锥形桁架刚性平台仓顶锥壳施工方法研究

锥形桁架刚性平台仓顶锥壳施工方法研究

马恺

陕西天工建设有限公司710000

摘要：近年来随着我国工业建筑的迅速发展，尤其是在煤炭、化工等领域的建设和技改工程逐渐增多，出于存储、运输、环保等环节的方便，大直径筒仓作为工业建筑的重要设施之一被广泛应用。工艺技术的改进，确保了工程施工的安全性能，降低了施工的难度，保证了施工支撑的稳定性能。但是随之而来的新问题又出现了，仓顶锥壳支模高度多数超过8米，属于高支模，同时脚手架在刚性平台中心压环上，受力复杂，施工难度大。采用锥形桁架刚性平台施工大直径筒仓仓壁后，锥形桁架刚性平台施工技术暂无相关规范可供参考，研究意义重大。

关键词：大直径筒仓；锥形桁架；施工方法

随着国家经济的快速发展以及煤炭能源需求的不断增加，煤炭矿井以提高产能为目的改扩建项目越来越多。原来陈旧的施工工艺越来越不能适应目前先进的生产工艺，严重制约着矿井的安全生产。为解决此矛盾采用履带牵引连续换带装置进行换带的工艺呼之欲出，此工艺的将大大提高换带效率及换带时的安全系数。

那么如何设置锥形桁架刚性平台大直径筒仓锥壳支撑体系的施工平台，则是整个施工过程中的重点，如何安全、快速、节能环保又安拆简便的设置施工平台就成为研究的重点。新的施工工艺不仅能够节约资源保护环境，而且还能够保证工程的质量，并且还能够帮助企业减少成本带来更多的经济收益，也经济社会发展的必要结构。

本项目依托陕煤曹家滩矿业有限公司曹家滩选煤厂原煤筒仓扩建工程，由一个内径30m的新圆形筒仓组成，与原筒仓相距5m。筒仓基础一期工程已完工，筒仓总高度68.7m，框架层高度9.2m，底板标高59.5m

一、施工操作的要求

（一）顶板模板支撑架施工

①在钢桁架顶部搭设扣件式钢管脚手架作为顶板砼支撑架，立杆在钢桁架H型钢大梁上径向间距0.9m，环向间距0.9m；      

②钢桁架大梁在斜坡处间距最小800、最大2400mm，呈放射状分布，间距大于800mm的外半环区域，加密1~2根径向6m长水平钢管，并设置3根立柱钢管，与下部环圈钢管扣件连接，再采用人字斜撑加固水平钢管，将荷载传递到钢桁架大梁，并沿着周圈连续设置，共设置3圈；所有立杆顶端均设置顶托，顶托伸出长度不大于200mm，径向双木方40*80mm主楞，与立杆采用顶托连接；次楞木方40*80mm，木方间距200mm，木方上部环向铺设木模板并钉牢；

③水平杆设置在立杆内侧，其长度不小于3跨；纵向水平杆接长采用对接扣件连接。对接扣件交错布置：两根相邻纵向水平杆的接头不设置在同步或同跨内；不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不小于500mm；各接头中心至最近主节点的距离不大于纵距的1/3；

④斜撑设置：在径向每根大梁上部设置30道垂直面斜撑钢管，每根大梁上设置4根斜撑钢管；环向设置3道人字斜撑，人字斜撑上端固定在增加立杆上，连续设置；

⑤模板施工的水平防护措施：在组装完毕钢桁架、进行滑模拖带提升前，在钢桁架上面满铺安全网，作为滑模期间及后续顶板施工的水平防护措施；

⑥模板支撑系统中扣件紧固拧紧扭力矩45~60N.m。支柱应垂直。

（二）顶板钢筋施工

顶板双层钢筋采用绑扎接长方式，环梁钢筋采用单面搭接焊接接头，接头百分率为钢筋总数量四分之一，错开间距不小于1米；斜面钢筋保护层垫块采用砂浆垫块或工程塑料成品卡件。

（三）混凝土浇筑施工

砼浇捣时采用泵车施工，每个仓顶板需整体浇注、不留施工缝。顶板自下而上环向转圈浇捣，外环4m范围每圈宽度1m，外内环每圈宽度2m，每圈之间间隔时间以不超过砼初凝时间为准；振捣棒插入间距300mm，振捣时间为20-30s，视砼表面呈水平，不再显著下沉，不再出现气泡、表面泛浆为准。养护期间，应保持混凝土表面湿润，养护时间不得少于7天；养护采用压力泵接水管浇水方式养护。

二、滑模装置及钢桁架拆除

(一)拆除程序：

仓顶板强度养护达到设计强度100% → 松动扣件→脱模→固定电动倒链→安装倒链→松动滑模、脱模→割除钢桁架周边的连接吊筋、门架横梁→整体下降钢桁架→漏斗平台拆散钢桁架。

(二)拆除方法

①钢平台降落：

在顶板施工时预留12个吊点孔直径150mm圆孔，钢筋错开剪断上翻，对准钢桁架大梁位置，利用钢桁架大梁根部作为承重点，用钢丝绳把12台10吨电动倒链分别挂在吊孔处的H型钢支架上。

然后是接好电源，调试12台电动倒链长度，用控制箱使所有倒链处于同步受力状态。再启动电动倒链，缓慢下降钢桁架，直至降落到漏斗平台后解体，由漏斗口运出。

拆除时，仓顶板、梁的模板、木方、钢管等材料随同钢桁架一起下降；下降前，将可调托撑下调200mm，将模板木方用撬棍撬松，脱离砼；再将所有滑模模板脱模后，进行库顶钢桁架的周边固定门架、吊筋等割除工作，经检查全部与仓壁脱离后，即可整体下降电动倒链，钢桁架下降到漏斗平台。

钢桁架缓缓降落到漏斗平台后，拆卸整个滑动平台并将其运出漏斗孔。其中，钢架最大构件中心盘尺寸为R2200，即最宽部分为2.2m，而仓门洞口尺寸为3300×3600，中心盘可以从这个门的入口运出，其他部件的尺寸比中心盘小的，所有部件都可以走出门。平台应依次单件拆卸，拆卸顺序为：先安装后拆卸，再安装后拆卸。先拆拉杆，再拆中心盘，再拆对角撑杆，再拆主撑杆，最后拆钢筋。

②外平台拆除

当仓顶结构施工完毕后，进行外部平台及滑模系统拆除；拆除时，上人马道一侧作为拆除起点，沿着周圈退后逐步拆除，最后拆除至上人马道位置。

拆除时，先拆除平台铺板、环圈钢管，再拆吊架的安全网、栏杆钢筋、跳板，按照每四段为一个拆除单元，首先割除模板一条竖向200mm宽口子，作为撬松模板开口，采用塔吊两个吊点吊住矩形平台架，再逐步割除门架横梁及环圈槽钢，调离至地面。拆除时每个作业人员背挂安全带挂在相邻未拆除的门架横梁上[3]。

(三)拆除洞口恢复

①当钢桁架安全落地后，对拆除留口进行恢复；

②需要准备一块145mm×10mm的圆钢板，与Φ8钢筋焊接，伸入预留孔底部，满焊。

③用同标号混凝土封堵密实。

三、项目实施监督

为了保证本科研项目的顺利进行，对项目的实施进行了全程监控。陕西天工建设有限公司技术中心作为项目主管部门，均自始至终对项目实施进行了监督。经常深入到施工现场，了解项目进展情况，及时帮助解决遇到的问题和困难。特别需要说明的是在项目工程推广之初，实施单位尚未完全了解本科科研项目的内容和意义，在工作配合方面存在一定障碍，针对这种情况，亲临现场协调，反复讲解和说明项目意义，使实施单位愉快地配合与实施，顺利地完成了项目各阶段的工作。

在技术文档的建立方面，我们推行了小组负责制，即每个工作小组必须对本小组的工作做出及时、全面、真实的记录，先后形成技术文档，为项目实施监督和验收提供了依据和保障。

四、技术测试

本工程竣工后，监理公司、施工单位、质监部门、专业检查机构、施工单位联合组织按照国家现行施工验收规范和技术标准进行了全面检查。均达到合格标准，并通过了一次竣工验收。本科技项目，目前已在我公司内部全面推广与应用，且该项科研项目衍生发明专利1项，目前正在申报过程中。

总结

与其他传统施工方法相比，使用锥形桁架刚性平台施工仓顶锥壳完全节省了脚手架施工，节省了脚手架架搭设时是使用的钢管数量，减少由于交叉搭设的工字钢梁的数量。大大减轻脚手的自重，减少钢管租赁的费用和工字钢梁的费用。减小结构自重，节约结构成本。仓顶锥壳施工采用锥形桁架刚性平台支撑，不仅安拆方便且工期较短，有效的降低了安全隐患的发生，能够有效的提高施工效率，降低能耗。

参考文献：

[1]郭新刚. 仓锥壳仓顶混凝土结构无架体施工方法[J]. 工程建设与设计, 2020(13):3.

[2]王堃, 陈浩, 王恒,等. 浅圆仓锥形现浇混凝土屋面钢桁架支撑体系施工关键技术[J]. 施工技术, 2020, 49(16):4.

[3]金泽, 许峰, 吴应强. 浅圆仓仓顶钢桁架支撑体系的设计与施工[J]. 建筑施工, 2020, 42(7):4.

作者简介：马恺1990.5男河南郑州汉本科海南大学工程师陕西天工建设有限公司

研究方向:土木工程