浅谈大直径筒仓滑模施工方法的应用
日期：2017-5-11 14:18:05 点击：
大直径筒仓是一种常见的筒仓结构工程，主体一般由钢筋混凝土筒身结构、防腐内衬和附属构件组成。现阶段很多工业建筑，如焦化厂、钢厂、水泥厂的建筑，由于结构要求少留或不留施工缝，熟料库多为形象工程，其外观质量、垂直度要求相对较高，并且不宜抹灰装饰，因此大都采用了大直径筒仓。
传统导模施工工期长，导模施工工人在脚手架上施工，受工人的个人能力影响，存在安全隐患。导模施工需大量的对拉螺栓，拆模后需用膨胀水泥砂浆封堵对拉螺栓孔，增加一道施工工序，导模施工外观质量差。与导模施工不同，滑模施工用料节省，滑模施工工人在操作平台上施工，大大减少安全隐患，确保了工人的安全。
因此，针对大直径筒仓施工，笔者通过优化改进和创新工艺和方法，采用整体滑模施工，不间断施工，不留施工缝。采用外整体滑模平台，随浇筑提升进行外整修，提高外观质量。利用“S”定位筋，保证提升垂直度。滑模施工方法缩短了施工工期，并且进一步节约了施工材料，减少了工程施工成本，提高了工程建设效益[1-2]。
1·大直径筒仓滑模工艺原理
大直径筒仓滑模是指砼在浇灌、成型、固化过程中，利用液压千斤顶系统整体提升施工平台，同时提升施工结构中的钢筋、砼及仓体外细部修整。施工过程同步进行，全部操作都在不断向上滑升的工作平台上进行。在滑升的动力上采用运行平稳、无噪音和振动的液压滑升机械（油泵、油管及千斤顶），实现了钢筋砼工程施工连续化和高度机械化。其核心部分在于：液压千斤顶的选型、布置确保整体滑模系统提升；钢模板的组装刚度、圆度及对拉条幅的安装；提升过程采用铅坠控制整体结构垂直度及中线调整；采用“S”定位筋对砼壁厚进行控制；滑模过程中注意混凝土浇筑的连续性。
2·施工工艺流程
筒仓基础施工→筒仓壁结构施工→划线定位→安装提升架→安装内外围圈→绑扎竖向钢筋和水平钢筋→安装模板→安装操作平台及内吊架→安装中心拉杆→安装液压提升系统→检查、试验插入提升支撑杆→安装外吊架及安全网→浇筑筒仓壁砼→砼均匀浇注、振捣→使用液压提升系统进行提升→筒仓外壁表面修整→重复绑扎竖向钢筋和水平钢筋之后工作直至提升至顶。
3·滑模装置系统组成及操作要点
大直径仓壁采用滑模施工。整个模具由模板系统、操作平台系统、液压提升系统三大部分组成。
3.1 模板系统设计及操作要点
1） 模板选型。模板采用钢模，模板宽度筒仓普遍采用200 mm 和150 mm 两种规格，可适用于转角与洞口挡板，模板的形状尺寸进行特殊加工。采用钢模的好处在于模板刚度大，规格适于筒仓壁调整。
2）模板系统影响因素。根据工程量最大截面，计算模板用量。选择时需考虑到模板的自重与摩阻力，并考虑其他外部因素，如门字架自重、围圈自重、吊脚手架内外单层布置、内单层自重、集中荷载、操作平台自重、活载、综合因素，计算“开”字形提升架承受的荷载，选择合适的模板系统。
3） 操作要点。模板系统提升架的形式采用“开”字形，立柱与横梁采用槽钢焊接。提升架布置间距为1 200～1 400 mm 为宜，围圈采用小截面槽钢接头对焊。采用定型钢模，模板连接采用模板钩和铁丝捆绑，以利于调整。
3.2 操作平台系统设计及操作要点
操作平台系统为整体环型结构。沿仓壁内外侧一周设环形操作平台。内平台采用悬三脚架，主要材料由槽钢和角钢焊接组成，由螺栓与提升架连接。下挂吊脚手架用于抹灰施工操作，保证外观质量，操作过程边提升边操作施工。
外部抹灰施工应注意，施工的水泥必须为同一批次，防止外观抹灰施工完成后，表面出现色差。外部抹灰人员同时要注意水泥配合比，防止抹灰后流到下部筒身上，出现流坠情况。
3.3 液压提升系统设计及操作要点
滑模施工主要工作原理就是利用千斤顶进行顶升，主要由液压提升系统控制千斤顶整体、同步提升，因此液压提升系统是工程的核心部位。液压提升系统由一台液压油泵、滚珠式液压千斤顶及输油管道组成，一次行程为30 mm 为宜，额定顶推力根据千斤顶及综合荷载选择。
1）整体滑升模具必须具备性能好、刚度大的特点。整个模具应连锁成整体，防止滑升过程中出现偏扭，且能保证千斤顶相互协调滑升，图1 为滑升系统组装剖面图。
2） 为适应不同半径的圆筒仓施工，辐条、剪刀撑、系杆设计时采用螺栓联系的可伸缩体系，形成“开”字形，确保模具自身不变形，构筑物几何尺寸符合设计的要求。图2 为“开”字形提升架架设示意图；图3 为内架、剪刀撑、系杆连接形式示意图。
斤顶顶升为宜，一般采用φ50 mm 焊接钢管。上下支承杆采用焊接连接。接头处插入千斤顶前，先进行点焊通过千斤顶后进行围焊，加强刚度与垂直度。其偏斜度不超出偏差的0.2%。
4）在施工过程精度控制中，使用水准仪测量水平面；在筒壁外2 个轴线上设4 个点，挂上线坠，其地面对应点即可作为垂直度的原始测量点。
5）垂直提升设备。根据滑模施工技术要求和气候情况，滑模设备拆除的需要，应配输送泵和塔吊。同时，为了满足人员上下的要求，需要搭设上下人行跑道。
4·滑模施工
在施工前，应先对滑模设备、平台进行检查。
4.1 滑升过程
模板的滑升分为初升、正常滑升和末升3 个阶段。
4.1.1 初升阶段
连续浇注高600～700 mm 为宜，当底层混凝土已初凝并具有0.1～0.3 MPa 强度时，即可进行初升阶段的试升工作。所有千斤顶同时起升约50 mm，根据试升时的凝结情况，判断提升时间是否适宜，当滑升的过程中听到沙沙声时，用手指按压已脱模的混凝土有轻微指印但不黏手，说明已具备滑升条件。当模板升至200～300 mm 高度后，再对提升设备和模板系统进行全面地检查、休整即可转入正式的滑升阶段。
一般在混凝土浇注至模板高度的60%～70%，且第一层混凝土强度达到0.2～1.4 MPa 时进行初升。
4.1.2 正常滑升阶段
正常滑升时，模板的提升速度初期应稍慢于砼的浇注速度，以便入模的混凝土高度能逐步接近模板上口，当离模板上口约100 mm 时，便可按正常速度滑升。
在浇注混凝土的同时，每隔10～15 min 便提升1～2 个千斤顶行程，边提升边浇注连续提升。这种连续提升滑升的摩阻力小，自然条件下的气温对施工质量影响较大。因此应严格控制混凝土浇注顶面必须在同一标高上，以防止模板内混凝土表面高低相差悬殊，发生偏重情况影响提升垂直度。在正常滑升过程中，为保证结构的垂直度，操作平台应保持水平；各千斤顶的相对高差不得大于40 mm，相邻两个千斤顶的升差不得大于20 mm；应检查和记录垂直度、扭转及结构截面尺寸等偏差数值，检查及纠偏；专业人员应对液压提升系统进行监控，如果油压增至正常滑升油压的1.2 倍，尚不能使全部液压千斤顶升起时，应停止提升操作，立即检查原因并及时处理。
4.1.3 正常滑升阶段滑升速度的确定
根据液压滑模工程设计规定，混凝土的合适出模强度一般控制在5～25 N/cm2，如果施工处于低温季节，为保证支撑杆正常工作（不失稳），混凝土的出模强度应不低于60 N/cm2，滑升速度应满足
v=（10.5×k×P×0.5+0.6）/t. （1）
其中：v 为模板滑升速度，m/h；k 为安全系数，取2.0；P 为单根支撑杆的荷载，kN；t 为在作业班的平均气温条件下，混凝土强度达到0.7～1.0 MPa 所需的时间，h。按此可以计算出工程实际施工速度。
4.1.4 末升阶段
当模板滑升至建筑物顶部标高1 m 左右，即进入末升阶段，此时应放慢滑升速度，并准确抄平和找平，以使最后一层混凝土能够均匀交圈，保证顶部标高及位置准确。末升浇完后，尚应继续滑升直至模板与混凝土脱离，不致黏住。
4.1.5 特殊部位施工措施
1）洞口支撑杆加固。当模板下边高于洞口底部时，即利用侧壁预留钢筋、10 号槽钢焊接门架对支撑杆加固，防止失稳。
2）支撑杆变形处理。因千斤顶不同步上升，滑空过程中，偶尔单根支撑杆所承受的集中荷载大于其极限承载能力，产生变形，此时必须及时处理，以免发生质量问题或安全事故。处理时切去弯曲部分，将上部支撑杆往下插，直至与下部支撑杆吻合，再双面加帮条钢筋。图4 为支撑杆的变形处理。
4.2 滑模钢筋施工
1）钢筋长度。环向钢筋采用定尺9 m，竖向钢筋按图纸设计施工。
2）钢筋接头。钢筋内环外排钢筋采用单面搭接焊。钢筋采用绑扎搭接，钢筋错头符合规范设计要求。
3）钢筋定位。钢筋安装过程中采用“S”定位筋和焊接骨架定位，以保证钢筋的保护层和钢筋间距满足要求。
4.3 滑模砼施工
1）混凝土通过垂直运输设备运至平台，混凝土正常浇注每层200 mm 左右，每层平均滑升间隔为1～1.5 h，保持混凝土在塑性状态下滑升，以免拉裂。浇注混凝土应划分区段，每区段的浇注数量和时间应大体一致，并严格执行分层均匀浇圈制。
2）滑升振捣一定要振捣密实，并且振捣时不要插入下层砼内过多，以免影响下层砼物理指标。
3）砼浇筑时控制好每次浇筑使用量，避免一次搅拌砼量过多导致无法一次使用完，长时间、多次搅拌对砼的物理性能不利。
4）砼内外壁使用养护液养护。
4.4 滑模埋件及孔洞施工
施工过程中，应注意主体结构的预埋件、预留空洞，标高、部位、尺寸、预埋预留品种、规格。预埋预留要由专人负责，在滑模前，按照表格检查各种预埋件、预留孔是否安置准确，确保不遗漏。
5·结束语
大直径筒仓滑模施工是一种多工序同步施工、操作面狭小、高空作业的施工方法。要想实现优质的大直径筒仓滑模工程，就需要对施工中的每道工序进行认真检查。施工中采取各种有效的预防措施，保证滑模外观质量、砼提升速度、提升机组稳定。通过优化工艺和改进方法，便于合理选择施工机具，采用管爬升杆，自升式液压千斤顶提升组合钢模及操作平台，改善了砼浇筑的连续性，保证筒仓壁不留施工缝，有效控制大直径筒仓滑模外观质量。该方法可以保证建筑物和构件安全稳定工作，预防各种问题的出现与发展。具有省时、高效、快捷、经济实用的特点，可为今后大直径筒仓滑模施工提供指导和参考。
传统导模施工工期长，导模施工工人在脚手架上施工，受工人的个人能力影响，存在安全隐患。导模施工需大量的对拉螺栓，拆模后需用膨胀水泥砂浆封堵对拉螺栓孔，增加一道施工工序，导模施工外观质量差。与导模施工不同，滑模施工用料节省，滑模施工工人在操作平台上施工，大大减少安全隐患，确保了工人的安全。
因此，针对大直径筒仓施工，笔者通过优化改进和创新工艺和方法，采用整体滑模施工，不间断施工，不留施工缝。采用外整体滑模平台，随浇筑提升进行外整修，提高外观质量。利用“S”定位筋，保证提升垂直度。滑模施工方法缩短了施工工期，并且进一步节约了施工材料，减少了工程施工成本，提高了工程建设效益[1-2]。
1·大直径筒仓滑模工艺原理
大直径筒仓滑模是指砼在浇灌、成型、固化过程中，利用液压千斤顶系统整体提升施工平台，同时提升施工结构中的钢筋、砼及仓体外细部修整。施工过程同步进行，全部操作都在不断向上滑升的工作平台上进行。在滑升的动力上采用运行平稳、无噪音和振动的液压滑升机械（油泵、油管及千斤顶），实现了钢筋砼工程施工连续化和高度机械化。其核心部分在于：液压千斤顶的选型、布置确保整体滑模系统提升；钢模板的组装刚度、圆度及对拉条幅的安装；提升过程采用铅坠控制整体结构垂直度及中线调整；采用“S”定位筋对砼壁厚进行控制；滑模过程中注意混凝土浇筑的连续性。
2·施工工艺流程
筒仓基础施工→筒仓壁结构施工→划线定位→安装提升架→安装内外围圈→绑扎竖向钢筋和水平钢筋→安装模板→安装操作平台及内吊架→安装中心拉杆→安装液压提升系统→检查、试验插入提升支撑杆→安装外吊架及安全网→浇筑筒仓壁砼→砼均匀浇注、振捣→使用液压提升系统进行提升→筒仓外壁表面修整→重复绑扎竖向钢筋和水平钢筋之后工作直至提升至顶。
3·滑模装置系统组成及操作要点
大直径仓壁采用滑模施工。整个模具由模板系统、操作平台系统、液压提升系统三大部分组成。
3.1 模板系统设计及操作要点
1） 模板选型。模板采用钢模，模板宽度筒仓普遍采用200 mm 和150 mm 两种规格，可适用于转角与洞口挡板，模板的形状尺寸进行特殊加工。采用钢模的好处在于模板刚度大，规格适于筒仓壁调整。
2）模板系统影响因素。根据工程量最大截面，计算模板用量。选择时需考虑到模板的自重与摩阻力，并考虑其他外部因素，如门字架自重、围圈自重、吊脚手架内外单层布置、内单层自重、集中荷载、操作平台自重、活载、综合因素，计算“开”字形提升架承受的荷载，选择合适的模板系统。
3） 操作要点。模板系统提升架的形式采用“开”字形，立柱与横梁采用槽钢焊接。提升架布置间距为1 200～1 400 mm 为宜，围圈采用小截面槽钢接头对焊。采用定型钢模，模板连接采用模板钩和铁丝捆绑，以利于调整。
3.2 操作平台系统设计及操作要点
操作平台系统为整体环型结构。沿仓壁内外侧一周设环形操作平台。内平台采用悬三脚架，主要材料由槽钢和角钢焊接组成，由螺栓与提升架连接。下挂吊脚手架用于抹灰施工操作，保证外观质量，操作过程边提升边操作施工。
外部抹灰施工应注意，施工的水泥必须为同一批次，防止外观抹灰施工完成后，表面出现色差。外部抹灰人员同时要注意水泥配合比，防止抹灰后流到下部筒身上，出现流坠情况。
3.3 液压提升系统设计及操作要点
滑模施工主要工作原理就是利用千斤顶进行顶升，主要由液压提升系统控制千斤顶整体、同步提升，因此液压提升系统是工程的核心部位。液压提升系统由一台液压油泵、滚珠式液压千斤顶及输油管道组成，一次行程为30 mm 为宜，额定顶推力根据千斤顶及综合荷载选择。
1）整体滑升模具必须具备性能好、刚度大的特点。整个模具应连锁成整体，防止滑升过程中出现偏扭，且能保证千斤顶相互协调滑升，图1 为滑升系统组装剖面图。
2） 为适应不同半径的圆筒仓施工，辐条、剪刀撑、系杆设计时采用螺栓联系的可伸缩体系，形成“开”字形，确保模具自身不变形，构筑物几何尺寸符合设计的要求。图2 为“开”字形提升架架设示意图；图3 为内架、剪刀撑、系杆连接形式示意图。
斤顶顶升为宜，一般采用φ50 mm 焊接钢管。上下支承杆采用焊接连接。接头处插入千斤顶前，先进行点焊通过千斤顶后进行围焊，加强刚度与垂直度。其偏斜度不超出偏差的0.2%。
4）在施工过程精度控制中，使用水准仪测量水平面；在筒壁外2 个轴线上设4 个点，挂上线坠，其地面对应点即可作为垂直度的原始测量点。
5）垂直提升设备。根据滑模施工技术要求和气候情况，滑模设备拆除的需要，应配输送泵和塔吊。同时，为了满足人员上下的要求，需要搭设上下人行跑道。
4·滑模施工
在施工前，应先对滑模设备、平台进行检查。
4.1 滑升过程
模板的滑升分为初升、正常滑升和末升3 个阶段。
4.1.1 初升阶段
连续浇注高600～700 mm 为宜，当底层混凝土已初凝并具有0.1～0.3 MPa 强度时，即可进行初升阶段的试升工作。所有千斤顶同时起升约50 mm，根据试升时的凝结情况，判断提升时间是否适宜，当滑升的过程中听到沙沙声时，用手指按压已脱模的混凝土有轻微指印但不黏手，说明已具备滑升条件。当模板升至200～300 mm 高度后，再对提升设备和模板系统进行全面地检查、休整即可转入正式的滑升阶段。
一般在混凝土浇注至模板高度的60%～70%，且第一层混凝土强度达到0.2～1.4 MPa 时进行初升。
4.1.2 正常滑升阶段
正常滑升时，模板的提升速度初期应稍慢于砼的浇注速度，以便入模的混凝土高度能逐步接近模板上口，当离模板上口约100 mm 时，便可按正常速度滑升。
在浇注混凝土的同时，每隔10～15 min 便提升1～2 个千斤顶行程，边提升边浇注连续提升。这种连续提升滑升的摩阻力小，自然条件下的气温对施工质量影响较大。因此应严格控制混凝土浇注顶面必须在同一标高上，以防止模板内混凝土表面高低相差悬殊，发生偏重情况影响提升垂直度。在正常滑升过程中，为保证结构的垂直度，操作平台应保持水平；各千斤顶的相对高差不得大于40 mm，相邻两个千斤顶的升差不得大于20 mm；应检查和记录垂直度、扭转及结构截面尺寸等偏差数值，检查及纠偏；专业人员应对液压提升系统进行监控，如果油压增至正常滑升油压的1.2 倍，尚不能使全部液压千斤顶升起时，应停止提升操作，立即检查原因并及时处理。
4.1.3 正常滑升阶段滑升速度的确定
根据液压滑模工程设计规定，混凝土的合适出模强度一般控制在5～25 N/cm2，如果施工处于低温季节，为保证支撑杆正常工作（不失稳），混凝土的出模强度应不低于60 N/cm2，滑升速度应满足
v=（10.5×k×P×0.5+0.6）/t. （1）
其中：v 为模板滑升速度，m/h；k 为安全系数，取2.0；P 为单根支撑杆的荷载，kN；t 为在作业班的平均气温条件下，混凝土强度达到0.7～1.0 MPa 所需的时间，h。按此可以计算出工程实际施工速度。
4.1.4 末升阶段
当模板滑升至建筑物顶部标高1 m 左右，即进入末升阶段，此时应放慢滑升速度，并准确抄平和找平，以使最后一层混凝土能够均匀交圈，保证顶部标高及位置准确。末升浇完后，尚应继续滑升直至模板与混凝土脱离，不致黏住。
4.1.5 特殊部位施工措施
1）洞口支撑杆加固。当模板下边高于洞口底部时，即利用侧壁预留钢筋、10 号槽钢焊接门架对支撑杆加固，防止失稳。
2）支撑杆变形处理。因千斤顶不同步上升，滑空过程中，偶尔单根支撑杆所承受的集中荷载大于其极限承载能力，产生变形，此时必须及时处理，以免发生质量问题或安全事故。处理时切去弯曲部分，将上部支撑杆往下插，直至与下部支撑杆吻合，再双面加帮条钢筋。图4 为支撑杆的变形处理。
4.2 滑模钢筋施工
1）钢筋长度。环向钢筋采用定尺9 m，竖向钢筋按图纸设计施工。
2）钢筋接头。钢筋内环外排钢筋采用单面搭接焊。钢筋采用绑扎搭接，钢筋错头符合规范设计要求。
3）钢筋定位。钢筋安装过程中采用“S”定位筋和焊接骨架定位，以保证钢筋的保护层和钢筋间距满足要求。
4.3 滑模砼施工
1）混凝土通过垂直运输设备运至平台，混凝土正常浇注每层200 mm 左右，每层平均滑升间隔为1～1.5 h，保持混凝土在塑性状态下滑升，以免拉裂。浇注混凝土应划分区段，每区段的浇注数量和时间应大体一致，并严格执行分层均匀浇圈制。
2）滑升振捣一定要振捣密实，并且振捣时不要插入下层砼内过多，以免影响下层砼物理指标。
3）砼浇筑时控制好每次浇筑使用量，避免一次搅拌砼量过多导致无法一次使用完，长时间、多次搅拌对砼的物理性能不利。
4）砼内外壁使用养护液养护。
4.4 滑模埋件及孔洞施工
施工过程中，应注意主体结构的预埋件、预留空洞，标高、部位、尺寸、预埋预留品种、规格。预埋预留要由专人负责，在滑模前，按照表格检查各种预埋件、预留孔是否安置准确，确保不遗漏。
5·结束语
大直径筒仓滑模施工是一种多工序同步施工、操作面狭小、高空作业的施工方法。要想实现优质的大直径筒仓滑模工程，就需要对施工中的每道工序进行认真检查。施工中采取各种有效的预防措施，保证滑模外观质量、砼提升速度、提升机组稳定。通过优化工艺和改进方法，便于合理选择施工机具，采用管爬升杆，自升式液压千斤顶提升组合钢模及操作平台，改善了砼浇筑的连续性，保证筒仓壁不留施工缝，有效控制大直径筒仓滑模外观质量。该方法可以保证建筑物和构件安全稳定工作，预防各种问题的出现与发展。具有省时、高效、快捷、经济实用的特点，可为今后大直径筒仓滑模施工提供指导和参考。
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