胡秋林 童中明

中國成達(dá)工程有限公司 成都 610041

多點同步電動升模施工技術(shù)在煙囪中的應(yīng)用

胡秋林*童中明

中國成達(dá)工程有限公司 成都 610041

多點同步電動升模施工技術(shù)與滑模施工技術(shù)相比，具有同步性好、操作性強，同時有效的解決“結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)”、“平臺飄移”和“平臺提升不同步”等問題，使得施工效率、混凝土澆筑質(zhì)量、施工安全性得到較大提高。因此，多點同步電動升模技術(shù)在高聳結(jié)構(gòu)施工中得到了廣泛的應(yīng)用。

煙囪 多點同步電動升模 提升架 操作架

目前，高聳建筑施工中最常用的施工方法有液壓滑模法、多點同步電動升模施工法。多點同步電動升模施工法是在液壓滑模法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種施工技術(shù)，經(jīng)過多年的實踐應(yīng)用，該技術(shù)得到了完善與發(fā)展。與傳統(tǒng)的滑模施工技術(shù)相比，多點同步電動升模技術(shù)有效地解決了平臺扭轉(zhuǎn)、操作平臺提升不同步和中心漂移的問題。不僅使工程質(zhì)量大幅度提高，而且施工安全也得到了保障。

1 多點同步電動升模技術(shù)原理

多點同步電動升模施工技術(shù)原理：以固定在已具有3天齡期強度混凝土筒壁上的錨固件螺栓為受力支點，以通過錨固件螺栓固定于筒壁上的專用軌道模板為提升軌道，通過電動擺線針輪減速機提升螺桿傳動提供動力使提升架及操作架交替爬升，從而帶動與操作架相連的施工平臺向上提升。當(dāng)進(jìn)行下一循環(huán)提升時，由于提升架相對操作架處于低位，需要反轉(zhuǎn)電機將提升架先升到高位，再重復(fù)以上過程即可。如此循環(huán)往復(fù)，直到整個煙囪設(shè)計高度為止。

2 多點同步電動升模技術(shù)的組成

多點同步電動升模技術(shù)裝置主要由電動提升系統(tǒng)、操作平臺系統(tǒng)、垂直運輸系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、電氣操作控制系統(tǒng)和通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)等組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

2.1 電動提升系統(tǒng)

提升系統(tǒng)通常根據(jù)煙囪直徑和平臺荷載大小，沿筒壁外側(cè)成對布置提升單元。每個提升單元由提升架、操作架、提升動力裝置、專用軌道模板、穿墻錨固件(剪力環(huán)、錨固螺栓、螺母)等組成。操作架是一個多層空間框架結(jié)構(gòu)。施工平臺輻射梁通過滾輪擱置在操作架頂部。操作架是直接支撐整個平臺體系的主要結(jié)構(gòu)。操作架提升時帶動整個平臺向上。操作架沿圓周均布，各自獨立，可單獨提升，也可同時提升。提升架通過滾輪組與操作架立柱內(nèi)側(cè)軌道套合。在提升時，操作架與提升架互為軌道，交替上升。提升架和操作架通過插銷與專業(yè)軌道模板相連接，最后通過穿墻錨固件把荷載傳遞到混凝土筒壁。操作架各層間均用腳手板環(huán)向連通構(gòu)成外圍操作平臺，外側(cè)設(shè)置護(hù)欄桿，并用安全網(wǎng)嚴(yán)密封閉。操作架底層為混凝土筒壁外側(cè)消缺和修飾平臺。

圖1 多點同步電動升模施工技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 操作平臺系統(tǒng)

操作平臺是煙囪施工過程中施工操作、綁扎鋼筋、支設(shè)模板、安裝預(yù)埋件和澆筑混凝土的主要場所。操作平臺通常是由主施工平臺、內(nèi)操作平臺、隨升井架等組成。主施工平臺由中央鼓圈、徑向輻射梁、環(huán)向連接次梁、斜拉索腹桿、井架斜撐等組成的一個輻射狀空間桁架結(jié)構(gòu)，是整個施工過程中的主要荷載載體，主施工平臺在組裝時根據(jù)煙囪直徑大小需要預(yù)先起拱，以防止平臺在施工過程中產(chǎn)生過大撓度；內(nèi)操作平臺通常設(shè)置2層，上層為支模平臺，下層為拆模平臺，拆模平臺還用作內(nèi)壁防腐施工平臺和消缺修飾平臺。人員通過設(shè)在鼓圈上的護(hù)籠爬梯垂直上下；隨升井架通常為2孔，高度10m左右，其下端和平臺剛性連接，隨施工主平臺一起提升。

2.3 垂直運輸系統(tǒng)

垂直運輸系統(tǒng)由拔桿起重機、電梯吊籠、安全保護(hù)裝置、卷揚機、地錨等組成。在平臺井架上安裝1部人貨混載電梯吊籠。電梯吊籠分為兩層。上層負(fù)責(zé)施工人員、混凝土、埋件材料等垂直運輸；下層為混凝土料斗，供吊運混凝土用。通常電梯吊籠卷揚機采用2臺5t雙筒雙速卷揚機作為動力，并且在隨升井架頂部設(shè)置斷繩保險裝置和限位器防止電梯吊籠沖頂。

2.4 模板系統(tǒng)

模板系統(tǒng)由普通鋼模板、專用軌道模板、收分模板、鋼管圍檁、對拉螺桿等組成。模板高度1.5m，即一個提升行程高度，共配置3節(jié)用量。專用軌道模板與對應(yīng)內(nèi)模之間用M20～M25的高強螺栓連接，安裝前加Φ50 PVC硬塑料管，以保證螺栓反復(fù)周轉(zhuǎn)使用。普通模板用M12(或M14)螺栓與對應(yīng)內(nèi)模連接，安裝前加Φ20硬塑料管。一般情況下，模板上下需要各布置一道鋼管圍檁，主要用于支承和固定模板并將模板連成整體。

2.5 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)是由平臺提升控制系統(tǒng)、卷揚機控制系統(tǒng)以及施工照明用電等組成。通常情況需要設(shè)置上下兩個控制室。上控制室設(shè)在主施工平臺，主要控制平臺提升系統(tǒng)和拔桿起重機；下控制室設(shè)在煙囪底部，主要控制電梯卷揚機和總電源等。平臺提升控制系統(tǒng)由總控制箱和分控制箱組成。總控制箱設(shè)置在上控制室，控制提升架的整體同步提升。分控制箱設(shè)置在每個提升架處，通過分控制箱可以對每個提升架進(jìn)行獨立操作從而實現(xiàn)對平臺的微量調(diào)整。在每個分控制箱中設(shè)置有過載保護(hù)裝置和緊急控制按鈕，發(fā)生突發(fā)情況時可以通過任何分控制箱緊急控制按鈕終止作業(yè)，保證安全。

3 升模工序及質(zhì)量控制

3.1 升模施工流程

多點同步電動升模技術(shù)的施工流程：拆除最下層導(dǎo)軌、內(nèi)外模板并清理刷油—松導(dǎo)索、提升架提升—操作架及整個施工平臺提升—整個平臺系統(tǒng)調(diào)平和對中校核—緊導(dǎo)索—鋼筋綁扎—內(nèi)外模支設(shè)—模板半徑和壁厚校正并驗收—澆筑混凝土—混凝土消缺養(yǎng)護(hù)—循環(huán)。一個循環(huán)過程8～20h，根據(jù)工程量的大小而不同。

3.2 煙囪中心及標(biāo)高控制

在施工組織計劃中，需要按1.5m的模板模數(shù)編制好煙囪半徑、標(biāo)高、壁厚等控制參數(shù)表。煙囪半徑和壁厚依據(jù)控制表用鋼卷尺仔細(xì)測量，每板必須確保中心、半徑尺寸準(zhǔn)確。煙囪中心、標(biāo)高的控制和測量可以采用線錘測定法或者激光測定法。

3.3 水平施工縫和外觀處理

煙囪筒身每次混凝土澆筑高度為一個模板高度即1.5m，兩次澆筑之間要產(chǎn)生施工縫，因此需要進(jìn)行處理。處理方法：在混凝土初凝前將混凝土表面進(jìn)行交叉劃痕拉毛，凝固后去除松動石子即可。

拆模后對影響混凝土筒壁外觀質(zhì)量的掛漿及接縫用手持磨光機打磨清理干凈。螺桿留下的螺栓孔采用預(yù)制好的砂漿塊進(jìn)行封堵填實，然后在螺栓孔表面涂抹防水砂漿或防水劑，并使混凝土表面光滑平整。

3.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土的養(yǎng)護(hù)對其最終強度形成有很大的影響，在施工過程中容易忽視。由于煙囪施工屬于高空作業(yè)，混凝土養(yǎng)護(hù)不能采用澆水、早袋覆蓋等常規(guī)方法。通常在拆除模板后需要涂刷養(yǎng)護(hù)液，使其在混凝土表面形成保護(hù)膜，從而防止水分丟失以達(dá)到養(yǎng)護(hù)的目的。

4 多點同步電動升模施工技術(shù)與滑模施工技術(shù)比較

4.1 結(jié)構(gòu)體系支承方式

滑模施工技術(shù)主要是以埋植在初凝混凝土中的支承桿為受力點。在平臺滑升過程中操作平臺荷載不均或過大、平臺滑升高度過高使支撐桿脫空過長、遇障礙強行滑升等容易造成支承桿失穩(wěn)，平臺提升容易發(fā)生偏移和扭轉(zhuǎn)。

多點同步電動升模施工技術(shù)是以已成型并且具有三天齡期強度的鋼筋混凝土筒壁為受力支點，受力支點承載力強度較高。同時，電動升模平臺提升時，提升軌道是以固定在筒壁上的專用軌道模板為提升軌道，其強度和剛度遠(yuǎn)大于滑模施工軌道的支承桿。平臺提升不易發(fā)生偏移和扭轉(zhuǎn)。兩者對比，多點同步電動升模施工技術(shù)在平臺提升時安全性比滑模提升時更高，同步性更好。

4.2 混凝土施工質(zhì)量

滑模施工技術(shù)為連續(xù)性作業(yè)，混凝土澆筑完成后，模板即向上滑升，模板與混凝土表面不分離。在提升過程中，模板與混凝土之間存在很大摩擦力，且混凝土處于初凝狀態(tài)，所以混凝土易出現(xiàn)水平裂縫甚至筒壁被拉裂，施工質(zhì)量難以保證。

多點同步電動升模施工技術(shù)是非連續(xù)性施工，當(dāng)混凝土達(dá)到一定強度時，模板與混凝土表面分離，施工平臺通過提升系統(tǒng)沿固定軌道向上提升，混凝土凝固成型不受任何影響，混凝土施工質(zhì)量容易得到保證。

4.3 提升機構(gòu)

滑模施工技術(shù)中采用液壓油泵和千斤頂為動力，操作控制難以協(xié)調(diào)。平臺受荷不均以及油泵壓力不穩(wěn)容易使千斤頂爬升不同步，從而引起平臺傾斜扭轉(zhuǎn)。

多點同步電動升模施工技術(shù)采用行星針輪擺線減速機作為提升動力，結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定，操作簡單、同步性能好，提升時沿專用軌道模板勻速上升，有效的控制了系統(tǒng)的中心漂移和扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

4.4 模板系統(tǒng)

滑模施工技術(shù)中采用模板系統(tǒng)與提升體系相互固定的方式來滑升，因此混凝土每次提升澆筑高度都不能太高，一般為0.25～0.3m。由于平臺滑升在混凝土初凝前就完成，進(jìn)行下次混凝土澆筑時其接觸面不會產(chǎn)生施工縫。

多點同步電動升模施工技術(shù)是通過采用對拉螺栓和圍圈對1.5m高的鋼模板來進(jìn)行固定，模板系統(tǒng)與提升結(jié)構(gòu)部分自成體系，在提升時兩者相脫離互不影響，每次澆筑高度為1.5m。由于在進(jìn)行下一次混凝土澆筑時，間歇時間較長，其接觸面會產(chǎn)生施工縫。兩者相比，多點同步電動升模技術(shù)其施工縫要比滑模施工技術(shù)產(chǎn)生的施工縫要多。但是，多點同步電動升模施工技術(shù)是三層1.5m高鋼模板輪流施工，澆筑完成后的混凝土在模板內(nèi)的水分更不易散失，混凝土的自身養(yǎng)護(hù)時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于滑模施工時混凝土在模板內(nèi)的養(yǎng)護(hù)時間，對混凝土強度的形成更為有利。

5 結(jié) 語

多點同步電動升模施工技術(shù)無論是從施工質(zhì)量、勞動強度還是安全等方面均強于滑模施工技術(shù)，經(jīng)過較多工程實踐已得到證明。多點同步電動升模技術(shù)不僅適用于煙囪、筒倉、電視塔、造粒塔等高聳結(jié)構(gòu)，通過改造完善同樣適用于高層框架剪力墻等結(jié)構(gòu)。隨著多點同步電動升模施工技術(shù)的改進(jìn)和完善，該技術(shù)將會得更加廣闊的應(yīng)用。

1 重慶大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)等合編. 土木工程施工[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

2 《建筑施工手冊》編寫組.建筑施工手冊(4版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

3 GB 50113—2005，滑動模板工程技術(shù)規(guī)范[S].

2016-02-03)

*胡秋林：工程師。2006年畢業(yè)于西華大學(xué)土木工程專業(yè)。從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。聯(lián)系電話：(028)65537091， E-mail:huqiulin@chengda.com。