谈钢筋混凝土倒锥壳水箱提升施工工艺

摘要：文章详细介绍了双环梁串联倒置液压千斤顶法提升水箱至预定位置，用临时钢支架定位，然后浇筑混凝土环板作永久固定，完成水塔施工的工艺要点；并分析了此工艺带来的经济效益。

关键词：保温水箱；倒锥壳；水箱提升；串联；倒置；液压千斤顶

1工程概况

尼日利亚Okpella6000t/d新型干法水泥生产线项目共3个45°钢筋混凝土倒锥壳不保温水塔，水箱容积分别为100m3、200m3及300m3，直径分别为9.43m、11.57m、13.204m，自重分别为56.2t、75.87t、101.84t，提升高度分别为34.5m、34.5m、49.4m；水箱在地面围绕支筒预制，待整体提升至设计标高后，焊接临时钢支腿，浇筑0.65m高钢筋混凝土环板作为永久固定。水箱防水、气窗及气窗盖待水箱固定后再施工。

2工艺流程

钢筋混凝土倒锥壳水塔的水箱施工有两种方法：一种是搭设满堂脚手架，直接在支筒顶部支模现浇，此方法耗材较大;另一种是围绕支筒在地面预制后,采用机械将其提升到支筒顶部安装。为节约材料，缩短工期，降低安全风险，尼日利亚Okpella项目采用后者施工工艺，工艺流程图见图1。

3施工工艺

3.1施工准备工作

3.1.1千斤顶提升能力计算根据《钢筋混凝土倒锥壳不保温水塔》（04S802）可知，三个水塔的水箱C30混凝土用量分别为22.3，30.12，40.48m³，水箱上壳栏杆钢材重量分别为0.475，0.566，0.634t；查《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）得知，C30钢筋混凝土密度为2.5t/m³,所以水箱理论重量分别为56.2，75.87和101.83t。提升架采用GYD-35型滚珠式液压千斤顶作为提升动力，以Φ25圆钢作为吊杆；该千斤顶额定工作起重量为15kN，实际工作起重量按50%计算，即7.5kN，工作压力8MPa，工作行程35mm。考虑到工作时千斤顶不同步性，各吊杆的内力不均衡，调平吊杆内力的重分布，三个水塔提升液压千斤顶每2个串联成1组，数量分别选择96，130，176个，可知提升力分别为72，97.5和132t,满足要求。

3.1.2施工所需主要材料和工机具施工所需主要材料见表1，主要工机具见表2。 

3.1.3提升架与吊杆制作提前在地面上制作好提升架、吊杆。提升架采用#16槽钢按支筒直径弯曲而成，共8道，每2道拼成一组，共4组，每组横竖双向用#12槽钢焊接固定；吊杆用Φ25mm圆钢按1/4接头错开焊接，长度分别约37m和52m，端头打磨成坡口，焊接牢固，用手提砂轮将焊接节点打磨光滑，除锈、除尘；串联千斤顶用Φ16螺杆固定在提升架环梁上，千斤顶内预先穿入一截吊杆，以使上下两排千斤顶同心工作。

3.1.4提升架吊装将地面上预先加工好的提升架用履带吊至水塔支筒顶，高空作业人员通过水塔支筒内的钢爬梯（已提前安装好）上下，将提升架6根钢支腿焊接在支筒顶预留的6个钢筋混凝土柱子预埋件上；焊接前，必须校正提升架整体水平度及吊杆的垂直度。提升架固定后，随即把液压控制台、油管、千斤顶连通；然后通电调试，检查千斤顶、油路是否工作正常，是否存在漏油现象。

3.1.5吊杆对接提升架固定后，将吊杆底端与水箱底环梁预留的钢板焊接，顶端与提升架上预先穿入千斤顶内的吊杆逐一校准、焊接，确保提升架、吊杆和支筒同心；焊接工作完成后，一定要检查焊缝质量，焊接节点打磨光滑并擦去灰尘及铁锈。

3.2水箱提升

3.2.1提升准备（1）水箱混凝土需达到设计强度80%以上；（2）提升前用警示带设置安全区，安排专业安全员看守，确保整个施工过程的安全；（3）将水箱下环梁与支筒间的模板、砂土等杂物清理干净；（4）调节吊杆的初始内力，检查每根吊杆的松紧程度，可将液压操作台内的溢流阀压力调至10MPa，通过千斤顶将每根吊杆预紧，使其内力基本相同，用水准仪在每根吊杆上抄好水平标记线。

3.2.2试提将溢流阀压力调至5MPa，开动油泵，千斤顶的卡头带动吊杆使水箱升起，至离地0.25m时停下，暂停24h；对提升架、液压管路系统、水箱结构、吊杆的对焊、底部绑条焊接头和水箱倾斜度进行检查。3.2.3正式提升（1）水箱整体水平度调整好后即进入正式提升阶段,提升速度不宜过快，控制在4.2m/d，且一般以2.1m为一个提升段，如果在提升过程中发现箱体倾斜，通知提升架上的操作人员利用限位卡控制千斤顶行程来调整水箱整体水平度；（2）正常提升阶段，观察、调整水箱的水平度及吊杆、液压设备、提升架的受力情况；每晚停止提升时将4个钢楔塞入水箱下环梁和筒身之间的缝隙，防止水箱晃动；（3）水箱每提升2~3m，将露出千斤顶的吊杆用气焊切割一次，在每串千斤顶的顶部装一块铁皮挡板套在吊杆上，防止切割时钢水和溅渣落入千斤顶；（4）预先把水箱提升终点标高标记在提升架上，水箱上口通过提升架时，观察其是否刮到提升架，千斤顶高压胶管是否被挤坏，当水箱提升至低于设计标高0.2m时停下，此时需要微调水箱高度，并校正其轴心；待一切校正工作完毕后，再将水箱缓慢提升到设计标高。

3.3水箱固定

3.3.1焊接钢支撑水箱由竖向6对#16斜向槽钢支撑，槽钢分别焊接在水塔支筒顶部6块M-6埋件和水箱底环梁预埋钢板上，再用一80mm×10mm的钢板将6根支撑焊接在一起，形成一道水平腰箍，加强其稳定性（见图4）。

3.3.2安装环板施工平台支筒壁的预埋件上用#12槽钢焊制操作平台，设置安全防护，铺设轻质钢跳板；布置见图5。3.3.3水箱环板施工加固后，在预埋于支筒顶的水平钢管支撑上支设环板模板，绑扎钢筋，浇筑C30混凝土，使水箱永久固定；混凝土以30cm一层分层浇筑，须振捣密实；待混凝土达到设计强度50%时可拆除提升架。

3.4关键工序控制要点

（1）水箱提升前，其与支筒的混凝土强度不得低于设计强度的80%；（2）吊杆必须按不小0.8m错开焊接，端头打磨成V型坡口，以便焊接牢固，并将焊接节点打磨光滑，除锈、除尘；（3）提升架焊接前，必须校正整体水平度及吊杆的垂直度，吊杆、千斤顶必须全部同心，提升架组装好后必须经技术负责人会同专职安全员检查合格后才能操作，使用期间不得随意改动；（4）水箱正式提升前，一定要先将水箱试提至0.25m高度停下，观察24h；对提升架、液压管路系统、水箱结构、吊杆的对焊、底部绑条焊接头和水箱倾斜度进行全面检查；（5）提升速度不宜过快，控制在4.2m/d，且一般以2.1m为一个提升段；（6）在环板混凝土强度等级未达到设计强度前，至少1/4的吊杆不得放松。3.5改进措施水箱提升架钢结构安装较复杂，可在支筒顶部设计混凝土牛腿代替钢支架，减少钢柱6根，钢环梁2层，且增加了平台空间，施工安全性也有所提高。

4结语

整体提升工艺在苏州中材建设有限公司非洲Dangote水泥生产线项目得到了广泛应用，取得了良好的经济效益；其操作简便、安全可靠，成本低、工期短，可为今后类似大型构筑物的吊装提供参考。

参考文献

[1]胡长智.大型（500t）水塔水箱提升工艺[J].工程技术，2013.20(4).

[2]王新阳，胡孝平，李少华.倒锥形水塔的水柜提升施工[J].山西建筑，2006.32(10).

作者：任发亮 单位：苏州中材建设有限公司