1 工程概況
屯蘭礦井消防水站設計采用高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、支架等周轉材料全部廢棄,一次性費用過高,經(jīng)過考察論證,設想在高空吊模,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,提吊水箱外模結構,改預制水箱為高空現(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復核作用在人孔井橫截面的拉應力
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
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力
1)吊索:
荷載對人孔井頂部 水平拉應力:Nmax= 47.27kN;吊索4根Φ8可承受拉應力:F= 47.28kN> 47.27kN,滿足要求;
2)拉桿為Φ28可承受拉應力: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范圍內全部模板、結構、施工荷載的拉應力;
2)為保持水箱施工的穩(wěn)定性,抵抗風荷載和不對稱作業(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壓力,吊索對人孔井拉應力均符合計算值。
4 施工方法
先施工水箱人孔井,按圖中標高分四層交叉預埋4根Φ28 mm環(huán)向鋼筋,在其外側焊直徑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構的32架2-Φ50×3.5 mm縱向鋼管,上下各吊4道。沿鋼管等設級8道Φ25 mm同心定位水平環(huán)筋,當環(huán)筋中心通過吊索上花藍螺栓調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,能支承自身結構重量。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 語
高空吊�，F(xiàn)澆鋼筋混凝土水箱與地面預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。 |
