環(huán)向受力大型雙曲面整體自穩(wěn)鋼模板技術(shù)總結(jié)

環(huán)向受力大型雙曲面整體自穩(wěn)鋼模板技術(shù)二零零七年六月一、前言卵形消化池施工過程中混凝土工程的模板和支撐體系是施工的關(guān)鍵技術(shù)。目前，卵形消化池的模板和支撐體系現(xiàn)存主要有兩種形式。一種是國際上先進的大型卵形水池模板技術(shù)，最能代表其施工技術(shù)水平和方向的是奧地利RSB公司，該公司在卵形水池池壁施工時，采用整體鋼結(jié)構(gòu)做混凝土模板骨架，內(nèi)鋪覆膜密度板做模板面，每次混凝土澆注高度可達4m，且施工機械化程度高。施工腳手架為掛架固定在模板上。該技術(shù)成熟先進，模板整體性好，施工速度快，施工質(zhì)量好，但是需要有大量的經(jīng)過專門嚴格培訓(xùn)的施工操作人員，管理復(fù)雜，技術(shù)服務(wù)費用高，施工成本高，而且該項技術(shù)在安全方面缺少對意外情況的二次防護，具有一定的安全風(fēng)險。另一種是國內(nèi)普遍采用的小模板拼裝方法，該施工方法采用平面尺寸為1500×200mm的國標(biāo)鋼模板加專門加工的鋼制平面梯形補條，外加鋼管龍骨形成模板系統(tǒng)，利用滿堂紅腳手架支撐做防傾覆支撐體系，每次混凝土澆注高度在1.5m左右。目前，國內(nèi)一些城市，如山東濟寧、福建廈門等，已出現(xiàn)中型或小型卵形封閉消化池，個別城市如浙江杭州、河北石家莊，已經(jīng)建成和正在建設(shè)容積10,000m3左右的大型卵形封閉消化池。該技術(shù)主要優(yōu)點是施工成本較低，模板拼裝靈活，管理簡單。缺點是技術(shù)相對落后，拼裝成型質(zhì)量差，高度每1.5m便有施工縫，施工完畢后池體經(jīng)向和緯向均為多邊型，而不是曲面體；施工進度慢，機械化程度低，勞動量大。此技術(shù)難以滿足卵形消化池的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和功能要求，不符合現(xiàn)代化的施工要求。針對****污水處理廠卵形消化池的結(jié)構(gòu)特點，經(jīng)過對國內(nèi)外卵形消化池建造技術(shù)的調(diào)查研究。研究人員自主創(chuàng)新，創(chuàng)造符合現(xiàn)代化施工水平，符合工程實際的先進模板及支撐體系，完成了****污水處理廠卵形消化池施工任務(wù)，同時為此類特種結(jié)構(gòu)建造提供完善的技術(shù)支持，推動了水處理結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的進步。二、雙曲面整體自穩(wěn)鋼模板消化池池體總高44.861m，以池體最大直徑處為赤道面上下對稱。綜合考慮施工進度和澆筑技術(shù)等因素，每座消化池共分十四次澆筑完成，地下部分3次，地上部分11次，最大澆筑高度為3.667m，地上部分模板為研究重點。因結(jié)構(gòu)上下對稱，模板可上下重復(fù)使用。1、模板組成雙曲面大模板由板面、橫肋、縱肋、穿墻螺栓孔及聯(lián)結(jié)件等組成，尺寸與池體結(jié)構(gòu)保持一致，形成精確曲面。綜合考慮模板受力狀況、周轉(zhuǎn)次數(shù)、成本情況、混凝土溫度控制等因素確定采用鋼制模板。每一澆注層模板在高度方向為整塊，在環(huán)向分塊，分塊時主要考慮塔吊最大幅度處額定起重量的要求，每塊重量控制在1.2t之內(nèi)。圖2-5消化池圖2-5消化池大型雙曲面自穩(wěn)鋼模板研究和使用照片2、模板自穩(wěn)體系模板的整體自穩(wěn)主要靠兩方面來實現(xiàn)。一方面，利用止水型穿墻螺栓固定和聯(lián)接內(nèi)外模板，保證在混凝土澆筑側(cè)壓力作用下模板穩(wěn)定，此項技術(shù)成熟穩(wěn)定，安全可靠，能有效減少環(huán)肋及連接螺栓用鋼量50%，節(jié)約材料利于成本。另一方面，模板橫肋間的水平連接螺栓將模板橫肋連接成整體，形成了封閉水平圓環(huán)承受已澆筑混凝土、鋼筋、模板自重、施工荷載等各種作用。赤道平面以下為第四、五、六、七澆筑層，結(jié)構(gòu)為向外側(cè)傾斜，受拉橫肋設(shè)計采用強度控制，需考慮在澆筑時抵抗側(cè)壓力產(chǎn)生彎矩引起的應(yīng)力和環(huán)向受力產(chǎn)生的軸向拉應(yīng)力，進行最不利點核算。赤道平面以上第八、九、十、十一、十二、十三澆筑層，結(jié)構(gòu)向內(nèi)側(cè)傾斜。環(huán)肋設(shè)計由強度控制轉(zhuǎn)為變形控制?？刂谱冃问巧喜磕０骞こ痰闹攸c，針對第十一、十二、十三層傾斜角度大荷載大的特點，采取加強環(huán)梁，加強環(huán)梁與內(nèi)模板連接一體，只承受環(huán)向受壓，增加抗變形能力，由原模板橫肋抵抗側(cè)壓力產(chǎn)生的彎距和部分軸壓。加強環(huán)梁與模板組合使用，增加了體系的靈活性。第十四層為圓環(huán)池壁，結(jié)構(gòu)內(nèi)徑2m，采用環(huán)形模板，無對拉螺栓，模板自身環(huán)肋抵抗側(cè)壓力，屬整體自穩(wěn)定體系。三、架手架工程腳手架工程分為池內(nèi)腳手架和池外腳手架兩部分，主要用于施工操作平臺和通道，操作平臺均位于施工面以上，可保證施工人員處于安全操作環(huán)境。池內(nèi)設(shè)中心支架，搭設(shè)混凝土澆注布料桿平臺。腳手架與已完成結(jié)構(gòu)固定連接，整體牢固，同時具有防止模板破壞而墜落傷人的作用。本工程腳手架為施工專用操作平臺和通道，腳手架與模板體系分開，其穩(wěn)定性不受模板體系影響，同時具備為模板體系在出現(xiàn)極端意外情況時作為緩沖消能和承接的功能，而施工人員的操作位置均在高位平臺上，安全保障充分。腳手架技術(shù)成熟穩(wěn)定，適合與整體自穩(wěn)體系這類新技術(shù)配套使用，互為補充。四、結(jié)論本次大型卵形池施工，研發(fā)的環(huán)向受力大型雙曲面整體自穩(wěn)鋼模板，充分體現(xiàn)了先進性、安全性、適用性及經(jīng)濟性的原則。環(huán)向受力雙曲面模板體系利用自身強度和剛度承受澆筑混凝土自重及鋼筋、模板自重等荷載，較好地解決卵形池壁下放和上斂部位模板穩(wěn)定問題，避免了架設(shè)專用支撐架，同時每次澆筑高度可達3.5m。該技術(shù)合理采用操作腳手架與模板體系分開的思想，有效地保證了施工人員的安全，并且腳手架系統(tǒng)可為模板在失效情況下起到阻止事故進一步發(fā)展的作用，在技術(shù)創(chuàng)新的同時體現(xiàn)了良好的安全性。該套模板體系技術(shù)水平明顯領(lǐng)先國內(nèi)現(xiàn)有的卵形封閉混凝土結(jié)構(gòu)水池模板體系，比奧地利RSB公司的整體鋼