1 工程概況
屯蘭礦井消防水站設(shè)計采用高37.847 m的300 m3鋼筋混凝土倒錐殼水塔新建,選用全國通用給
水排水標準圖集s844(4),分筒身與水箱兩部分,下部筒身外徑2.4 m、內(nèi)徑2.04 m、高29.4 m,上部水箱外徑13.1 m,高8.447 m,重100 t(見圖1)。
圖1 水塔剖面簡圖(單位mm)
2 工藝原理
原計劃水箱施工采用液壓提升工藝:將水箱圍繞筒身就地預(yù)制,按吊重1150 kN,選擇80臺HQ-35型千斤頂,采用倒置穿心千斤頂提升法提升就位或8臺YQ-50型千斤頂,周邊設(shè)24根Φ25 mm吊桿在筒頂安裝鋼作業(yè)平臺及提升支架,將水箱提至筒身頂面標高29.4 m處,經(jīng)抄平找正捍接固定于鋼支架上,接著澆灌中間懸挑鋼筋砼環(huán)板,將水塔上下連成整體。雖然此工藝 ,但需解決提升設(shè)備,制作鋼平臺、支架及液壓系統(tǒng)等。水塔只有一個,施工完后,平臺、支架等周轉(zhuǎn)材料全部廢棄,一次性費用過高,經(jīng)過考察論證,設(shè)想在高空吊模,先施工水箱中的人孔井,利用人孔井作支承,向四周分四層呈輻射狀,引吊索,提吊水箱外模結(jié)構(gòu),改預(yù)制水箱為高空現(xiàn)澆水箱(見圖2)。
圖2 水箱支模示意圖
3 強度驗算
3.1 采用人孔井作支承應(yīng)復(fù)核作用在人孔井橫截面的拉應(yīng)力
1)依據(jù):
人孔井砼強度: C 28;
彎曲拉壓強度: RW= 1.65kN/cm2;
人孔井外徑: d= 1040mm;
壁厚: d= 120mm;
井筒平均半徑: r= 460mm;
水平計算截面面積:
Ah= 0.3468m2;
人孔井四周配筋: 16Φ12;
鋼筋總面積: Ag= 18.09cm2;
井中心至外層環(huán)狀鋼筋半徑:
rg= 0.49m;
當(dāng)作用在橫截面的 拉力取水箱1/4范圍
荷載時,砼采壓區(qū)半角: Ψ=π/4 ;
受壓區(qū)砼: A′h= 0.3468/4m2;
受壓鋼筋面積:
A′g= 18.09/4 = 4.52cm2;
受拉區(qū)鋼筋面積:
Ag1= 3×18.06/4 = 13.57cm2;
受壓砼面積重心離人孔井縱向中心軸的距
離: Y1=r×sinπ/4π/4= 0.414m;
受壓區(qū)鋼筋重心至人孔井縱向中心軸的距
離: Y2=rg×sinπ/4π/4= 0.441m;
受拉鋼筋面積重心至人孔井縱向中心軸的距
離: Y3=rg×sinπ/4π-π/4= 0.147m。
人孔井尺寸(見圖3)。
圖3 人孔井尺寸(單位mm)
2)計算
復(fù)核人孔井支承強度大于人孔井底部橫截面的彎矩值:
AgRgY2=Ag1×RgY3+A′hRwY1≥Mk。
截取水箱下殼施工 1天 工作量,水箱下殼高2.3 m,1/4范圍內(nèi)砼、模板及操作人員
荷載值。
S=3.14×3.252×(6.65-2.3-0.52)
=104.97;
砼重量:Q1=s/4×δ×r= 78.73kN;
模 板:
Q2= 12.86kN;
操作人員:Q3= 2.94kN;
ΣQ= 94.53kN。
荷載對人孔井頂部作用的 水平拉應(yīng)力
為:Nmax= 47.27kN(見圖4)。
圖4 人孔井受力簡圖
作用于人孔井底部橫截面的彎矩值(強度設(shè)
計安全系數(shù)K=1.6):Mk= 350.18kN•m;人孔井支承強度:
AgRgY2+Ag1×RgY3+A′hRwY1
= 680.16kN•m。
3.2 計算拉桿與吊索的拉應(yīng)力
1)吊索:
荷載對人孔井頂部 水平拉應(yīng)力:Nmax= 47.27kN;吊索4根Φ8可承受拉應(yīng)力:F= 47.28kN> 47.27kN,滿足要求;
2)拉桿為Φ28可承受拉應(yīng)力:F= 144.6kN> 27.27kN,滿足要求。
3.3 2條安全措施
1)對人孔井縱向鋼筋由Ⅰ級鋼Φ12改為Ⅱ級鋼Φ16,用來抵抗1/4范圍內(nèi)全部模板、結(jié)構(gòu)、施工荷載的拉應(yīng)力;
2)為保持水箱施工的穩(wěn)定性,抵抗風(fēng)荷載和不對稱作業(yè)所產(chǎn)生的傾覆力矩,由人孔井連接水箱外邊緣向四周引拽繩(6根15 mm鋼絲繩,分上下兩層)。施工檢查中,拽繩與吊索均處于松弛狀態(tài),模板縱向直桿,無任何彎曲變形,證明混凝土施工荷載對模板的側(cè)壓力,吊索對人孔井拉應(yīng)力均符合計算值。
4 施工方法
先施工水箱人孔井,按圖中標高分四層交叉預(yù)埋4根Φ28 mm環(huán)向鋼筋,在其外側(cè)焊直徑200 mm吊環(huán),每個吊環(huán)拴4根Φ8 mm吊索,計128根。吊索點使用3字形扣件加墊鐵、套雙帽,分別
吊往承托水箱下殼倒傘形外模結(jié)構(gòu)的32架2-Φ50×3.5 mm縱向鋼管,上下各吊4道。沿鋼管等設(shè)級8道Φ25 mm同心定位水平環(huán)筋,當(dāng)環(huán)筋中心通過吊索上花藍螺栓調(diào)整到與水平塔中心保持一致的同心圓時,便與鋼管焊接固定。環(huán)筋上鋪38根60 mm×900 mm立欏上釘25 mm厚木模板。為防止日后水箱內(nèi)貯水順吊索向外滲水,在砼壁的中間吊索上均焊止水板一塊(穿心焊接)。水箱下殼傾角45°斜長6.97 m,分3天施工,防止一次澆灌過高,造成下墜�；炷罜 30應(yīng)使用R525高強水泥,塌落度<50 mm,攪拌時間≥3 min。經(jīng)檢測1天混凝土平均強度可達10.5MPa,能支承自身結(jié)構(gòu)重量。施工中采用對稱分層均勻環(huán)向澆灌,每層高度不大于300 mm,分兩次下灰搗固。不支內(nèi)模,澆灌后用插入式振搗器振實,然后由抹灰工上下拉線,將表面搓平壓實。水柜所采用Ⅰ級鋼筋按施工規(guī)范要求綁扎搭接夠長度,末端均須帶彎鉤。為了減少高空作業(yè)將模板事先在地面放大樣(見圖5),加工成裝配式大模板,垂直起吊后直接裝配鋪放,減少了高空作業(yè)量。
圖5 節(jié)點大樣圖
5 結(jié) 語
高空吊�，F(xiàn)澆鋼筋混凝土水箱與地面預(yù)制鋼筋混凝土水箱液壓提升工藝相比,雖然不太 ,但施工工期相差不多,且高空吊模只需加工4×4=16根Φ28拉桿和一部分鐵件,較液壓提升工藝要經(jīng)濟得多,且吊模質(zhì)量也較容易控制,只要定位環(huán)位置安裝正確,水箱便不會產(chǎn)生偏移和變形。施工后實測,中心偏差 不超過15 mm,符合設(shè)計要求。同時,水箱底部環(huán)板改為整體澆后,提高了箱底板防水能力。 |
