人字柱现浇钢模体系 在工程中的应用

1. 人字柱现浇钢模体系 在工程中的应用

2. 人字柱现浇钢模体系在工程中的应用 [摘要]：随着劳动力结构的变化，劳动力成本急剧提升，在劳动密集且繁重的土建施工领域尤为突出。因此近几年施工机械化程度也随之不断提高，以减少对劳动力的依赖程度。越来越多的成型模具被运用到工程中，达到了加快进度、提高质量及降低劳动力成本的目标。 在火力发电厂的系统工程中，大型自然通风冷却塔是极其具有代表性的构筑物之一。其人字柱为一空间双向倾斜圆形支柱，施工过程存在定位、支模困难以及劳动力需求大的特点。本文所提到的现浇钢模体系很好的解决了这一施工难点，其具有质量工厂化控制、程序化施工、低劳动力需求以及高人性化设施的特点。 [关键词]：冷却水塔、人字柱、钢模支撑一体化体系

8. 1 前言 双曲线自然通风冷却塔为火力发电厂中用于循环水冷却的水工构筑物，其筒壁下的“人字柱”国内设计一般为一空间双向倾斜圆形支柱，施工过程具有定位困难，不易现浇，一般采用预制吊装方式施工，但存在施工临建投入大，砼外观质量存在“阴阳脸”现象、结构整体性不如现浇结构。 随着我国电力工业的高速发展，机组向大容量发展，循环水的需求量越来越多，淋水面积超过1万平方米的超大冷却塔已屡见不鲜。冷却塔变得更高更大，人字柱的直径、长度也在不断的增加，单根人字柱重量也随之 变大，从原先的10t左右发展到现在的20t多甚至更大，现场的机械已无法满足预制吊装的工艺或者是成本成跳跃式增涨。为此国内很多公司都采用满堂脚手架现浇的施工工艺，但随之而来的是空间制模定位困难、劳动力密集、高空作业多、工期变长以及质量不可控等现象。

9. 1 前言 在现下社会背景、行业情况等因素下，以上两种工艺都存在其局限性，然此次公司自主研发的“人字柱现浇钢模体系”很好的解决以上两种工艺存在的问题，该体系为一钢模支撑一体化体系，其具有安装方便、工厂化质量控制、程序化施工、进度快、低劳动力需求以及高人性化设施的特点，打破了常规冷却塔人字柱现浇采用排架进行支撑的方式。 然此前此种施工工艺在国内尚无先例，但通过公司技术人员对钢模具体系结构及人字柱在混凝土早期强度下的安全性、可靠性进行反复、认真的分析、验算，并在中电建协的鉴定下顺利通过试验，同时获得两项实用新型专利（《冷却塔混凝土立柱现浇全钢模板体系专利号:ZL 2010 2 0637927.3》，《混凝土全钢模板脱模装置 专利号:ZL 2011 2 0253713.0》），使该体系有了得以实施的技术保障。

10. 2 钢模具体系的介绍 整个模具体系分为支座小车、模具体系、稳定系统及补偿小车系统。（见图1、图2） 模具体系结构分为上模板、下模板、斜支撑及下横梁，下模板、斜支撑及下横梁组成的三角体系可以在支座小车及补偿小车系统上前后移动，便于待人字柱砼达到强度后拆模。模具两侧设置爬梯，在各施工地点、砼浇筑点均设置平台和栏杆。 图1 人字柱现浇钢模板体系3D总装图 稳定系统为结构部分安装完毕后拉设，以抗偶遇阵风，可抵抗10级风，当大于10级风时需将模具平放至支座小车上。 模具防风措施为：6级风可装拆、8级风工作（浇筑砼）、10级风可抗、10级以上平卧。 图2 支座小车平面布置图

11. 3 人字柱结构简介 本文以九江工程为例，淋水面积为1万m2，人字柱共有96根，人字柱直径为 950，长度为11.722m，柱下底中心标高为-0.297m（相对标高），上口中心标高为10.60m（相对标高）、半径为57.723m，倾斜角度为68.375°，水平投影与支墩中点径向成32.403°夹角，混凝土强度为C30W8。（见图3） 图3 人字柱平、剖立面布置图

12. 4 工程实施流程及方法 4.1施工工艺流程 定位放线 人字柱钢筋笼制作 模具、小车组装 支墩钢筋临时安装 人字柱钢模板系统就位 整改 不合格 焊接支墩钢筋 人字柱钢筋笼整体安装 验收 支墩混凝土浇筑 支墩模板安装 合格 支墩养护、 施工缝处理 人字柱上模板分节 安装、分节浇筑砼 下道 工序 拆模、 局部表面修 养护

13. 4.2定位放线 利用CAD放样，按照小车定位的相关尺寸，确定出小车定位控制点的坐标。再根据现场已有的测量基准点，利用全站仪放出小车定位控制点。小车放样尺寸（见图4），图中A1点为半径61864mm处的支墩中心点，C1、c1点分别为两个人字柱中心线与环基面的交点。 通过图中的F1/G1、f1/g1四点定位两部支座小车，而后将前后“八字”抛锚临时固定。 （见图4）小车定位尺寸图

14. 4.3支座小车调平 支撑小车调平采用4支腿上的丝杆进行调整，将支座小车调整至设计标高后（见图5）及可拉设“八字”抛锚，而后再安装下模具及斜支撑系统。 图5 支座标高调整

15. 4.4模具支撑系统安装 4.4.1 起吊下横梁、斜撑杆，将其平放在支座下车上，并将相关销轴连接；4.4.2 通过四点起吊组装好的下模板，使得下模板连接耳板与下横梁通过销轴连接，缓慢落下下模板，使下模板放置在斜撑杆上的枕木上。（见图6） 4.4.3 换短头钢丝绳，并通过卸扣与模板顶部两个吊耳连接，起吊下模板，缓慢提升下模板，使下模板与斜支撑以四连杆方式整体转动。(见图7) 图6 下模具吊装就位 图7 下模具起板

16. 4.4.4 缓慢提升下模板，当斜撑杆端部耳板插入下模板连接耳板，采用人工通过撬棒将斜撑杆端部耳板销孔与下模板连接耳板销孔对齐，穿上销轴，而后临时拉设好稳定缆风即可。 4.4.5 整个模具体系安装完成后对模具的标高及垂度进行测量，标高以支座小车上桁架面为控制基准，采用水平仪测量标高，塑料水管作为辅助手段控制水平度（图8、图9）； 图9 水平度控制 图8 标高测量

17. 垂直度采用在人字柱水平投影轴线的延长线上架设经纬仪进行测量，如有偏差采用缆风绳进行微调，最后收紧稳定缆风，自此模具体系安装完毕。（图10、图11）垂直度采用在人字柱水平投影轴线的延长线上架设经纬仪进行测量，如有偏差采用缆风绳进行微调，最后收紧稳定缆风，自此模具体系安装完毕。（图10、图11） 在现场施工中以《双曲线冷却塔施工与质量验收规范》（GB 50573-2010）规范中表5.6.3中的要求对现浇人字柱模板进行相关控制。（具体验收依据见表1） 图10 模具垂直度验收 图11 稳定缆风拉设

18. 4.5 支墩钢筋临时安装 4.5.1 对环基上的支墩插筋位置进行复核，按照设计图纸将支墩的各部位钢筋临时就位，接头待人字柱钢筋就位好后再进行焊接。 4.5.2 由于上支墩面层钢筋、柱钢筋规格大且较密，支墩面层钢筋按正常顺序摆放，与大多数人字柱主筋相碰，为此节约人字柱钢筋笼的就位时间，需要将支墩面层钢筋位置做调整，使柱主筋与面层钢筋错开。 图12 钢筋笼翻身就位

19. 4.7 人字柱砼浇筑 4.7.1 人字柱混凝土振捣采用人下至钢筋笼子内完成的方式，为便于混凝土工振捣时上下，预先在钢筋笼子内绑扎上下爬梯通道，爬梯采用不小于 16钢筋与钢筋笼子绑扎而成，间距300mm，此爬梯不拆除，浇筑在混凝土中。 4.7.2 由于柱子有一定的倾斜角，柱子上表面不易振捣充分，在模板外面另外辅以振捣棒振捣，减少表面蜂窝等缺陷。 4.7.3 人字柱上模板有三节，必须逐段安装模板，浇筑完成一节混凝土后再安装下一节模板。 4.8 模板拆除 4.8.1 上模拆除 4.8.1.1人字柱浇筑超过12小时后，即可进行上模板拆除。 4.8.1.2上模板分段拆除，先拆除各段模板之间的连接螺栓、定位销轴，再通过旋进脱模螺栓，将模板与混凝土脱开，在这过程中必须将模板临时固定，以防不慎掉落。 4.8.1.3起吊上模板顶段。将底部安放在地面的枕木上，而后起吊旋转使上模板翻身，及时进行上模板清理。

20. 4.8.2 下模拆除 通过计算，当人字柱砼强度达到15Mpa以上(不同截面拆模强度不同)即可进行下模板拆除的拆除，采用同条件试块强度确定。拆除步骤如下： 4.8.2.1拆除模具体系与支座小车桁架之间的销轴； 4.8.2.2旋出下模板最底部、靠近底部的两处脱模装置，让模具体系的前滚轮落在支座小车上； 4.8.2.3同步向下旋转支座小车前支腿两侧的丝杆一圈，查看下模板顶部、靠近顶部的脱模装置是否可以旋出，如否，则每次同步旋进丝杆半圈直至脱模装置直至可以旋出为止； 4.8.2.4按模具移位图配置2吨链条葫芦，收紧链条葫芦，使模具体系向后移动约300mm，拉紧缆风紧绳器。(见图13) 4.8.2.5待对人字柱的砼表面局部修补完毕，以及砼表面成品保护工作均完成后继续后移模具体系，直至其重心移出人字柱钢筋水平投影范围，即可采用吊车将模具体系吊运至下一个施工区域。 图13 具支撑体系后移

21. 5 项目实施效果 5.1 根据前期的设计过程中，计算得人字柱施工中及15MPa强度拆模后顶部会产生35.17mm左右的变形，在模具制作中考虑了此部分的变形，采用预顶升的方式解决。实际施工中，测得人字柱15MPa强度下拆模后顶部综合累计变形最终副值为28.6mm，与预顶升值相比差值为6.57mm小于规范10mm的要求；另根部附近未出现裂缝。 5.2 根据分类统计完成一对人字柱各工序（含钢筋制作等辅助工序）所用的工时合计约为216h，则综合工日为1.5工日/m3，小于电力预算定额YT12-54现浇人字柱的综合工日13.06工日/m3。 5.3综合考虑验收及养护所需的时间，一对人字柱工期约为5~6天。

22. 6 结语 6.1 该体系定位快速、准确、操作简单、产品的质量情况稳定，对人字柱的垂直角度、直线度、截面尺寸均可通过控制模具得以实现，质量精度可达mm级。 6.2 进度可控，效率较高，较传统的满堂脚手架方式，单对人字柱的工期可缩短2~3天。 6.3 相比传统工艺，大多数的工作均在地面完成，仅有上模安装及钢筋笼吊装在高空完成，且作业环境安全设施齐全，工人的安全有了更大保障。 6.4 模具一次性投入较传统工艺一对模具多投入约15%的成本，但人工的节约给该体系带来了可观的经济效益，按一个工程一座冷却塔摊销的原则可节约30万元，如按一个工程两座冷却塔摊销原则可节约90万元。 6.5 该钢模板体系无论是在安全控制、质量控制、进度控制还是经济效益方面均有不俗的表现，它开创了斜支柱无排架施工的先河，填补了国内该领域的空白。

23. 谢 谢