摘要：22m大直徑筒倉冬季滑模施工技術探索

　　【關鍵詞】超低溫,大直徑筒倉,滑模施工

　　一、工程概述

　　陜煤集團張家峁煤礦位于陜西省神木縣境內，我公司承擔了該礦三個原煤倉的施工任務，該倉為鋼筋混凝土圓筒結構，內徑22米，壁厚320mm，筒壁高度從+0.85m～+46.5m,采用錐殼封頂，上部兩層框架結構。原煤倉處于該礦建設施的關鍵線路，工期緊迫，要求2007年9月16 日開工，2008年4月30日竣工。

　　二、 總體施工方案的確定

　　根據工程結構特點，基礎部分采用常規小鋼模施工，筒壁部分主要為圓形豎向結構，非常適合滑模施工，根據我公司施工經驗，采用單平臺液壓滑模系統。

　　由于擬滑模施工時間在2007年12月1日至2007年12月20日，已經進入冬季施工，根據當地氣象資料，這段時間的日平均氣溫為-5OC，最低氣溫-14OC，最高氣溫5OC。由此可見在此超低溫條件下要順利進行滑模施工，混凝土的施工是滑模施工成功與否的關鍵。本文著重就超低溫條件下滑模混凝土施工進行介紹，模具設計、鋼筋施工與常規施工差別不大，本文不再贅述。

　　三、 施工技術要點

　　(一)、冬季滑模施工對混凝土的要求：

　　根據《建筑工程冬期施工規程》的要求，普通混凝土采用普通水泥配制時，其受凍臨界強度因為設計的混凝土強度標準值的30%，本工程混凝土設計標準值為C30，因此混凝土受凍臨界值為9Mpa。為使混凝土在滑模過程中不被拉裂，出模后又不致因為混凝土強度太低，而出現側向變形影響混凝土強度，《滑動模板工程技術規范》要求混凝土出模強度應在0.2~0.4Mpa之間。由于本液壓滑模系統為單層平臺，質量較小，且筒壁完全為豎向結構，因此不必考慮由于支承桿在混凝土內部失穩對滑升速度的限制，即不考慮出模混凝土達到2.5Mpa所需時間的限制。

　　(二)、根據現場實際施工條件(考慮最小經濟投入)采取措施，通過砼熱工計算，試確定砼成型后強度是否滿足設計要求及《建筑工程冬期施工規程》要求。

　　1、砼原材料控制

　　水泥庫磚砌封閉式庫房，庫內設火爐;砂、石均搭設臨時封閉暖棚，生火爐保溫。嚴格控制暖棚內溫度，水泥庫內溫度控制在15 OC以上;砂、石及外加劑暖棚內溫度控制在10 OC以上。

　　熱工計算：

　　T0=[0.9(mceTce+msaTsa+mgTg)+4.2Tw(mw-wsamsa-wgmg)+c1(wsamsaTsa+wgmgTg)-c2(wsamsa+wgmg)]÷[4.2 mw+0.9(mce+msa+mg)]

　　T0­------砼拌合物溫度(OC);

　　mw、mce、msa、mg ------水、水泥、砂、石的用量(kg);

　　Tw、Tce、Tsa、Tg ------水、水泥、砂、石的溫度(OC);

　　wsa、wg------砂、石的含水率(%);

　　c1、c2------水的比熱容[kJ/kg•K]及冰的溶解熱(kJ/kg)。

　　T0=[0.9(350×15+621×10+1080×10)+4.2×70(175-0.10×621-0.02×1080)+4.2(0.10×621×10+0.02×1080×10)]÷[4.2× 175+0.9(350+621+1080)]=19.52 OC

　　2、砼攪拌及運輸的控制

　　砼攪拌站、砼輸送泵相連布置，搭成封閉操作間，內部生爐火，室溫控制在3 OC以上。砼輸送泵管裹一層塑料薄膜，一層棉氈，最外裹一層棉被，有效的減少了熱量損失。

　　熱工計算：

　　砼拌合物的出機溫度：T1= T0-0.16(T0- Ti)

　　T1砼拌合物的出機溫度(OC);

　　Ti------攪拌機棚內溫度(OC)。

　　T1= 19.52-0.16(19.52- 3)=16.88 OC

　　砼拌合物的入模溫度：T2= T1-(att+0.032n)(T1- Ta)

　　T2------砼拌合物的入模溫度;

　　tt------砼拌合物自運輸到澆筑時的時間;

　　n------砼拌合物轉運次數;

　　Ta------砼拌合物運輸時的環境溫度(操作平臺溫度);

　　a------溫度損失系數(h–1)：砼泵管封閉運輸a=0.1。

　　T2= 16.88-(0.1×0.2+0.032×1)[16.88- (-14)]=15.27 OC

　　3、砼入模后養護階段的控制

　　混凝土澆灌成型后采用綜合蓄熱法養護：

　　1)入模溫度控制在10 ºC以上。

　　2)模板保溫：滑模模板組裝采用55系列組合鋼模板2012型。鋼模板區格間填以50㎜厚聚苯乙烯板(聚苯板預先用界面劑調制的水泥漿覆裹，以防施工時火星濺入著火)。

　　3)內側混凝土保溫：倉內保溫設置8個汽油桶自制火爐，根據現場實際情況均勻分布。專設四名工人進行填煤生火，保證倉內溫度大于5 ºC。

　　沿內平臺斜拉桿滿鋪雙層防水雨布，與斜拉桿綁扎牢靠。減少倉下爐火熱量的散出，有效利用火爐燃煤所發出的熱量。門窗洞口及時封閉。

　　4)外側混凝土保溫：將原設計1.2米高外平臺欄桿改為1.5米高，雙層防水布由外平臺欄桿下掛兜至吊欄下部，尼龍繩綁扎牢靠。防止出模砼遇風受冷空氣侵襲表面受凍。要求混凝土出模后強度應控制在0.2—0.4Mpa，使混凝土不被拉裂且便于抹灰修復，這段混凝土必須盡快提高強度，以保證模具系統的施工安全，且為混凝土盡快達到臨界受凍強度創造條件，為此，平臺下部每對應一“開”字架設置一1000瓦碘鎢燈管，使此段混凝土的環境溫度提高到3 ºC以上。

　　考慮到砼滑模施工速度較快，外筒壁吊架下砼還不能達到臨界受凍強度便已暴露，因此外吊欄靠近筒壁側，下掛8.0米長雙層防水保溫布，進行保溫防凍，該布靠混凝土內側用防水彩條布外覆50厚聚苯板(聚苯板預先用界面劑調制的水泥漿覆裹，以防施工時火星濺入著火)，用鐵線下墜防止被風吹起。施工進度預計2.5m/d，該段防水保溫布可以保證砼出模3天免受風襲。模擬同條件下砼試塊養護后，實測3d強度為10 Mpa，達到保證了混凝土養護需要的濕度和溫度，保證混凝土的出模強度達到受凍臨界強度以上。使混凝土質量及施工安全得以保證。

　　熱工計算：

　　砼成型完成時的溫度T3=(CCmcT2+CfmfTf+CsmsTs)÷(Ccmc+Cfmf+Csms)

　　T3------考慮模板、鋼筋吸熱影響，砼成型完成時的溫度;

　　Cc、Cf、Cs------砼、模板、鋼筋的比熱容[kJ/kg•K];

　　Cc——1 kJ/(kg•K);

　　Cs——0.48kJ/(kg•K);

　　mc------每立方米砼重量(kg);

　　mf、ms------與每立方米砼相接觸的模板、鋼筋重量(kg);

　　Tf、Ts------模板、鋼筋的溫度，未預熱可取當時的環境溫度。

　　T3=[1×2400×15.27 +0.48×160×(-14)]÷(1×2400 +0.48×160)

　　=14.3 OC

　　采用普通硅酸鹽42.5R型水泥拌制砼，筒壁厚320㎜，砼澆筑后溫度為14.3 OC，養護期間室外平均氣溫為-5 OC，試計算：砼溫度降至0 OC時，砼強度達到30%的設計強度所需保溫材料及措施(9 Mpa——抗凍臨界強度值)。

　　計算結構件表面系數：M=A/V

　　M=(1.2+0.32)×2÷(1.2×0.32)=7.92

　　查表，知K=1.8W/(m2·K)，由K=1.8W/(m2·K)知冷卻時間為4d，(同比試驗3d達到抗凍臨界強度值多1d)平均溫度為7 OC。

　　根據K值及各種材料保溫的傳熱系數中選用：“鋼模板，區格間填以聚苯乙烯板50㎜厚，外包防水雨布兩層，內襯50㎜厚聚苯乙烯板一層”。即能滿足熱工理論計算要求，另對構件跟部進行碘鎢燈加熱，延長冷卻時間，相應減小K值，大大提高了砼結構冬季施工安全系數。

　　經上述具體施工措施和混凝土熱工計算得出以下控制參數，即能滿足本工程冬季超低溫滑模砼施工質量：

　　粗、細料溫度水泥溫度攪拌站暖棚內溫度砼出機溫度砼入模溫度砼出模環境溫度攪拌用水溫度

　　≥10 OC≥15 OC≥3 OC≥16.88OC≥15.27 OC>0 OC≥70OC<80 OC

　　理論參數表：

　　　總結：現場施工組織得當，措施可行，得到監理單位、甲方單位的支持和認同，歷時18天(提前2天)，完成該大直徑煤倉冬季超低溫滑模施工。在施工安全、質量及進度方面均得到有效保證，為整個礦區順利投產整體的目標實現奠定了堅實基礎。

　　參考文獻：

　　1. 《液壓滑動模板施工技術規范GBJ113-87》，中國建筑工業出版社，1991

　　2. 《建筑工程冬季施工規程JGJ104-97》，中國建筑工業出版社，1998

　　3. 《建筑施工手冊(第四版)》，中國建筑工業出版社，2003

　　4. 《混凝土結構工程施工質量驗收規范GB50204-2002》，中國建筑工業出版社，2002