大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法

《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》是中平能化建工集團有限公司、河南省第二建設集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是宋永恆、於朝輝、高山林、劉學輝、孫智會。適用於大直徑預應力混凝土高筒倉。

《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》主要的工法特點是工藝先進科學、技術綜合配套、經濟合理、效益顯著；筒倉內採用型鋼中心框架輻射支撐平台，施工便捷，更安全可靠，工效高，成本低；自然脫模，筒壁外觀質量好，達到了清水混凝土效果。

2011年9月，《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法
• 工法編號：GJEJGF305-2010
• 完成單位：中平能化建工集團有限公司、河南省第二建設集團有限公司
• 主要完成人：宋永恆、於朝輝、高山林、劉學輝、孫智會
• 套用實例：神華包頭煤制烯烴卸儲煤裝置煤倉
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

神華包頭煤制烯烴項目是中國國家重點煤化項目示範工程，3個高75米、直徑30米的原料筒倉，截至2009年，被譽為亞洲第一高倉。

該工程不但具備有高筒倉、大直徑的特點，還要克服當地高寒、沙塵大風乾燥氣候影響等施工困難，中平能化建工集團有限公司採用了大體積混凝土溫度集中測溫及控溫技術、電腦控制電脫模柔性滑模施工技術、型鋼中心框架支撐輻射支撐平台、無粘結後張法環向預應力鋼絞線張拉四項技術，形成了《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》，解決了華北高寒地區高筒倉的施工技術難題。

工法特點

《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》的工法特點是：

1.工藝先進科學、技術綜合配套、經濟合理、效益顯著。

2.將電腦集中測溫技術與混凝土“三摻”、配合冷卻管控溫技術有機結合，不但有效地防治了大體積混凝土裂縫，而且節約了水泥高達30%，施工更科學合理。

3.筒倉內採用型鋼中心框架輻射支撐平台，施工便捷，更安全可靠，工效高，成本低。

4.無粘結後張法環向預應力鋼絞線技術可有效減少倉壁厚度，節能環保，張拉不占用工期，工期短，可提前發揮投資效益數百萬以上。

5.自然脫模，筒壁外觀質量好，達到了清水混凝土效果。

操作原理

適用範圍

《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》適用於大直徑預應力混凝土高筒倉。

工藝原理

《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》的工藝原理敘述如下：

筒倉基礎屬於大體積混凝土，採用電腦集中測溫技術及混凝土“三摻”溫度控制技術，根據當地環境特點設計混凝土配合比，提高混凝土性能，減少混凝土水化熱，控制混凝土裂縫。倉壁施工分別採用無粘結後張法環向預應力鋼絞線，電腦控制電脫模柔性滑模施工技術。倉蓋施工完畢，此時倉壁混凝土強度已達到張拉要求，從下向上逐段張拉給倉壁施加環向預應力可以使倉壁減少裂縫、從而可承受更大的側壓力。電腦控制電脫模柔性滑模施工技術是通過對混凝土的電解電離使混凝土與模板之間產生一層水汽膜、外觀更美觀，脫模更方便。採用型鋼中心框架輻射支撐平台，減小了支撐平台跨度，結構更安全、合理、可靠。

施工工藝

• 工藝流程

《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》的施工工藝流程是：施工準備→電腦集中測溫及混凝土“三摻”溫度控制大體積混凝土基礎施工→筒體鋼筋綁紮、鋼絞線固定→筒體電腦控制電脫模柔性滑模→型鋼中心框架輻射支撐平台→錐形倉蓋→倉壁鋼絞線張拉→配套收尾工程。

• 操作要點

《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》的操作要點如下：

1.混凝土“三摻”溫度控制大體積基礎施工及電腦集中測溫

大體積基礎混凝土測溫及溫控工藝流程如圖1。

1）根據當地特殊環境條件，經過大量配比試驗，依據規範要求再設計並嚴格控制混凝土中礦渣粉、粉煤灰、外加劑“三摻”配合比計量，確保混凝土強度等級。

2）嚴格分層分區澆築混凝土，振搗上層混凝土時，振搗棒插入下層混凝土5厘米左右，且必須振搗密實。

3）嚴格按照事先設計安裝多方位、多層次、多點計算機測溫控制感測探頭和冷卻管，嚴禁碰撞冷卻管，做好冷卻管的保護。

4）混凝土澆築後及時覆蓋一層塑膠薄膜+兩層岩棉+一層塑膠薄膜保溫。12小時後澆水蓄熱保濕養護，每天灑水上、下午各兩次，並視實際情況變動灑水次數，保證混凝土表面的濕度。

5）設專人專職電腦集中測溫，並及時反饋測溫信息，掌握基礎混凝土內部溫度變化。

6）混凝土澆築完12小時後，方可啟動降溫系統，嚴格控制大體積混凝土的內外溫度大約25°C，根據電腦測溫參數，利用冷卻管進行降溫，對防止混凝土裂縫的出現具有重要的意義。

7）終止測溫、降溫後，採用高強度等級無收縮防水砂漿注漿封閉降溫管。

圖1 大體積混凝土基礎施工工藝流程圖

2.筒倉電腦控制電脫模柔性滑模

滑模前應做好施工準備工作：模板系統操作平台系統、控制系統、液壓系統及施工精度控制系統組裝調試完成，鋼筋及鋼絞線安裝固定到位，工藝流程圖如圖2。

1）模板系統、操作平台系統、液壓系統以及施工精度控制系統組裝完成，鋼筋鋼絞線安裝固定完成。

2）安裝電極：陽極插入混凝土中，陰極固定於開字架上，電極露出部分應設定塑膠絕緣防護。陽極在工作時間內隨同混凝土澆築提升。

3）布線：由兩根4毫米，銅線形成迴路幹線，正極幹線上每3~4米引出一根支線通向電極。負極每隔10米引出支線通向模板。

4）接入脫模器：將兩根迴路幹線對應接於脫模器正負極上，接通電源，啟動電解電離自脫模系統。

5）電腦控制系統選擇檔位參數：當澆入混凝土後，選擇檔位進行脫模反應，當混凝土電解電離水汽隔離膜形成，有氣泡溢出，且非常明顯時，此時檔位滿足要求；當氣泡不明顯，或者沒有反應時，應重新選擇檔位參數，直至正常反應。

6）每次滑升，按上述要求循環往復倉壁可滑升到頂。

圖2 電腦控制電脫柔性滑模工藝流程圖

3.型鋼中心框架支撐輻射支撐平台

錐型倉蓋施工支撐平台採用型鋼加工製作鋼構中心框架支座，其下方生根於中心漏斗梁框架梁頂上，施工工藝流程如圖3。

1）根據筒倉較高的特點，打破常規，用中心型鋼框架代替傳統的滿堂腳手架，經計算支架立柱4根，選用HW400×400×21型鋼，見詳圖4。

2）在漏斗十字樑上根據定位放線預埋好地腳螺栓，澆築後對定位放線再次覆核，確保全裝精度。倉壁滑模施工至平台輻射（梁）下4米時，沿煤倉中心線每1.6米在倉內側安裝預埋鐵件作為輻梁斜支撐焊接點，滑模施工至平台輻射梁下平時，在倉壁內側預留孔洞，下方預埋鐵件。

3）支架就位後臨時固定地腳螺栓，校正垂直度。

4）上節支架對準下節支架中心線後，即用高強螺栓初擰固定。

5）安裝到位後，要做好標高調整，支架垂直度校正，完成校正後支架各部位高強螺栓進行終擰。

6）安裝平台型鋼輻射（梁），分別穿入留孔洞內，倉壁外側外露100毫米，並將梁與預留孔下方預埋件焊接，梁與中心支架用高強螺栓連線，輻射梁靠倉壁側斜支撐將梁與預埋件焊接在一起。

7）各項檢查指標符合要求後，即可進行倉頂斜錐殼支撐的施工。

圖3 型鋼中心框架射支撐平台工藝流程

圖4 支撐剖面圖

4.大直徑筒倉無粘結後張法環向預應力張拉

高筒倉無粘結合張法環向預應力工藝流程圖如圖5。

圖5 高筒倉無粘結合張法環向預應力工藝流程圖

1）無粘結預應力筋下料

鋼絞線的下料長度應計算確定，綜合考慮其曲率、張拉伸長值及混凝土壓縮變形等因素，並應根據不同的張拉方法和錨固形式，適當增加預留長度50~100毫米。

2）端頭承壓板和螺旋筋的設定端頭承壓板和螺旋筋的埋設位置應準確，可用螺栓固定於模板內表面，以確保承壓板表面與澆築混凝土表面平整，平整度差不大於3毫米，且應保持張拉作用線與承壓板面垂直。無粘結預應力筋的外露長度應根據張拉機具所需的長度確定，曲線筋末端的切線應與承壓板相垂直，曲線段的起始點至張拉錨固點應有不小於300毫米的直線段。

3）無粘結預應力鋼絞線的環向鋪設和固定

無粘結預應力鋼絞線的豎向及水平環向的位置應按設計曲率要求進行綁紮和固定，其垂直高度可用特製的定位支架來控制主鋼絞線位置的準確性。鋪設鋼絞線時，應從下部開始，每一固定點都要用22號鋼絲綁牢。無粘結預應力環向鋼絞線的位置應保持設計曲率要求，預防折線出現，其安裝偏差應符合標準要求（圖6）。

圖6 環向鋼絞線的鋪設和固定

4）混凝土的澆築和養護

無粘結預應力鋼絞線鋪設完畢後，應進行隱蔽工程驗收，當確認合格後方能澆築混凝土。

混凝土宜採用大流動性的泵送混凝土施工，澆築時嚴禁碰撞無粘結預應力鋼絞線、支撐架及端部預埋件，張拉端、固定端混凝土必須振搗密實。混凝土應一次澆搗完畢，不得留有施工縫，澆築完後，應按要求進行養護。

5）張拉機具的檢驗

張拉設備的校驗期限，正常使用不宜超過半年，新購置的設備和使用過程中發生異常情況的要及時進行配套校驗，並出具校驗報告。

6）張拉

待結構混凝土強度達到設計強度70%以上或規範要求後，即可按設計給定的張拉順序和張拉應力，依次進行張拉。

（1）張拉前應對錨固肋上錨固筋的埋件位置、數量以及錨固肋的混凝土質量進行檢查，對承壓板表面進行清理並塗刷防腐塗料。

（2）張拉順序如下：安裝錨夾具→安裝千斤頂→給油張拉→伸長值校核→持荷頂壓→二次張拉→卸荷錨固→填寫記錄。

（3）張拉應自下而上，逐環進行，為使筒壁對稱受力，應採用4台千斤頂對一環兩根無粘結預應力筋同時張拉。

（4）採用超張拉方法，其程式為：從零應力開始張拉到1.05倍預應力筋的張拉控制應力。即0~105%σ_con持荷2分鐘後錨固。

（5）無粘結預應力筋的張拉控制應力，應符合設計要求，如需提高張拉控制應力值時，不宜大於碳素鋼絲、鋼絞線強度標準值的75%。

（6）張拉力值的控制

採用應力控制方法張拉時，應校核無粘結預應力筋的伸長值，如實際伸長值大於計算伸長值10%或小於計算伸長值5%，應暫停張拉，查明原因並採取措施予以調整後，方可繼續張拉。無粘結預應力筋的計算伸長值和實際伸長值可按《無粘結預應力混凝土結構技術規程》JGJ/T 92-930。

（7）當千斤頂的額定伸長值滿足不了要求時，只需將千斤頂反覆張拉，即可滿足任意伸長值的需要。

7）封堵錨固端：套用無齒切割機割掉夾具外多餘的鋼絞線，外露長度不宜小於30毫米，然後內灌防腐油脂，套上塑膠封端帽。按圖紙要求對封閉部分的混凝土池壁和混凝土錨固肋進行鑿毛，塗刷膠粘劑，再安設模板，由下往上逐層用C40細石膨脹混凝土封嚴端頭。

材料設備

《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》採用的主要機械設備、材料如表1。

表1 主要機械設備材料表

序號	設備名稱	設備型號	單位	數量	用途
1	電腦	╱	台	1	監控、測溫
2	數據採集器	╱	套	4	測溫採集數據
3	溫度感測器	╱	個	66	測溫採集數據
4	汽車泵	╱	台	2	澆築混凝土
5	振搗器	╱	台	6	振搗混凝土
6	混凝土灌車	╱	台	6	混凝土運輸
7	清水泵	╱	台	3	降溫
8	電脫模器及控制系統	╱	台	2	電脫膜
9	特製電極	╱	根	60	電脫膜
10	電極支架	╱	根	60	電脫膜
11	吊車	╱	台	1	安裝
12	電焊機	╱	台	3	鋼構制安
13	全站儀	╱	台	1	測量、檢查
14	內卡式液壓千斤頂	YCN	台	4	張拉用
15	砂輪切割機	SQ-10B	台	1	下料用
16	便攜切割機	51M-150A	台	4	余筋切斷
17	電動吊籃	╱	台	4	工作平台
18	鋼尺	50米	把	1	下料
19	鋼板尺	150毫米	把	4	檢查
20	對講機	╱	對	4	聯絡
21	H型鋼	多種型號	噸	230	中心框架支撐平台
22	鋼絞線	（1x7）фj15.2	噸	247	倉壁施工
23	錨具	╱	套	1490	鋼絞線錨固

參考資料：

質量控制

《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》要求執行國家質量驗收規範及國家強制性條文要求。

1.混凝土“三摻”溫度控制大體積基礎混凝土施工及電腦集中測溫，執行表2質量控制規範依據。

表2 大體積混凝土質量控制規範依據

序號	規範標準
1	《大體積混凝土施工技術規範》GBT 50496-2009
2	《混凝土外加劑及套用技術規範》GB 50119-2003
3	《粉煤灰混凝土套用技術規範》GBJ 146-90
4	《粉煤灰在混凝土和砂漿中套用技術規程》JGJ 82-86
5	《用於水泥和混凝土中的粉煤灰》GB 1596
6	《用於水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》GB/T 18046

2.筒倉電腦控制電脫模柔性滑模執行《液壓滑動模板施工技術規範》GBJ 113-87，《混凝土結構工程施工質量驗收規範》GB 50204，滑模施工工程混凝土結構的允許偏差見表3。

表3 滑模施工工程混凝土結構的允許偏差

項目			允許偏差
圓形筒壁結構	半徑	≤5米	5
		>5米	半徑的0.1%，不大於10
標高	全高		±30
垂直度	每層	層高≤5米	5
		層高＞5米	層高的0.1%
	全高	高度＜10米	10
		高度≥10米	高度的0.1%，不得大於30
軸線間的相對位移			5
牆、柱、梁、壁截面尺寸偏差			+8、-5
表面平整 2米靠尺檢查		抹灰	8
		不抹灰	5
門窗洞及預留洞口位置偏差			15
預埋件位置偏差			20

3.型鋼中心框架支撐輻射支撐平台質量執行表4質量控制規範標準。

表4 中心型鋼支架輻射平台質量控制依據

序號	規範標準
1	《鋼結構設計規範》GB 50017
2	《鋼結構高強度螺栓連線的設計施工及驗收規程》JGJ 82-91
3	《鋼結構工程施工質量驗收規範》GB 50205
4	《建築鋼結構焊接技術規程》JGJ 81

4.大直徑筒倉無粘結後張拉環向預應力工程質量執行表5質量控制規範標準。

表5 大直徑筒倉無粘結後張拉環向預應力質量控制依據

序號	規範標準
1	《預應力筋用錨具、夾具和連線器》CB/T 14370
2	《無粘結預應力混凝土結構技術規程》JGJ/T 92
3	《預應力混凝土用鋼絞線》GB/T 5224

參考資料：

安全措施

《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》符合國家安全規程及國家強制性條文要求。

認真貫徹“安全第一，預防為主”的方針，明確各級人員的職責，嚴格執行《液壓滑動模板施工安全技術規程》JGJ 65-89、《建築機械使用安全技術規程》JGJ 33-2001，《施工現場臨時用電安全技術規範》JGJ 46-2005及《建築施工高處作業安全技術規範》JGJ 80_91的有關規定，建立完善的施工安全保障體系，加強施工作業中的安全檢查，確保作業標準化、規範化。

環保措施

《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》符合國家節能環保及國家強制性條文要求。

1.成立對應的施工環境衛生管理機構，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發的有關環境保護的法律、法規和規章，加強對施工燃油、工程材料、設備、廢水、生產生活垃圾、棄渣的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規章制度，做好交通環境疏導，充分滿足便民要求，認真接受城市交通管理，隨時接受相關單位的監督檢查。

2.將施工場地和作業限制在工程建設允許的範圍內，合理布置、規範圍擋，做到標牌清楚、齊全，各種標識醒目，施工場地整潔文明。

3.對施工中可能影響到的各種公共設施制定可靠的防止損壞和移位的實施措施，加強實施中的監測、應對和驗證。同時將相關方案和要求向全體施工人員詳細交底。

4.設立專人對廢油進行收集，認真做好無害化處理，從根本上防止施工廢油亂流。

5.優先選用先進的環保機械。採取設立隔聲牆、隔聲罩等消聲措施降低施工噪聲到允許值以下，同時儘可能避免夜間施工。

套用實例

《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》的套用實例如下：

神華包頭煤制烯烴卸儲煤裝置煤倉於2007年5月開工，採用了大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法，2008年8月完工，筒倉質量達到清水混凝土標準，安全無事故，該成套施工技術工法套用於工程見工程套用實例表6。

表6 工程套用實例

工程名稱	工程地點	結構型式	開竣工日期	實施效果
神華包頭煤制烯烴卸儲煤裝置煤倉	包頭	大直徑煤倉	2007年5月~2008年8月	良好
中平能化一礦儲倉工程	中平能化一礦	大直徑煤倉	2008年4月~2009年9月	良好
中平煤電平姚儲倉工程	平姚	大直徑煤倉	2008年11月~2009年11月	良好

參考資料：

榮譽表彰

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《大直徑高筒倉綜合成套技術施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。