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广州南沙港区滑模施工技术应用初探
资讯类型:科技前沿 加入时间:2011年12月19日17:10
广州南沙港区滑模施工技术应用初探

第一章、工程概况
广州港南沙港区粮食及通用码头工程浅圆仓工程,本项目属广州港集团投资建设的商业粮食项目,地处珠三角地理中心—南沙龙穴岛,本期规模45万吨(其中浅圆仓32万吨、立筒仓13万吨),为目前华南地区最大的粮食项目,广州市及广东省重点工程。本工程共32个内径为25m钢筋混凝土浅圆仓,筒仓檐口标高33.60m,仓项平台结构面标高38.50m,按东西向4×8排列,平面尺寸226. 5m× 109m,占地面积约18400m2,各仓独立布置,仓间距为3m和8m,单仓设计容量1万吨,总仓容量32万吨。建设单位:广州港集团有限公司;监理单位:广州港工程管理有限公司;设计单位:中交第四航务工程勘察设计院\国家粮食局郑州科学研究设计院,施工单位:广州市建筑集团有限公司。
 
1.桩基础
采用预应力混凝土(PHC)管桩,为端承桩,单仓桩数为116根,桩径为500mm,桩长33-39米,共3712根,总计约15万米。采用锤击法施工,单桩竖向承载力特征值Ra=2200KN.
2.仓壁
仓壁厚270mm,为C35现浇钢筋砼,采用滑模施工工艺。
3.仓底板钢筋混凝土锥斗
锥平台设在环梁之上,环梁标高+7.55m,每仓设4个卸粮锥斗,仓底板厚550mm,砼为C40。
4.仓顶
仓顶为锥形,高4.9m,现浇C35钢筋砼结构,檐口高度+33.6m,仓顶平台标高+38.50m,锥坡26。,锥壳厚度90-150mm,设环梁4道。 
 
第二章、施工部署
一、总体部署
广州港南沙港区粮食及通用码头工程工期短,工作量大,其中钢筋混凝土浅圆仓工程的32个浅圆仓,呈8×4排列,根据其工程特点和工期要求将32个仓分为2个施工区,投入26套滑模设备,每次同时滑两仓。共布置7台塔吊能基本满足群仓的水平及垂直材料运输。 
 
二、施工方案的对比及选择:
方案1:采用传统的方案首先从基础面开始滑模至仓顶标高,然后搭设满堂红脚手架施工仓底钢筋混凝土锥斗,最后搭设支顶安装桁架再利用桁架施工仓顶面:
优点:①只组模一次,一次滑模到顶
缺点:①滑模后再施工仓底锥斗,材料运输困难;
②锥斗钢筋需滑模过程中预留位置难以保证;
③仓顶的支顶搭设时间长,空中安装桁架较困难不安全且时间长;
④工期长:
方案2:先从基础面于开始滑模至仓底钢筋混凝土锥斗底面标高,然后施工仓底钢筋混凝土锥斗,之后进行二次滑模由仓底面滑模至仓顶标高,最后仓项面施工;
优点:①一次滑模后施工仓底锥斗,材料运输方便塔吊利用率高;
②二次滑模直接利用滑模桁架作为平台带上仓顶标高,桁架安装时间快而且安全:
③工期相对短
缺点:①需两次组模;
根据工程特点工期紧,本工程的重点难点在于仓底钢筋混凝土锥斗和仓顶的施工,因而选用方案2进行施工
+7.5m以下滑模→仓底钢筋混凝土锥斗→+7.5m以上滑模→仓顶→仓顶栈桥
第三章、施工工艺
一、滑模施工
(一)、+7. 55米以下滑模系统
操作平台采用刚性平台,共16个。刚性平台外平台采用三角钢桁架支撑,平台宽度为2. 2m,内平台采用上承式桁架支撑。
(二)、+7. 55米以上滑模系统
刚性平台外平台采用三角钢桁架支撑,内平台采用钢结构桁架进行支撑。
在混凝土浇注至标高6.3米时,开始空滑至仓底板板顶标高+7. 55m处,然后进行仓底板施工,底板砼达到一定强度时进行滑模系统二次组装(钢结构桁架体),从标高+7.55米一次滑升至仓顶下环梁下皮标高(+32. 5rn)停滑,待砼强度满足要求后拆除开字架及外平台,对内平台(钢结构桁架架)在标高+33. 6米处设置牛腿埋件,利用埋件件与仓壁连接加固后进行顶板支撑施工。
滑升→滑升到锥斗→改模→起滑→滑升→滑升到顶板
(三)7.55m以下滑模
1.初滑:初滑指每次滑模滑升时滑模尚未提升时的阶段。初滑前应提前浇水润湿施工缝处的原砼,初滑砼的浇筑层高度控制在30cm左右,分层沿圆周循序浇灌,共分三层,每层浇筑厚度为300mm,时间跨度为2小时,然后开始按照正常滑模施工时间及速度提模,并对滑模装置和混凝土凝结状态进行检查,确定正常后,转入正常滑升阶段。
2.正常滑升:单次正常滑升顺序:正常滑升时按以上四个工序循环进行,单次循环耗时约2小时,提升300mm。平台提升工序为:调高限位器一启动液压控制平台一循环提升
3.末升(完成滑升):当模板滑升至距+5.3m左右时,滑模即进入完成滑升阶段。此时须放慢滑升速度,并进行准确的抄平和找正工作,以使最后一层混凝土能够均匀地交圈,保证顶部标高及位置的正确。
(四)+7.55m以上滑模
滑升方法与+7.55m以下仓壁滑升相同。不同之处+7.55以上滑模利用钢结构桁架作为滑模平台,仓顶施工时需利用钢结构桁架作为支撑平台。
二、漏斗及仓底板施工(详第四章)
单仓设矍4个直径为9.3m漏斗,漏斗顶标高为+7. 55m,漏斗环梁尺寸为650mm×1800mm。仓底板厚550mrn。仓环梁450×1250mm。支撑方法:满堂红钢管脚手架。锥斗外模:预先制作钢筋锥斗模型,直接吊装到筒仓内部,下部支撑在满堂红钢管脚手架上。
三、仓顶施工(详第四章)
浅圈仓仓顶为大跨度锥形结构,跨度为25m,仓顶板及上环梁标高为+38. 5m,下环梁标高为33.6m。
支撑方法:利用滑模平台作为仓顶板支撑平台,在其上搭设满堂脚手架。
第四章、施工重点及难点
本工程的重点及难点主要为每仓的仓底钢筋混凝土锥斗、仓项(包括仓顶施工及降桁架)。一个仓体内设置四个仓底钢筋混凝土锥斗为设计院首次尝试施工难度大,仓顶为利用钢结构桁架滑模平台作为仓顶支撑面进行施工。
1、浅圆仓仓底钢筋混凝土锥斗:
锥斗顶标高为7.55m,半径为4650mm,柱尺寸为850mm×850mm,环梁尺寸为650mm×1800mm,底板厚550mm。锥斗平台设在环梁之上,环梁标高为7.5m,平台上设有4个卸粮锥斗,锥斗上口直径为:4650mm,下口直径为800mm,每个锥斗上有6个直径Ф600mm的通风孔,仓底板厚550mm,混凝土总共510m3,均布面荷载为/m2。
施工顺序:搭设满堂脚手架→绑扎柱钢筋→合柱钢模板→浇筑柱子砼→环梁底、板底及锥斗外模板施工、锥斗模板支撑架→绑扎环梁、锥斗及仓底板钢筋→环梁侧模施工→安装锥斗内模板→浇筑砼 
 
 
本工程共有32个仓体,每个仓有四个锥斗,满堂红模板施工量大材料损耗也十分大,为了确保工期和节省成本在模板施工过程中项目部采取了以下措施:
1、现场首先搭设满堂红脚手架,确定漏斗的锥口及环梁的钢筋绑扎;
2、在现场对漏斗进行放样,采用钢管搭设漏斗的立体模型;
3、根据立体模型采用钢筋焊接成锥斗的胚型钢筋笼并作为模板支撑体系的一部分;
4、利用塔吊直接将胚型钢筋笼直接吊到仓内满堂红支撑上;木方及模板就可直接扑在胚型钢筋笼上, 
 
2.浅圆仓仓顶
仓顶为锥形,高4.9m,现浇C35钢筋砼结构,檐口高度+33. 6m,仓顶平台标高+38.50m,锥坡26。,锥壳厚度90-150mm,设环梁4道。
筒仓砼仓顶施工用的是钢结构架体平台体系,砼仓顶为圆锥壳体结构,
设计总荷载(包括钢筋混凝土结构、脚手架、模板):经计算为9 kN/M2。
施工顺序:降滑模平台→就位、加固、验收→利用滑模平台搭设脚手架→安装梁底模板→绑扎梁钢筋→安装板模板→绑扎板钢筋→浇筑砼→监测→养护→拆除→降滑模平台至仓顶
(一)、降滑模平台
1.钢结构架体平台体系
当滑模施工滑到32.4m时,停止滑模施工,待混凝土达到设计强度75%后,开始进行降模施工。降到事先在仓壁上预留的牛腿埋件(31 .82m)上进行加固,作为仓顶板施工的平台。
钢结构桁架设计:刚桁架平台由H型钢(H350×175、H300×150、H350×175、H250×125、H250×175)、工字钢(工28b)及钢管(Ф125×4.5)等构件组装而成,结构布置为上下两个圆环,上小下大,圆环间用径向型钢连接,组成圆台体系,整个构造分20个对称单元,加上支撑拉杆构成稳定体系,总重量为15.684t。
 
由于该钢平台重量较大,且用作仓顶板的支撑平台时,需承受仓顶板上部较大的施工及混凝土的自重荷载,为了确保安全,也为了给施工提供安全依据,采用了有限元软件MIDAS对该桁架平台的承载力进行了数值模拟分析。整体结构铰接支撑在滑模模板架上。
采用有限元软件MIDAS进行建模分析,钢析架平台布置图和有限元分析结果如下图所示: 
 
 
 
 
通过上述有限元分析结果可以得出:钢桁架平台X方向最大位移为0. 89mm,Y方向最大位移为0. 893mm,Z方向最大位移为16. 95rnm,可见变形较小,可以满足施工要求。钢桁架平台最大应力为133. 31MP,最大应力发生在平台中心斜交梁处,小于钢材的屈服强度235MP和345MP,可见此钢平台能满足承载力要求。
(二)、滑模平台的加固
平台降落和加固是工程的关键和难点,平台加固可靠与否直接决定仓顶板施工质量和安全的关键所在。筒身层滑模施工完成后在原地拆除内外模板、内提升架、千斤顶,同时加固爬杆,并在此处进行平台的加固施工。平台加固采用牛腿支撑。在进行仓顶平台降滑时,对支撑杆进行加固。
每个工程仓顶板钢筋混凝土荷载均不同,因此加固杆件强度数量也是不同的。本工程仓顶板钢筋混凝土重量、模板、脚手架、滑模系统重量之和约为300t,经验算仓壁加固埋件为30块,杆件为Ф20圆钢40根,每块埋件2根沿筒壁均匀布置,保证每根杆受力一致,达到平均受力的结果。牛腿为20块。
 
(三)、仓顶板工程施工
筒身层滑模施工完成后即进行该组筒仓的仓顶板钢筋混凝土施工。在利用降落加固后的滑模平台作为仓项板和环梁脚手架的搭设平台,进行仓顶板和环梁支撑脚手架的搭设进而进行模板支护、钢筋绑扎、混凝土浇筑。仓顶下料孔板等仓内降碎结构施工完毕后在进行施工,先在上环梁处预留钢筋。
仓顶板脚手架搭设采用Ф48×3.5mm钢管进行搭设,脚手架为双排脚手架,搭设高度按照4. 0米考虑,立杆采用单立管。根据以往实际施工经验,本工程浅圆仓仓顶板支撑脚手架实际施工中采用的搭设方法如下图所示。 
 
仓顶板、梁混凝土采用商品砼,采用地泵配合布料机进行浇筑。仓顶砼采用布料机浇筑。 
 
(注:浇注顺序按上图所示,先浇注外圈,并依次向内圈浇注。即①→②→③)
4.滑模平台拆除工程
仓顶板、梁脚手架、模板拆除完成后即进行滑模平台的拆除工作。首先将滑模平台按照前述降落平台的施工工艺,利用20台卷扬机20点吊装缓缓降落到锥斗顶标高位置后,利用电焊工和工人操作扳手等工具,将整个滑模平台分解、切割从仓下运出。其中钢架体最大构件中心圆盘尺寸为800mm,即最宽处为1m,将其切割成两半,一半最大尺寸即为500mm,而锥斗孔径尺寸为R400,即宽为800mm,可以从此孔将中心圆盘运出,其他构件尺寸均小于中心圆盘尺寸,故所有构件都可以从锥斗口运出。 钢平台采取单件依次拆除,拆除顺序:先安装的后拆,后安装的先拆。首先拆除①拉杆,其次拆除②中心圆盘,然后拆除③斜撑架杆,再拆除④主架杆,最后拆除⑤加固加杆。
整个降模过程为了确保达到20个吊点同步下降,现场采用自动化控制系统,各吊点固定好后,由一个人控制另4个进行监控,约20分钟就可从32米标高处降至漏斗面。采用自动系统后,降模的安全性得到十大的提升,同时人力和时间上都得到节省。 
 
第五章、工程小结
本工程得到协会和各界的支持已经基本完成,进入全面的设备安装阶段。滑模筒仓工程的垂直度经用激光复侧最大26m,平均18mrn ,筒仓混凝土表面的颜色一致、平整度、光洁度均达到《钢筋混凝土筒仓施工与质量验收规范》(GB 50669-2011)的要求。工程实体经实体检测(钢筋保护层厚度、混凝土抽芯)达到设计图纸要求。该工程为广州市及广东省建筑业新技术应用示范工程简仓现已基本完成主体结构已通过验收,工程质量得到业主、监理及社会各界的好评。
 
文章来自:滑模协会网
文章作者:信息处
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