPa×1.5m×2m=6kN。③錐殼施工時為單次澆筑最大總施工荷載：∑N=3208.6+1.4×（6+8）=3228.2kN。將上述荷載數值輸入計算鋼結構軟件，驗算全部型鋼是否滿足現場荷載要求，計算結果顯示所選用型鋼結構支撐體系滿足施工需要。

3 施工過程控制

（1）輻射平臺鋼梁的選用應符合《熱軋H型鋼和部分T型鋼》（GB/T 11263—2017）的有關規定。腳手架所用鋼管須符合現行國家標準《直縫電焊鋼管》（GB/T 13793—2016）中所規定的Q235鋼管要求，不得現場使用存在彎曲、嚴重銹蝕、變形及裂紋的鋼材。

（2）主輻射鋼梁選用HW350×350×12×19型鋼，斜支撐選用φ219×6的鋼管。鋼平臺上模板支撐架采用Φ48×3.0鋼管。預埋件參考《16G362 鋼筋混凝土結構預埋件》確定，選用厚12mm的鋼板。

（3）中心支撐使用12節2m×2m×3m的16t塔吊標準節。

（4）模板支架鋼管的尺寸和表面質量應符合以下規定：①鋼管表面應平直和光滑,不應有錯位、裂縫、分層、硬彎、結疤、毛刺、壓痕和較深的劃道；②鋼管斷面、外徑、壁厚等偏差應符合目前規范《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ 130—2011）的相關要求。

4 支撐架及平臺拆除

（1）腳手架拆除。腳手架的拆除需按《建筑施工腳手架安全技術統一標準》（GB 51210—2016）第9.0.8條，《建筑施工模板安全技術規范》（JGJ 1621—2018）第7.4條執行。

（2）中心支撐平臺的拆除作業。中心鋼平臺拆除需遵循先裝后拆的施工工藝，充分利用孔洞口（頂板最大孔洞尺寸為2.1m×5.2m，輻射梁和支撐最大寬度為3m），對稱拆卸輻射鋼梁，采用塔吊機械配合人工拆除，且及時運走。拆除步驟如下：拆除槽鋼次梁等一些平臺輔配件；逐一對稱拆除輻射主梁及斜支撐；采用塔吊加人工輔助拆除，最后拆除塔吊標準節。操作平臺拆除屬于高空作業拆除，危險性較大，應做好相關安全拆除措施：第一，作業人員需體檢確定身體狀況良好可從事高空作業，并做好技術、安全交底相關教育培訓，作業時正確佩戴安全帶；第二，筒倉壁及頂環梁施工完成后保留原有筒倉壁施工翻模三角架平臺，作為鋼平臺安拆作業平臺；第三，對主梁鋼梁以及筒倉鐵件連接處進行切割拆除，進行切割作業前將塔吊鋼絲繩預先與型鋼捆綁，使鋼絲繩剛好處于緊繃狀態，確保其拉力等于型鋼自重，以免焊口隔斷瞬間型鋼產生較大晃動，焊口割除后由塔吊通過頂板洞口吊運型鋼。

5 結論

對大直徑非核心筒結構筒倉斜錐頂殼施工而言，采用型鋼輻射梁加塔吊標準節作為錐頂施工操作平臺，既滿足施工要求也解決了倉頂結構重載施工支撐問題。該技術具有施工快、結構穩定性好、安全性能高等特點，值得進一步推廣應用。