烟囱滑模工程应用技术

滑模技术在烟囱工程中的应用

   一、概述

   近几年来，薄壁烟囱在重力式码头工程中应用越来越多，特别是在华南地区，大有取代重型方块的趋势。因此薄壁烟囱的预制方法如何才能多快好省已提到重要的议事日程上。根据我们的经验，采用滑模技术施工是较好的方法之一。

   滑模施工是现浇混凝土和钢筋混凝土工程机械化程度较高的、快速有效的先进施工工艺之一，由于其具有许多优点，在国内外都得到广泛的应用。我公司从84年引进滑模施工技术，先后应用到十多项工程上，均取得圆满的成功。其中有六项工程是烟囱。目前仍有二项烟囱工程在准备施工之中。烟囱滑模与其它滑模大同小异，其特点是:1.烟囱不高(14m以下)，纠偏容易。2.单个生产，数量多，所以一套滑模装置重复使用多次。为提高生产效率，要求模板整体吊装。3.回筒虽然结构简单，但有些烟囱有变截面的底座、有安装护舷的凸台、顶部有变截面的圈梁、两边有w型凸耳，这些又给滑模增加一定的难度。4.一般没有大的孔洞、门窗.不需加固支承杆。

   二、滑模设计

   1.滑模范围确定

   烟囱底座尺寸变化大，滑模较难，因此底座决定采用立模现浇的方法，筒身采用滑模施工.为了减少重新支模，凸台、凸耳、圈梁等特殊部位也与筒身一起滑模。

   2.千斤顶的布置

   由于烟囱不高，决定采用吊机直接吊混凝土吊罐上料.旁边设置钢架人梯供人员上下。千斤顶均匀布置，但有凸耳部分，需要增加千斤顶。千斤顶数量由计划所需数量和均匀对称布置需要、以及局部(凸耳)增加数量确定。我们采用的千斤顶*大起重量为3.5t，设计时的允许荷载取15kN。

   3.模板系统设计

   模板系统由模板、围图、提升架等构件组成。

   (1)模板

   模板的主要作用是承受混凝土的侧压力、冲击力和滑升时的摩阻力，并使混凝土按设计要求的截面形状成型。模板宽度300mm，高度1.lm.采用4mm厚钢板条做肋板，2.smm厚钢板做面板.为了方便加工制作，模板做成平面形的。由于模板宽度较小，滑模效果很好，出模的混凝土基本上是圆形的，棱边不明显。

   (2)围图

   围图的主要作用是保持模板组装时的平面形状不变，并与提升架连成整体。围图做成析架式的，弦杆用L63X6角钢，垂腹杆用必42钢管，斜腹杆用L50x5角钢。采用螺栓连接，方便装拆。

   (3)提升架

   提升架是安装千斤顶并与围图、模板连成整体的主要构件，主要作用是把所有滑模施工的静荷载和动荷载传递给千斤顶，是主要的受力构件。因此提升架要计算立柱和横梁在不利情况下的强度和刚度。提升架的立柱我们采用6mm厚的钢板焊接成工字形的截面，优点是重量轻、刚度大。

   4.操作平台设计

   操作平台是施工人员的工作场所和材料临时堆放地。所以操作平台是滑模设计的关键部位，要求有足够的强度、刚度和整体性。根据烟囱直径大小和模板整体吊装的起重能力，我们设计的操作平台有刚性操作平台和柔性操作平台两种。

   (l)刚性操作平台

   防城港中级泊位夕限7.6m烟囱我们采用辐射析架式刚性操作平台。其构造由12根辐射梁组成。辐射梁中心端与平台中心座用螺检连接，边端通过托架与围图连接。辐射梁之间用一道环形水平支撑和斜支撑加固.辐射梁上下弦用L50X5角钢，斜腹杆用L40x4角钢。平台中心座用必180无缝钢管，两端用1Zmm厚钢板做成。这种平台在多项烟囱滑模工程中应用，主要优点是平台刚度好，整体性好，利于纠偏;平台面积大，承载能力大，方便施工，灵活堆料。

   (2)柔性操作平台

   海南一九九四工程的烟囱直径14m，考虑到整体吊装的起重能力，我们选用重量较轻的柔性操作平台。

   柔性操作平台采用内夕日胜三角架型式.外挑三角架采用我们在各个滑模工程中通用的挂靠式三角架，可直接挂在围图任何部位，使用灵活，外平台通道宽8OOmm。内挑三角架水平横梁用L80x6角钢，斜支撑用L63x6角钢做成，通过连接板和螺栓与提升架立柱连接.平台通道宽度1.Zm，其受力比外平台大。为了防止提升架向内倾斜和增加平台的整体性，在立柱下端设置辐射形水平支撑。水平支撑的作用，不仅可将各个提升架连接成整体，防止向内倾斜。而且通过各个拉杆上的松紧螺栓，还可调整模板椭圆变形。

   水平支撑的拉杆用曰16mm圆钢制作，两端均做成弯头螺栓，一端与中心钢圈连接，另一端与提升架立柱的耳板连接。拉杆靠边处设置一个松紧螺栓，用来调节拉杆松紧度。中心钢圈用钢板和短烟囱焊接而成，要有足够的刚度，防止受拉变形.为了防止内三角挑架受力不均时向内倾覆，在其端部设置用10号槽钢制作的水平联系环梁。此外为了增加平台水平刚度，在内挑三角架之间，加设一条水平斜支撑，用L50X5角钢制作。此柔性操作平台的优点是用钢量少，总重量轻，便于整体吊装;纠偏时不易出现拉裂混凝土质量事故;对施工荷载很敏感，有利于水平度调整。目前防城港零号泊位直径12.6m烟囱也是采用此操作平台滑模。

   5.液压系统设计

   液压系统主要由液压控制台、一级管路、二级管路、管接头、针阀和千斤顶等部件组成。液压控制台在整个滑模中起着“心脏”的重要作用，可根据千斤顶数量多少来选用。各级管路就象“血管”一样，起着输送、回收压力油的作用。一级管路采用通径必16mm的钢丝软管，二级管路采用通径必smm的钢丝软管。管路的布置，应使各个千斤顶尽可能同步工作，达到压力传递均匀，便于控制提升和纠偏.

   管路的连接采用并联形式，主要流程如下:液压控制台—一级管路—多通分油管—针阀—二级管路—千斤顶。多通分油管采用通径必24mm的无缝钢管制作.无缝钢管沿筒体绕一圈，在有千斤顶(提升架)处焊接一个管接头，在每个接头接一个必10的针阀，然后用必8钢丝软管与千斤顶连接。此管路节省大量钢丝软管，并且在施工时不怕踩压.每个千斤顶有一个针阀控制，便于千斤顶的维修与更换而不致停工。

   6.调平装置设计

   滑模施工时，各个千斤顶的荷载可能不一致，千斤顶的行程损失量也可能不一致，因此，在滑到一定的高度后，各个千斤顶可能不保持在一个水平面上。这反映到操作平台上，就有高低不平的情况，这会直接影响到滑模的垂直精度。故在滑模过程中要不断的进行调平。一般每隔50mm调平一次。

   我们采用限位调平卡法进行调平，效果很好。此法简单易行，成本低.

   7.模板装置吊具设计

   各个港口工程所用烟囱，一般是规格相同，数量有多个.如一九九四工程同一规格的烟囱有19个，也就是一套滑模装置要重复使用19次。因此如何缩短两个烟囱滑模之间的准备时间是有很大经济意义的。为了加快进度，缩短工期，我们设计采用整体吊装的方法。

   设计吊具采用钢管焊接成析架式的吊架，其平面为井字形，一共有八个吊点。这种吊具重量轻，刚性大，吊点多，保证模板不变形。一些小直径的画筒也可用工字梁做吊架。

   8.特殊部位的处理

   (1)底座与筒身的处理

   底座因其截面变化大，采用固定模板，筒身采用滑模模板。为了保证其同心度，安装时底模与滑模模板用螺栓连接，浇注完底座后，接着浇注筒身，待混凝土达到规定强度后，松开螺栓即可进行滑模。

   (2)凸台的处理

   一九九四工程的烟囱有一个安装护舷的凸台，宽度为4m，其侧边与烟囱外径相切。设计模板时，外围图和模板按烟囱与凸台的外轮廓设置，然后按凸台的形状设计一个活动模板.在滑升筒身时，活动模板挂在提升架上，跟随模板滑升，滑到凸台底标高时，将活动模板另外吊挂在烟囱主钢筋上，取下吊挂在提升架上的吊杆，此时活动模板变作凸台底模，就可继续正常滑升了。

   (3)W型凸耳的处理

   防城港中级泊位的烟囱有两条对称的w型凸耳，与筒身相连，故在模板设计时，按筒身和凸耳的外轮廓来设计围图、模板，凸耳围图适当加固，同时用T型组合提升架把凸耳围图与内围图相连.组合提升架上安装三个千斤顶，提高起重能力，有利于防止混凝土拉裂.

   (4)顶部圈梁的处理

   一九九四工程烟囱顶部有一内向圈梁(也叫变截面)，长流码头烟囱顶部有一外向圈梁。在设计模板时，按圈梁的内径或外径设计围图、模板，然后采用内衬或外衬活动模板，由圈梁模板伸出一个活动挂钩托住。当滑筒身时，衬模板起作用，滑到圈梁底标高即松开活动挂钩，衬模板留下不动，圈梁模板继续滑升，就可滑出圈梁。设计的挂钩可以两个方向转动，挂钩和脱钩非常方便灵活，不影响滑升时间。

   三、滑模施工

   薄壁烟囱的滑模施工与其它构件的滑模施工基本一样，甚至更简单.因为薄壁烟囱结构简单，没有门窗孔洞，没有大的截面变化，预埋件较少，高度不大等等。

   1.施工前准备

   滑模施工是一种连续快速、多工种同时作业的施工方法，不允许有任何差错，要求在施工前要考虑周全、细致，制定出切实可行的施工方案，编写出完整的施工组织设计.除了做好模板的设计、加工、安装之外，对施工机具、设备要按型号、数量配备齐全，且还要有足够的备件，并做好一些必要的检修、试验工作。

   施工现场要按总平面布置的要求，做好通水、通电工作，设置低压照明电路，做到道路畅通无阻。

   滑模是连续作业，要做好劳动组织配备工作。烟囱高度不大，滑模时间不长，根据我们的经验，采用两班制作业较好。

   2.钢筋施工

   根据薄壁烟囱的滑模特点，首先绑扎底座钢筋和超过一个模板高度的筒身钢筋，然后安装内外底模，再把预先组装好的模板吊装到底模上，用螺栓连接好，就可以开始浇注混凝土，进行滑模。以后的钢筋绑扎应与模板的滑升速度相配合，随滑随绑。在绑扎中，应随时检查，以免发生差错。要合理的安排绑扎人员，分区负责，做到每个区段的绑扎工作，基本能够同时完成。烟囱的操作平台面积较小，尤其是柔性操作平台的面积更小，因此水平钢筋的长度，要比一般滑模的要小，约sm左右。垂直钢筋的长度也不宜太长。因为我们采用吊罐上料，如果竖筋太长，就要增加吊罐的起重高度，增大能耗，延长起吊周期。所以垂直钢筋长度以4一sm为好。钢筋绑扎要满足一般施工规定，注意留保护层。加工好的钢筋，按顺序运到施工现场，分类堆放，以防混乱。

   3.混凝土施工

   混凝土的配制，除必须符合设计强度要求外，还应满足滑模施工的要求。因此施工前要根据各种影响因素，设计出几种配合比，做好试验，以供施工时选用。混凝土初凝时间宜控制在2小时左右，终凝时间控制在4~6小时。在炎热天气条件下施工时，为了控制混凝土的凝结时间，我们采用加搪蜜减水剂做缓凝剂。

   混凝土的浇注，要合理划分区段。大烟囱分4个区段，小烟囱分两个区段。做到每个区段的浇注数量和时间大致相等。要严格执行分层浇注、分层捣实、均匀交圈的制度。每层厚度20~30cm，不得出现高低不平的现象。各层浇注的间隔时间不宜过长，一般要求浇上一层混凝土时，下一层已浇好的混凝土仍处于塑性状态。

   4.模板滑升

   滑模施工出产品的阶段就是模板滑升阶段，模板滑升可分为初升、正常滑升和末升三个阶段。

   (1)初升

   滑模初升也叫试升，主要是检查整个滑模装置是否正常和*层混凝土强度达到滑升要求没有。当混凝土浇注了三层，总高约80~90Cm，*层浇注时间大约2个小时后，即可开始试滑升scm.此时检查混凝土贯入阻力值达到3.SMPa左右或用手指按已脱模的混凝土有轻微的指印，而表面砂浆已不粘手，就可以继续进行初升20~30cm.然后对模板装置、液压系统等进行全面的检查调整，一切正常之后，就可以转入正常滑升阶段。初升阶段大约在3小时之内完成。

   (2)正常滑升

   正常滑升阶段是滑模*繁忙的阶段，要求各个工种密切协作，穿插进行，速度互相匹配。如提升速度、钢筋绑扎速度、混凝土浇注速度、振捣速度、上料速度、混凝土搅拌、运输速度等都要互相匹配，一环扣一环，不能脱节。这样才能做到高速、正常、“连续”滑升。

   正常滑升时，每次浇注混凝土高度应保持在模板口以下5~10cm以内，做到浇一层混凝土，提升一个浇注层的高度。每次提升的间隔时间大约1小时。如果气温较高，可每隔半小时提升2~3个行程，防止混凝土粘结模板，增加摩阻力。

   在正常滑升中每班要经常检测操作平台的水平度、烟囱的垂直度和扭转度的偏差，及时采取措施纠正。此外还要对脱模的混凝土进行外观检查，做必要的修整。

   (3)末升当模板上口滑升到顶标高下20cm时，滑升速度放慢，开始对模板内的混凝土层找平和找正工作。待模板滑到顶标高后，进行*后一层混凝土浇注，并进行抹平、抹光。然后每隔一小时，滑升2~3个行程，直到混凝土与模板不枯结为止。但不允许滑空，要留有20~30cm混凝土层在模板内，这是防止松顶的措施;待混凝土强度达到足够之后才能滑空。这时可以把模板装置整体吊装到下一个底模上，就可进行下一烟囱的滑模了。