摘 要 介绍了钢筋混凝土烟囱无井架倒模施工方法。钢筋混凝土烟囱施工方法经过井架施
工,液压滑模施工,发展至无井架倒模施工工艺,并得到了不断改进。
关键词 钢筋混凝土;烟囱;倒滑模施工;工艺;设计
   钢筋混凝土烟囱的施工技术,有一个发展的过程。20世纪70年代前以有井架的施工方法为主,完成了许多烟囱施工任务。70年代后采用滑模施工工艺逐渐增多,但在施工过程中,液压滑动模板施工法,机械设备较多,施工技术要求较高(特别是第一节组装时,相应的标高、半径、坡度一定要准确),滑模装置的钢结构及模板的加工精度要求高,工种之间工序交叉频繁,施工费用高。因此,在十三冶九公司近几年的施工过程中,采用了钢筋混凝土烟囱无井架倒模施工工艺,并不断加以改进,使之更加科学、经济、便于操作,现将这一施工方法简述如下。
1 装置的组成
1)操作平台系统由鼓圈、辐射梁、内外环梁、平台栏杆、平面铺板及栏杆等部分组成。2)模板系统由提升门架、内外模板(有固定、收分模板)、围圈内外吊篮等部分组成。3)垂直运输系统有随升井架、吊笼及其导索、卷扬机及其钢丝绳、混凝土吊笼等部分组成。
2 操作平台系统
2.1 结构形式
钢筋混凝土烟囱是一个直径连续变化的筒体结构。为适应烟囱构造上的特点,无井架倒模施工的操作平台一般采用辐射状的空间结构,是施工人员进行高空作业的主要场所。在设计操作平台时既要满足烟囱结构和倒模工艺的要求,又要保证平台结构本身在各种荷载作用下有足够的强度和刚度,以保证安全。因此,在设计时要通过计算来确定构件的截面尺寸。
1)鼓圈。鼓圈是由直径相同的上钢圈和下钢圈通过腹杆用螺栓连接而成的一个几何不变体。上下钢圈通常用组合槽钢制成,腹杆采用角钢。钢圈的大小取决于烟囱筒首的内径。可按下列关系式确定:d1=d上min- 2(a1+a2)式中:
d1-鼓圈最大外径,m;
d上min-筒首最小内径,m;
a1-提升门架内立柱外侧距筒壁内表面的距离,m;
a2-吊篮挑出提升门架立柱外的宽度,m。
2)环梁。外环梁通长用槽钢制成。设计时每节环梁长度控制在7 m左右,使其便于组装和拆除,
环梁的连接采用高强螺栓连接。外环梁直径决定于烟囱倒模平台开始利用时筒身标高的外径,可按下列关系式确定:
d2=d下max+ 2a
式中:
d2-外环梁最小内径,m;
d下max-倒模平台开始利用时的筒身外径,m;
a-倒模平台开始利用时门架外立柱外侧距筒壁外表面距离,m;设置操作平台中环梁主要是为了增加平台的整体性和刚度,对于在100 m以上的烟囱,由于烟囱上下直径相差较大,待平台上升至上部时,其挑出部分较大,使平台稳定性较差,会导致平台产生中心位移甚至扭曲。因此必须设置中环梁。
3)辐射梁。辐射梁采用整根槽钢制成。腹板上设置平台拉杆的拉环或钻孔眼。辐射梁挑出外环梁不宜过长。一般采用250 mm为宜。当采用操作平台整体拆除方案时,为满足整体拆除的需要,辐射梁和上钢圈采用铰接。
4)平台拉杆。平台拉杆优先采用柔性拉杆,配备钢丝绳卡环和花篮螺丝,以便调整其长度,拉杆和辐射梁的夹角在首次组装时不能小于20°,这一角度用来确定鼓圈的高度。
5)平台铺设。宜选用质地较好的红松、白松或杉木板,厚度以40 mm~50 mm为宜。
2.2 荷载的组合
荷载的组合,应考虑施工过程中可能出现的对于平台产生最不利的工作组合,倒模施工中做为平台结构设计控制状态的情况是:当平台提升后,导索张紧、绑扎钢筋、浇注混凝土、吊笼上下运行,这时荷载包括:操作平台结构自重、平台上施工荷载、井架、吊笼全部荷载,并同时考虑吊笼导索的张紧力,吊笼刹车力及风荷载的影响,这种状态将会使平台结构产生最大的内力和挠度,使平台处于最不利的受力状态。
2.3 荷载的取值
根据烟囱工程设计与施工的有关资料,结合烟囱倒模施工装置的设计实践经验,其设计荷载取值参照表1的有关数据,但由于实际构件和假定断面有出入,故在施工图设计时应按实际断面进行荷载复核。
2.4 计算假定
烟囱倒模操作平台结构的计算方法,一般视其构造和所取的计算简图不同而采用不同的计算方法。计算假定。
1)辐射状态空间结构的平台,简化为一个平面桁架梁结构。
2)由于鼓圈是由上下钢圈通过腹杆组装而成,在结构分析时假定其刚度为无限大。
3)辐射梁与鼓圈:平台拉杆与辐射梁、鼓圈的连接看作铰接。
4)由于提升门架环向布置,在垂直荷载作用下,不考虑平台水平位移。
表1 烟囱倒模装置设计时荷载计算参考表
 
注: 吊笼、把杆、钢丝绳、电缆、管线等,按实际计算。
5)支座反力假设集中在提升架两立柱的中点上。
6)风载由井架传至辐射梁。其中把杆的垂直荷载只考虑有三榀辐射梁承担。井架上其他荷载看作是均匀分布于各辐射梁,但需乘以1.1的附加系数。
7)计算辐射梁的强度和刚度应按最不利状态考虑,即看作是带悬臂的简支梁进行验算(拉杆与辐射梁的连接点按不可靠支座考虑)。
3 模板系统
3.1 提升门架
1)提升门架是将操作平台、井架等施工荷载传给混凝土筒壁的重要结构,同时也做为倒链提升操作平台的支点,周圈共设8对提升门架,四周均匀布置。提升门架的选型要求刚度好,在提升平台过程中立柱、横梁不变形,保证施工安全。由于绑扎钢筋是在平台辐射梁之下和外模板之上的空间进行操作,这段距离宜控制在400 mm左右,距离过大虽有利于钢筋绑扎工作,但对提升门架的受力不利,距离过小则对钢筋的绑扎工作带来困难。
2)提升门架的设计。提升门架的两边立柱应能承受全部垂直力,横梁与立柱的连接应有足够的刚度,并应使立柱在承受全部垂直力时产生尽可能小的弯曲。通过工程实践,在结构形式和材料规格选用方面,提供了一个经验数值,当承受上部荷载≤4 t时,立柱材料一般选用I16,横梁一般选用I12,当承受荷载>4 t时,需根据荷载计算确定合理选材。
3.2 模 板
混凝土烟囱的倒模可根据筒身直径的大小,确定模板的尺寸,通常采用P10150或P151502种定型标准钢模进行施工,内外壁的模板分别由定型标准钢模、收分模板组成。随着筒身直径的逐渐变小,提升中需将提升架沿辐射梁不断向筒心推进,模板也不断进行收分和抽拨。