CN105804448A - 冷却塔人字柱垂直预制施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种冷却塔人字柱垂直预制施工方法，该方法包括下述顺序的工序流程：预制场地平整及硬化、脚手架搭设、模板底座安装、钢筋制作、钢筋绑扎、模板制作、模板安装、混凝土浇筑、模板拆除、混凝土养护；本方法可以提前预制，节省工期；模板可以快速周转，模板安装方便，加快进度；所需购置模板数量较少，节约成本，经济适用；钢筋笼垂直安装，易于控制位置的准确性，保证人字柱质量；方法具有表观美观，节省材料，工期进度快，有良好的经济效益等优点。

Description

冷却塔人字柱垂直预制施工方法

技术领域

本发明属于工程建设领域，涉及一种施工方法，具体是一种冷却塔人字柱垂直预制施工方法，本方法适用于大中型冷却塔的圆形人字柱预制，尤其适用质量要求高，工期紧张的冷却塔项目。

背景技术

目前双曲线冷却塔人字柱施工除了采用现浇施工工艺外，还采用预制施工工艺，预制又分为水平预制和垂直预制两种。现浇和水平预制人字柱常出现混凝土表面蜂窝、麻面、气孔、漏浆、结构裂缝、阴阳面色差、侧向弯曲、钢筋保护层偏差等质量通病，混凝土外观质量缺陷处理难度大，无法达到清水混凝土标准。而垂直预制相比其它两种工艺能有效避免以上质量通病，具有质量可靠、节省工期、经济等优点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种冷却塔人字柱垂直预制施工方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

冷却塔人字柱垂直预制施工方法，该方法包括下述工序流程：

预制场地平整及硬化：首先进行场地平整，清理至原土层，在原土层上敷设碎石，压实后浇筑混凝土垫层，同时在垫层四周埋设缆风绳地锚桩，并埋入锚固拉环，用混凝土浇筑，养护达到强度后，放线并搭设脚手架；

脚手架搭设：按人字柱垂直预制脚手架需求放线，进行脚手架定位，人字柱垂直预制脚手架搭设高度14m，步距1.5m，排距1.5m，纵距1.5m，将脚手架四周加设8根缆风绳，缆风绳与架体之间夹角为60°，并在架体四个拐角加斜撑；

模板底座安装：人字柱底部设无缝钢管支撑，伸入混凝土中。其中心线与人字柱中心线重合，两端头用铁板焊接封堵。找正后将钢管底部垫平，使钢管均匀受力。然后安装钢板托盘，托盘为两块拼合，以人字柱直径为分割线，中间有支撑钢管安装孔，托盘上预先钻好主筋插孔；

钢筋制作及绑扎：人字柱主筋采用直螺纹套筒连接；纵向钢筋的接头相互错开，人字柱底部不设置钢筋接头，箍筋制作成螺旋状，环抱着主筋，箍筋采用绑扎接头，箍筋与主筋的交接点满绑；

模板工程：人字柱模板采用专用钢模板，制作半圆形模板，在地面进行组装；人字柱固定模板每根分2段半圆形模板拼装而成，安装吊点设于模板顶端，模板底部坐于已支撑好的钢板托盘上，将模板分段按编号连接，然后用线坠或经纬仪进行垂直度校正，将模板所有接缝用螺栓紧固；

混凝土浇筑：在人字柱模板上部用脚手管搭设混凝土浇筑平台；浇筑前先浇筑30～50mm厚与混凝土同配合比的水泥砂浆，随铺砂浆随浇筑混凝土；

模板拆除：待柱混凝土达到标准强度85％后，拆除模板托盘完成模板拆除工作。模板用人工拆除，先拆除固定模板的钢管，后拆除模板连接螺栓；

混凝土养护：终凝后、出模前在混凝土上表面浇水养护，混凝土强度达设计强度的50％后方拆模，人字柱混凝土拆模后，对架体内固定好的人字柱及时缠绕覆盖塑料布或洒水养护，养护时间不少于14天。

本发明相对于现浇施工工艺，优点在于：1、可以提前预制，节省工期；2、模板可以快速周转，模板安装方便，加快进度；3、所需购置模板数量较少，节约成本，经济适用；4、集中预制减少施工场地；5、便于控制钢筋笼安装位置的准确性，保证人字柱质量；6、预制架体集中搭设，可以多次重复利用，节省搭设时间；7、便于振捣保证混凝土密实，减少振捣棒碰触钢筋笼保证钢筋位置准确；8、在人字柱浇筑完成后可及时检验质量，若质量不合格，可以及时修补或者重新施工，能保证质量，且不会耽误工期。

本发明与人字柱水平预制施工工艺相比较：1、水平预制人字柱拆模后，上表面较白，下表面较暗，产生阴阳面，有色差缺陷，表观差；而垂直预制不会产生色差；2、水平预制工艺，人字柱上部无法振捣，造成混凝土不密实，强度低；垂直预制工艺方便振捣，混凝土密实，质量有保障；3、垂直预制人字柱模板周转周期快，方便，混凝土强度达到设计强度50％后便可拆模；而水平预制工艺模板周转周期长，而且需要将人字柱吊起方能拆模。从以上可以看出：垂直预制工艺具有表观美观，节省材料，工期进度快，有良好的经济效益等优点。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明预制人字柱支撑架体平面布置图；

图2为本发明模板及支撑架体立面示意图；

图3为本发明人字柱预制托盘示意图；

图中：人字柱-1、人字柱模板-2、预埋钢管-3、钢板托盘-4、加固钢管-5、柱主筋-6、钢管顶丝-7、无缝钢管孔-8、钢模-9、主筋钢筋孔-10、等切割线-11、钢板托盘-12。

具体实施方式

冷却塔人字柱垂直预制施工方法，工序流程：

预制场地平整及硬化——脚手架搭设——模板底座安装——钢筋制作——钢筋绑扎——模板制作——模板安装——混凝土浇筑——模板拆除——混凝土养护；

预制场地平整及硬化

首先进行场地平整，清理回填土、腐殖土等至原土层。按规范要求，脚手架施工前查对该区域的岩土勘测报告，如地基承载力不大于15t/㎡的区域需进行密实处理。依据预制现场地基处在相对坚实的原土层上，在原土层上敷设100mm碎石，压实后浇筑150mm厚C15混凝土垫层，同时在垫层四周设埋8根缆风绳地锚桩，每面两个，埋深地下1.5m，长1m，宽0.8m；并埋入φ25锚固拉环用C15混凝土浇筑，养护达到强度后放线搭设支撑钢管脚手架。

脚手架搭设

图1中画圆圈的为预制人字柱，共计96根人字柱1，每根人字柱1直径为800mm，高度11114mm。按人字柱垂直预制脚手架需求放线，进行脚手架定位。人字柱垂直预制脚手架搭设高度14m，步距1.5m，排距1.5m，纵距1.5m，见图2。承台四周设作业通道，并用脚手板满铺绑扎，脚手架南侧设上下Z字形安全通道一处。脚手架搭设采用φ48钢管。脚手架四周设置宽度1000mm的安全通道。

模板支架四边满布竖向剪刀撑，中间每隔四排立杆设置一道纵、横向竖向剪刀撑，由底至顶连续设置；模板支架四边与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。将脚手架四周加设8根φ14缆风绳，缆风绳与架体之间夹角为60°，并在架体四个拐角加斜撑。

模板底座安装

脚手架施工结束后进行φ203×12无缝钢管的安装，无缝钢管伸入混凝土中的长度为1500mm，外露部分的长度为1494mm；预埋管φ203×12中心线与柱中心线重合，无缝钢管底部用20mm厚铁板焊接封堵；伸入混凝土上端头部分用3mm厚铁板焊接封堵。安装前在每孔预制人字柱架体地面上弹十字墨线，以保证钢管在人字柱中心线上，φ203×12管安装采用25t吊车进行安装，底脚就位后用两线坠在两个方向进行找正，以保证钢管的垂直度，找正后用木板将φ203×12底部与定位销垫平，使钢管均匀受力。吊装完后安装960×960×20mm钢板托盘,每个钢板托盘制作前钻好个28个直径为25主筋插孔，插孔直径为30mm，见图3。对托盘进行固定，用[10槽钢托着托盘，[10槽钢下用钢管顶托支撑，每根槽钢下不少于5根钢管顶托，顶托与架体整体用脚手管、扣件连接。钢管顶托下部立在[10槽钢上，顶托四周用脚手管固定。

φ203×12钢管作用是——在人字柱吊装时，与支墩底部预埋件焊接，起到支撑固定人字柱、卸载人字柱作用力至水塔环基作用。

钢筋制作及绑扎

1、钢筋制作：将同规格钢筋根据长度长短搭配，统筹排料。一般应先断长料，后断短料；在切断过程中，如发现钢筋有劈裂、缩头或严重的弯头等必须切除。

人字柱主筋是直径为25的三级钢，采用直螺纹套筒连接。

钢筋直螺纹加工：加工的钢筋直螺纹丝头的牙形、螺距一致，有效丝扣段内的秃牙部分，累计长度小于一扣周长的1/2。

环箍钢筋加工：箍筋使用直径14的圆钢，制作成直径为730mm的螺旋状。

2、钢筋安装：人字柱纵向钢筋的接头应相互错开，人字柱底部500mm范围内不得设置钢筋接头。箍筋制作成螺旋状，环抱着主筋。箍筋采用绑扎接头，搭接长度700mm，箍筋与主筋的交接点应满绑，钢筋的弯钩及绑扎后的扎丝头应背向保护层，避免混凝土表面出现锈斑。

钢筋安装施工要点

1、人字柱竖向钢筋采用直螺纹连接工艺，直径大于25mm的钢筋采用直螺纹套筒。套筒连接工艺要求：被连接的两钢筋端面应处于连接套的中间位置,偏差不大于1P(P为螺距)，并用工作板手拧紧，使两钢筋端面顶紧。标准型接头安装后外露螺纹不宜大于2p，安装时，最小拧紧扭矩值为260N.m。

2、将主筋捆绑一次用吊车吊入架体内，然后人工逐根将主筋***钢板托盘孔内，使用卡环将主筋固定在托盘上，主筋下部露出1300mm。

3、为保证混凝土保护层均匀一致，以避免在混凝土入模时钢筋扭曲和变形，在主筋内(即钢筋笼内部)设置3道Ф14的钢筋支撑环(直径为730mm)，分别在顶端、底部和中间设置钢筋支撑环。

4、绑扎箍筋时，应先在主筋上用石笔划出每环箍筋的位置。绑扎采用4股绑线，在主筋与箍筋、措施支撑环筋的每个交叉点进行绑扎，相邻绑扎点的绑线扣要成八字形，绑线头必须伸向人字柱内侧方向。人字柱主筋应均匀分布，柱子两端2m范围为螺旋箍筋加密区。人字柱上端外露钢筋处增加两圈箍筋，增加绑线股数使其绑扎牢固，以增强主筋骨架刚度，防止人字柱起模吊放时钢丝绳碰撞主筋造成上部边缘混凝土破坏。

5、钢筋保护层：为了人字柱钢筋保护层符合要求，达到35mm，保护层竖向1000mm设置一圈，一圈设置4个垫块。所有保护层垫块固定在环箍上；为了避免钢筋笼碰触钢模，使用钢丝固定钢筋笼上部，使钢筋笼垂直向上。

6、人字柱预埋避雷扁钢和吊装套管：人字柱钢筋绑扎完后安装避雷扁钢。吊装套管安装：用作人字柱吊装就位时的支撑点套管，套管的两端用木塞或棉毡塞紧，避免浇筑混凝土时进混凝土将套管堵死。套管与箍筋和避雷扁钢绑扎牢靠，防止移位和脱落。

模板工程

1、模板制作：模板为单节Φ800×3m半圆形模板，在地面进行组装，每4节连接在一起，装配时顺序编号，每根柱模板按号码上下对应，每根柱模板与另一根柱模板不能混淆号码，编好号后用油漆标示在模板外侧醒目的位置。连接前地面铺设200×200mm木方，木方长度为4m，间距为1.5m，用水准仪进行找平，找平后固定牢固。然后在木方上部进行人字柱模板的组装，拉线进行调直2节人字柱模板后，用螺栓将2节人字柱模板连接拧紧，就这样组装4节。打磨平整，清理杂物除锈后再刷脱模剂。

2、模板安装

1)人字柱固定模板每根分2段半圆形模板拼装而成，采用25t吊车进行安装，吊点设于模板顶端，模板底部坐于已支撑好的钢板托盘上，将模板分段按编号连接，然后用线坠或经纬仪进行垂直度校正，将模板所有接缝用螺栓紧固，将模板和架体用5道钢管连成管箍固定牢靠，完成后用玻璃胶或棉布条、发泡剂将人字柱底模缝隙封堵严实，竖向缝采用双面胶封堵。计划用30套模板，每次安装完10套后浇筑一次砼，形成流水作业形式。

2)人字柱钢模在吊装时应轻拿轻放，尽量避免磕碰产生模板变形，模板连接用对穿螺栓，要拧紧并不得缺少，以防止产生模板缝隙产生漏浆。

混凝土浇筑

1、平台搭设：在人字柱模板上部用脚手管搭设混凝土浇筑平台，除脚手架四周的人行走道外，脚手架体中间每间隔2m用脚手管与钢排架拉结牢固，敷设脚手板，脚手板铺设时不得有悬挑，人行走道外设置1.2m的围栏。

2、混凝土搅拌：混凝土搅拌前应先行全面检查混凝土原材料及计量设备是否合格，对砂子、石子进行含水率测试，搅拌混凝土时采用施工配合比进行。混凝土材料称量的允许偏差：水泥、水、外加剂±2％、粗、细骨料±3％。

3、混凝土运输：运输采用混凝土灌车运输，运输时间不得大于1小时，因故停歇过久混凝土已初凝或已失去塑性时，应作废料处理。严禁在运输途中和卸料时加水。在高温或低温条件下，混凝土运输工具应设置遮盖或保温设施，以避免天气、气温等因素影响混凝土质量。

4、混凝土浇筑：混凝土浇筑前，清理模板内的杂物；混凝土浇筑前先浇筑30～50mm厚与混凝土同配合比的水泥砂浆，随铺砂浆随浇筑混凝土。由于人字柱较高，导致浇筑高差超过2000mm，为了防止混凝土出现离析现象，将汽车泵软管前安装与泵管同径的钢管当作串筒，泵送砼浇筑时，将汽车泵软管及前端钢管全部***模板内至距模板托盘0.5m后，开始泵送砼。在泵管***模板后将在每根柱内***3根振捣棒，振捣棒长度不小于12m，成等边三角形布置插点。在浇筑砼前，振捣棒先放在距离托盘100mm处，然后边下料边振捣，振捣应采用“快插慢拔”，并使振捣棒在振捣过程中上下略有抽动，上下混凝土振动均匀。每次下料不超过500mm，每一插点的振捣时间为20-30秒，以混凝土表面呈水平不再下沉，不再出现气泡，表面泛出灰浆为准，且应避免碰撞钢筋，振捣棒不得碰撞吊环套管、预埋铁件。混凝土浇筑过程中，严禁在模内加水，混凝土和易性较差时，必须采取加强振捣等措施。模内的泌水必须及时排除；应随时清除粘附在模板、钢筋和预埋件表面的砂浆。混凝土浇筑间歇时间严禁超过90分钟。

为了减少混凝土气泡采取的措施：1、在混凝土中添加引气剂；2、如上所述，采取三台振捣棒正三角形布置振捣；3、在每浇筑500mm高度且振捣完成后，使用橡皮锤对这一部分钢模外部进行敲打。

人字柱浇筑施工顺序布置：用12套模板，每次安装完12套后浇筑一次砼，形成流水作业形式。每次浇筑的12根人字柱按照对面对称布置浇筑，防止人字柱架体因为受力不均匀，发生倾倒事故。

模板拆除

柱混凝土达到标准强度85％后，拆除模板托盘完成模板拆除工作。模板用人工拆除，先拆除固定模板的钢管，后拆除模板连接螺栓，每根柱模板只拆除竖向连接螺栓，也就是将柱模板竖向分成两半，从模板上口用撬棍将模板缝分开，两条立缝同时操作，从上至下使模板分离开，并移动离开柱砼200mm，然后用钢丝绳将模板吊环捆绑好，每根柱分两次用25t汽车吊吊离架体至地面待清理，起吊时设专人指挥，柱模板中部上下派2人扶柱起吊模板，慢慢起吊，严禁快速动作碰撞架体和人字柱。两块模板移除后，人字柱分三段固定：人字柱上部固定方法——将一根钢管从人字柱中间穿过，钢管固定在脚手架上，人字柱两端使用扣件固定，防止人字柱滑移。中下部与固定模板方式一样使用管箍固定。托盘拆除顺序为：首先固定人字柱，然后先拆除托盘下部顶托及槽钢，托盘由从人字柱下部钢筋退出。人字柱托盘及顶托拆除后，人字柱下部由无缝钢管支撑。

混凝土养护

终凝后、出模前在混凝土上表面浇水养护。混凝土强度达设计强度的50％后方拆模，人字柱混凝土拆模后，对架体内固定好的人字柱及时缠绕覆盖塑料布或洒水养护，养护时间不少于14天。

本发明原理及技术要点：

1、预制脚手架主要作用是固定人字柱，其所受竖向荷载很小。预制脚手架最大的安全隐患是受到水平力，有发生倾倒风险。因此，脚手架应做好剪刀撑斜撑，保证架体的整体性；在脚手架四个大脚做四个斜撑，确保将脚手架水平受力卸载到地面。

2、要保证预制人字柱模板垂直，若模板倾斜，会造成脚手架水平受力，有一定的安全风险；模板固定牢靠；主筋与托盘缝隙及φ203×12预埋钢管缝隙密封，防止发生漏浆，影响浇筑质量。

3、钢筋绑扎，注意将扎丝头背向模板；垫块固定牢固，且全部固定在箍筋上；钢筋笼垂直固定，严防倾斜弯曲，碰触模板。

4、混凝土浇筑注意采用加串筒等方式，确保浇筑高度不大于2m，避免混凝土离析；采用三个振捣棒正三角形布置振捣，随混凝土浇筑徐徐提升，振捣密实。

5、拆模后使用薄膜保湿养护，加强成品保护。

6、人字柱浇筑时，由对面对称浇筑，防止架体受力不均匀，发生倾倒；吊装时，也是对面对称起吊，防止架体受力不均匀，发生倾倒。

应用实例

本方法在山东某公司(6×600MW)机组4#、5#、6#冷却塔工程、国电某热电联产(2×300MW)机组等工程上成功运用。

山东某公司(6×600MW)机组4#、5#、6#冷却塔工程。人字柱采用垂直预制，人字柱直径为800mm，高度为11114mm。人字柱垂直预制工程于2015年6月29日浇筑第一批人字柱，8月8日浇筑完成所有人字柱；2015年10月15日吊装完成。工程应用了人字柱垂直预制施工技术，施工速度快，质量优良。得到了业主、监理等单位好评，取得良好的经济效益和社会效益。

国电某热电联产(2×300MW级)工程5500m²自然通风冷却塔，该工程人字柱直径650mm,单塔88根,单件浇筑长度为8.71m。2012年3月15日开始预制，2012年4月16日预制完成，2012年5月12日完成吊装。人字柱预制质量良好，外表美观，无孔洞漏浆漏筋蜂窝麻面等不良现象。取得了良好的社会效益及经济效益。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.冷却塔人字柱垂直预制施工方法，其特征在于，该方法包括下述顺序工序流程：

预制场地平整及硬化：场地平整清理至原土层，在原土层上敷设碎石，压实后浇筑混凝土垫层，同时在垫层四周埋设缆风绳地锚桩，并埋入锚固拉环，用混凝土浇筑，养护达到强度后，放线并搭设脚手架；

脚手架搭设：按预制人字柱数量和规格要求进行脚手架定位放线，脚手架搭设高度14m，步距1.5m，排距1.5m，纵距1.5m；

模板底座安装：在人字柱底部设无缝钢管支撑，伸入混凝土中，将钢管底部垫平，然后安装钢板托盘，托盘为两块拼合，以人字柱直径为分割线，中间有支撑钢管安装孔，托盘上预先钻好主筋插孔；

钢筋制作及绑扎：人字柱主筋采用直螺纹套筒连接；纵向钢筋的接头相互错开，人字柱底部不设置钢筋接头，箍筋制作成螺旋状，环抱着主筋，箍筋采用绑扎接头，箍筋与主筋的交接点满绑；

模板工程：人字柱模板采用钢模板，制作成半圆形模板，在地面进行组装；

混凝土浇筑：在人字柱模板上部用脚手管搭设混凝土浇筑平台；浇筑前先浇筑30～50mm厚与混凝土同配合比的水泥砂浆，随铺砂浆随浇筑混凝土；

模板拆除：待柱混凝土达到标准强度85％后，拆除模板托盘完成模板拆除工作；

混凝土养护：终凝后、出模前在混凝土表面浇水养护，混凝土强度达设计强度的50％后方拆模，人字柱混凝土拆模后，对架体内固定好的人字柱及时缠绕覆盖塑料布或洒水养护。

2.根据权利要求1所述的冷却塔人字柱垂直预制施工方法，其特征在于，所述的脚手架四周加设8根缆风绳，缆风绳与架体之间夹角为60°，并在架体四个拐角加斜撑。

3.根据权利要求1所述的冷却塔人字柱垂直预制施工方法，其特征在于，所述的预制人字柱数量为96根。

4.根据权利要求1所述的冷却塔人字柱垂直预制施工方法，其特征在于，所述的无缝钢管支撑中心线与人字柱中心线重合，两端头用铁板焊接封堵。

5.根据权利要求1所述的冷却塔人字柱垂直预制施工方法，其特征在于，所述的人字柱主筋是直径为25的三级钢；纵向钢筋的接头相互错开，其连接长度为50d；箍筋使用直径14mm的圆钢，制作成直径为730mm的螺旋状。

6.根据权利要求1所述的冷却塔人字柱垂直预制施工方法，其特征在于，所述的人字柱固定模板每根分2段半圆形模板拼装而成，安装吊点设于模板顶端，模板底部坐于已支撑好的钢板托盘上，将模板分段按编号连接，然后用线坠或经纬仪进行垂直度校正，将模板所有接缝用螺栓紧固。

7.根据权利要求1所述的冷却塔人字柱垂直预制施工方法，其特征在于，所述的模板用人工拆除，先拆除固定模板的钢管，后拆除模板连接螺栓。