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【摘 要】本文通过对滑模工艺中的模具系统、钢筋混凝土部分及人员操作都进行了系统分析,找出了构成技术问题的影响因素,提出了相应的预防及处理措施.并在多年来的滑模工程中实际应用,提高了滑模工程施工质量、缩短工期、降低施工成本,取得较好的社会和经济效益.

【关 键 词 】滑模;工艺;技术问题;处理

1.前言

滑模工艺,作为先进的施工手段已被人们所重视.在实施过程中,设计与实施者无不根据实际需要,对其加以必要的技术处理,从而促进了工艺的推广、应用,加快了工艺的发展,使工艺本身的优点得到充分的发挥体现.

正确、有效地技术处理是顺利实现工艺的必要条件和可靠保证.技术处理的科学合理是工艺成败和取得效益的关键,是构成工艺的有机组成部分.只有对工艺特点、施工条件等情况进行充分地考虑,透彻的分析,才能进行优化处理.其中,对于个性问题是靠工艺的使用者根据客观情况的制约,将自身施工生产技能以灵活运用来妥善的解决;对带有普遍性的问题的处理,则是借鉴、吸取有关的经验,结合实际需要,有所侧重的对其加以完善、提高.

行之有效的技术处理,就是对构成问题内在因素的全面科学分析,反映到外在表现形式的有效预防、控制及补救过程.

下述即为笔者多年从事多项滑模工作的一点看法和体会.

2.模具系统分析

模具系统即是提供施工的操作场所,材料堆放的场地或运输机具的支撑,又是施工对象赖以成型的装置,因此关系到操作人员的安全和工程质量及施工费用.

滑模工艺中技术问题的处理参考属性评定
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2.1 模板

滑模用模板悬挂在围圈上,在千斤顶带动滑升下,用于混凝土按设计要求连续成型.受自重和摩阻力的竖向荷载及混凝土入模振捣与自重产生的侧压力和风载.按其使用功能分为三种.在有条件的情况下,可用定型组合钢模板略加改装来代替,能大大节省施工用钢和相应的加工制作工作.其缺点是定型组合钢模板无企口,需打腻子堵缝,以免漏浆.只是在滑模工程少、其模板周转量小的情况下采用.对有衬工程也可在有确切把握的情况下采用木板肋隔钢板作板面的专用轻型大块模板.

(1)标准模板:

可采用多种尺寸规格和模具系统统筹考虑,既能满足滑模施工要求、节省钢材,又能便于一般支模现浇施工的要求,宽度通常为300mm.由2mm厚的钢板和L40×5的角钢制作.

模板间的连接可用螺栓或定型卡具,螺栓连接的模板体系整体性能好,可提高模板平面内外的刚度,减少围圈的变形,其缺点是组装拆除繁琐,劳动强度大;定型卡具安设简便,但突出模板肋,不宜于模板受较大荷载的情况下使用.

标准模板在刚、强度满足要求的情况下,应尽量减轻重量,方便安装拆除.

(2)角模板

属异形模板,用于建、构筑物的阴阳角部位.制作时,根据组装要求,预留出倾斜锥度.阴角部位采用圆角,其角部对应的竖向钢筋半径大于25mm的,采用与钢筋半径相同的圆角;角部对应的竖向钢筋半径小于25mm的,采用半径为25mm的圆角.有连续转角的宜整体制作,这样可以减少角部的拉裂、粘模、刮筋,还增强了模板的整体性和围圈转角的刚度.

(3)堵头模板

根据其安装方式也称插板,用于框架柱,门窗洞口等两侧作临时隔断混凝土用.制作时留出模板上的倾斜锥度或上下宽度相同(即为该部位的模板上口尺寸).上面设有挂钩,可灵活的挂设在相邻两侧的模板上.也可设特制的滑轨.不用时,去掉约束,模板在摩阻力及自重的作用下,沿着滑轨退出工作.

(4)收分模板

用于调整模板组合的尺寸来满足工程截面变化时模板收分需要.其宽度不同于标准模板.应尽量用插板代替,以利周转.

2.2 围圈

设在模板背肋,用于固定模板位置,约束模板变要受模板传来的侧压力及模板传来的竖向荷载,有的还承担操作平台传来的竖向荷载.

据其工作特点和受力条件,常设计成型钢桁架式围圈,一般是用角钢、槽钢、圆钢焊制.

角钢—角钢桁架式围圈是角钢作弦杆,角钢做腹杆(可不设节点板)焊制成的,它本身可承受很大的竖向荷载、水平荷载的绝大部分直接作用于弦杆,还有一部分是通过腹杆与模板的接触后分配传递到弦杆上,这利于桁架围圈的工作,能直接承受较大的动荷载,其中节点板也对水平荷载的应力分布起较好的调节作用.缺点是对于大跨的围圈须设必要支撑来维持侧向刚度.甚至节点板妨碍模板挂设.用钢量大,增加制作、组装、拆除劳动强度,受力复杂,不便于精确的设计计算.

槽钢—圆钢桁架式围圈是以槽钢做弦杆,圆钢(一般28mm以下工级钢筋)作腹杆焊制成的.不设节点板.可承受较大的竖向荷载,水平荷载全部由上下弦槽钢承受.由于槽钢的力学特征较好,在较大跨内的侧向稳定可以靠自约完成,传力明确,制作维修简便,方便模板挂设,用钢量小,适于重点周转使用.其缺点是不宜用于动载大的部位,竖向承载能力小.

2.3 开字架

开字架(也称为门式架、拉开架、千斤顶架、模板提升架)置于围圈外侧,用于固定限制围圈位置、联系、传递提升荷载,维护平台刚度.整体性能.

开字架由立柱、横梁、支托构成,槽钢或角钢制作,根据工程情况和施工工艺要求,可设计成角钢缀板式立柱单肢型钢单双横梁,双槽钢缀板格构式立柱双肢型双横梁等形式.

(1)角钢缀板格构式立柱—双肢角钢双横梁开字架的设计计算繁琐,力学性能好,使用较少的钢材即可得到较理想的力学功能,重量轻,便于组装拆除,能有效减轻工艺荷载,利于小面积的滑模施工工程,但焊接量大,不易维修,周转性能差,已不常用.

(2)单槽钢立柱单肢型钢—单、双横梁开字架,承受、传导荷载明确,设计计算简便,加工制作简便,便于组装拆除,容易维修管理,单梁式开字架重量轻,单件用钢量省,但力学性能差,适用于仓壁结构或能均布开字架及其立柱要承受单项荷载部位,且整体性能均较差,宜用在荷载较小的工程中.属轻型提升架,双梁式的开字架能承受较大的荷载,自身平面内具有较理想的刚度,平面外刚度和承受能力稍小些,不宜用于千斤顶集中布置部位,属中型提升架. (3)双槽钢缀板格构式立柱—双肢型钢双横梁开字架,属重型多功能提升架,力学性能、工作性能较佳,加工制作简单,方便维修,坚固耐用,稳定可靠,适于重复周转,主要用于大跨,大荷载和围圈转角处的施工工程及千斤顶集中部位,重量大,组装、拆除劳动强度大.

2.4 提升桁架

提升桁架设置在开字架上横梁上,用U型螺栓扣紧.主要用来输出千斤顶的提升动力,悬挂开字架,增加施工平台刚度和整体性性能,维持开字架的同步工作.

根据工程结构构成和施工方法的使用,视具体情况设置.提升桁架基本上分为兼做永久屋盖结构和施工临时用两种.

兼做屋盖结构的提升桁架,是在设计部门积极配合施工的条件下,将施工用的提升桁架,与永久屋盖承角重钢结构结合起来设计,既能满足施工使用,又能作永久屋盖.

兼做屋盖结构的提升桁架最好采用交叉平板桁架体系,两向正交正放板式节点钢网架,它具有良好的横受力性能,空间稳定性能好,刚度大,能有效地减轻自重,能用小截面的杆件组成跨越较大空间形成很大覆盖面积的空间结构,建筑造型美观,适合开字架等的连接,固定,便于滑升中调平纠偏,节省了施工用钢量,减少滑模设施拆除和屋盖系统的制作安装工作量,其缺点为施工装置的布置受限制,适于工艺荷载小,滑模对象简单,开字架布置均匀的施工对象.

施工临时使用的提升桁架,分为截面积较大的槽钢、工字钢等型钢系杆和钢桁架两类,可根据具体需要灵活布置.型钢系杆其特点是杆系平面内的刚度和整体稳定性能好,竖向的承载力和稳定性能较差,制作简单,损耗小,一材多用,安装拆除容易,适于面积小,千斤顶均布的筒仓类工程,不能担负较大的集中荷载;钢桁架的特点是水平横向和铅直竖向载承能力都很大,力学性能可以得到充分的发挥,适于框架、大跨度、滑升量大、施工工艺复杂繁琐的工程,但制作安装工程量大,钢材用量多,相应的增大了工艺荷载和施工费用,在布置,设计钢桁架时需要注意开字架的位置及形式对其结构施加的影响,避免或减少因开字架在钢桁架节间布置时,由集中竖向荷载产生较大的次应力经传递转化后促进内应力重分布而引起的设计计算的难度.

2.5 千斤顶布置

千斤顶是滑模施工中提供提升起重动力的机具,放置在开字架的横梁上,螺栓固定,承受所有的工艺荷载,并传到支承杆上.

按千斤顶设置方式分类可分为集中布置,均匀布置、单台布置、叠放布置等形式.

(1)集中布置,适用于框架类结构施工,宜用于空间或跨度大的工程.施工平台对荷载反映的灵敏度高,易于倾扭,便于纠正偏斜,管理方便,但由于施工平台的支撑点少,施工装置的结构用钢量即相应增加,平台的受力性能不十分理想.

(2)均匀布置,适用料仓,筒体类结构施工,施工平台的支点多,稳定性能和整体性能较好,油路布置方便有利于控制平台水平度.

(3)单台布置,是最常见形式,能增大模板上口到开字架下横梁间的高度,提升能力低,便于有配筋工程的操作施工.维检修方便,操纵千斤顶的空间较大,控制千斤顶提升容易,安装拆除的操作条件好.


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(4)叠放布置,在千斤顶单台设置满足不了要求的情况下使用,具有较大的提升能力,支承杆要进行必要的加固处理,保证其在稳定状态下的使用,对千斤顶的工作性能要求严格,维检修麻烦,安装拆除不便.宜于和单台布置结合使用.


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2.6 支承杆承载能力的确定

支承杆也称作爬杆.用于支承施工工艺的荷载,可兼做结构配筋.对支承杆承载能力的确定,将其直接影响到工程结构和施工安全,因此必须慎重对待.

由国家建设部颁布的《滑动模板工程技术规范》GB50113—2005(以下简称《滑规》),对钢筋式支承杆的允许承载能力如下确定:

当采用φ25圆钢支承杆,模板处于正常滑升状态时,既从模板上口以下,最多只有一个浇灌层高度未浇灌混凝土的条件下,支承杆的允许承载力按下式计算:

这里,支承杆在模板下口被视为固定端此处的混凝土起嵌固作用,千斤顶的下卡头对支承杆的约束为弹性固接.其由自长度和混凝土强度无关.

事实上,大量的试验证实了混凝土强度只有达到0.65~0.8MPa时,才能对支承杆起嵌固作用,强度超过0.8MPa起完全的嵌固作用.而《滑规》要求出模最佳强度0.2~0.4MPa的混凝土尚不能对支承杆起到嵌固作用.

因此,笔者认为《滑规》中给出的支承杆承载力的计算公式不严谨,应该是根据支承杆的最不利工作状态时的边界条件对其承载力进行计算,即在正常滑升时的计算仍服从欧拉公式:

《滑规》较原式中只有μ和L有变化:

将千斤顶下卡头对支承杆的锁定按固接处理,自由长度修正子数μ取0.5.

自由长度按千斤顶下卡头到强度达到0.8MPa的混凝土面之间的高度取定.

上式可以简化为:

式中:P0——支承杆允许承载力(KN);

α——工作条件系数,取0.7~1.0,视施工操作水平,滑模平台结构情况确定,一般整体刚性平台取0.7;分割式平台取0.8;

E ——支承杆弹性模量(MPa)

J ——支承杆截面惯性矩(cm4) ;

K ——安全系数,考虑千斤顶工作时产生的动荷载及下滑等因素,取值不应小于2.0;

L0——支撑杆脱空长度,从混凝土上面至千斤顶下卡头距离(cm).

L——千斤顶下卡头到强度达0.8MPa的混凝土面间距离(cm)

3.钢筋混凝土部分分析

钢筋及混凝土作为滑模工艺的主要施工操作对象,关系到工程质量与工程成本等问题,因此只有对其采取合理得当的技术处理,才能体现滑模工艺的独特优点.

3.1 钢筋的加工绑扎 我国目前的滑模工艺中,钢筋的加工,绑扎施工是根据工程特点,工艺要求,在特定的条件下进行的常规施工,基本上已形成固定施工方式.尽管预制成型装配式钢筋施工方法对以往的施工方式(不赘述)有所突破,较之常规施工有诸多优点,但也亦不尽理想.笔者认为目前的“折叠式钢筋骨架”应用在水平结构工程量大的滑模施工中最为适宜.折叠式钢筋骨架的施工原理就是用钢筋的绑扎扣件扣压在钢筋的交叉部位,靠其弹性使钢筋相互压紧,从而形成转动约束,来代替传统的绑线绑扎定位,故此,用扣件绑扎的钢筋骨架可以折叠起来形成片状,这样可在施工中减少成型后的堆施场地,减轻用钢筋钩绑扎及搬运和就位骨架时的工人劳动强度,操作简单,工效高、工期短、可有效保证工程质量,安全、降低施工成本,在批量施工生产时更能体现其优点,但钢筋扣件非工业化加工,单项费用将相应提高.

3.2 混凝土

3.2.1 混凝土配合比的设计

在掌握施工混凝土阶段的气候条件下,结合结构类别及滑升速度,捣固方法和原材料等进行混凝土配合比设计.

出模混凝土强度不但要控制在0.2~0.4MPa而且还要控制其早期强度的发展,特别是混凝土强度达0.8MPa的发展速度要与滑升速度相适应,与施工设计相吻合,以免支承杆失稳出现安全质量事故.控制模内混凝土上圈浇灌完毕下圈的处于塑性状态的凝固时间.

在天气炎热及寒冷时施工,混凝土应根据其工艺要求掺入相应外加剂.为了促凝,可提高水泥用量.用冰粉或雪可有效地起缓凝作用.其坍落度应据工程结构情况确定,以7~20cm为宜.配筋密集部位,应采用大坍落度的细石混凝土浇灌.按工艺的需要设计几种配合比供施工选用.

砂子、石子的含水量对混凝土的强度影响甚大,不得忽视.

3.2.2 阳角露筋

造成阳角露筋原因是因模板锥度过小或出现反锥度,水平筋刮模板,保护层过小,提升间隔时间过长或模板相对错动,剪掉混凝土,振捣器使用不当,或此部位纵向钢筋过长(支承杆变形).处理时,对上述情况分别检查分析,据其起因进行处理,是模板问题,应从新调整组装,若是钢筋(支承杆)变形引起的可用短钢筋缀焊成柱式即可.再将露筋部位的混凝土剔凿干净洒水湿润后用高于设计标号一级的细石混凝土修补.

3.2.3 混凝土的坍塌和拉空

混凝土的坍塌是由于混凝土的坍落度过大或滑升速度过快所引起的.即混凝土出模强度低于0.2Mpa、混凝土中的外加剂掺量不当、振捣不适所致.可调整混凝土配比、外加剂掺量、滑升速度及振捣方式.将坍塌部位及时清除,用高于设计强度标号一级的细石混凝土浇灌捣实,终凝前抹平.

混凝土拉空是因为提升间隔过长混凝土和模板粘结不下、混凝土凝结过快或配筋密集、混凝土坍落度小、石子粒经大、混凝土漏振等原因所造成的.除调整提升时间,改变混凝土凝结时间外,其余修整方式同上.

3.2.4 混凝土的酥松、“出裙”

混凝土的酥松是由于在混凝土进入初凝而未达到终凝时模板进行提升,漏振或振动时间过长后混凝土跑浆,振捣器插入过深引起的.可调整提升时间,提高振捣质量.对混凝土的补救措施同上.

“出裙”是因模板锥度过大,浇灌层厚度不一、一次滑升量过大接茬不好引起的,可剔平、拍实、用砂浆找平.

3.2.5 水平裂缝

开字架倾斜、摩阻力大于混凝土自重、或提升间隔时间长,从而混凝土与模板产生粘结,施工缝处理不当,模板反锥交应均可出现水平裂缝.应考虑调整提升时间间隔,或对混凝土进行缓凝处理.出模的混凝土强度较低时,在裂缝处刷上水泥浆后,拍实,压光即可.强度较高不能用上述方法修整时,应采用高压注浆,真空渗浆,凿清支模现浇处理(掺水泥重量的万分之一的铝粉).对于刚度较小高度大的建构筑物,这是很关键的问题,它降低了建构筑物的刚度,改变了设计时对其自振频率的设计假定,甚至破坏了建构筑物的整体性能,因此对高耸建构筑物的水平裂缝,必须慎重对待.

3.2.6 油污钢筋混凝土处理

液压滑模时,液压系统的渗漏油现象极为普遍.油渍污染钢筋和混凝土引起的后果是不需赘言的.笔者实践中,用“全强清洗剂”进行油污清除处理效果颇佳.即被油污染的钢筋混凝土部位不再连续施工,待混凝土初凝后,将其溶液用力倾倒或喷洒在污染处(亦可揩擦)直至表面上不泛油花后用清水洗净即可,方法简单适用,结果可靠,费用低.当然,污染严重时,必须将混凝土全部剔出.

3.2.7 蜂窝麻面

模板清理不彻底、粘模,混凝土配比不适,搅拌时间短,振捣不佳是

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参考文献:

土建施工技术

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