水塔人字柱垂直预制施工工艺简介

袁 强

(重庆电力建设总公司，重庆400060)

1 施工简介

由于目前国内火电施工企业普遍难以克服双曲线水塔现浇人字柱施工工艺所出现的混凝土表面蜂窝、麻面、气孔、漏浆、结构裂缝、阴阳面色差和侧向弯曲等质量通病，成型后，混凝土外观工艺质量处理难度大，无法达到清水混凝土质量标准。所以目前国内除了采用现浇施工工艺外，还普遍采用预制施工工艺，预制施工工艺又分为水平预制与垂直预制两种施工工艺。

2 施工工艺简介

2.1 人字柱现浇施工工艺：现浇施工主要是在搭设完毕下环梁脚手架之后，单独再搭设人字柱的定位加固脚手架，模板钢筋位置按设计要求安装到位后，一次浇筑成型。施工程序为：施工定位放线→支墩钢筋绑扎→支墩模板安装→人字柱下层模板安装→人字柱钢筋笼绑扎吊装校正→人字柱上层模板安装→支墩混凝土浇筑→施工缝支墩处施工缝处理→人字柱混凝土浇筑→混凝土养护→混凝土模板拆除→混凝土表面缺陷修饰→成品保护。

2.2 人字柱水平预制施工工艺：水平预制主要是在预制场内水平制作、安装人字柱的模板、钢筋，浇筑成型后再由平板车转运至施工现场吊装就位。施工程序为：底模铺设→钢筋笼安装→两端侧模安装→面模安装→浇筑→浇筑孔收面→养护→转运吊装。该施工工艺易于施工、可提前进行预制，但同现浇一样阳面容易出现气泡，收面位置与其他位置存在差异，阴阳面色差很难消除。

2.3 人字柱垂直预制施工工艺：垂直预制采用就近预制的原则，利用下环梁支撑脚手架对人字柱模板进行加固，模板设置在人字柱支墩旁，便于吊装就位。由于是垂直浇筑没有倾角，所以易于消除阴阳面色差及阳面气泡多的缺陷。施工程序为：人字柱及支墩放线→下环梁排架搭设（含人字柱加固架）→第一块人字柱模板安装→人字柱钢筋笼吊装→第二块人字柱模板安装→人字柱混凝土浇灌→人字柱混凝土养护→人字柱吊装。

3 人字柱垂直预制施工工艺

3.1 适用范围

人字柱预制、吊装方案，适用于现浇筒壁双曲线钢筋混凝土冷却水塔人字柱预制工程和吊装工程。

3.2 作业方法及工艺流程

作业方法：利用下环梁支撑排架现场垂直预制人字柱。v工艺流程：环基施工完、池底垫层施工完→人字柱及支墩放线→环梁排架搭设→第一块人字柱模板安装→人字柱钢筋笼吊装→第二块人字柱模板安装→人字柱混凝土浇灌→人字柱混凝土养护→人字柱吊装。

冷却塔人字柱工程流程图(见P15图3)

4 具体施工方法及工艺质量要求（所有技术参数参照6500m2冷却塔）

4.1 测量放线:沿环基内侧圆周水池底板垫层施工完毕后，用全站仪及钢卷尺放人字柱定位半径、人字柱投影线，并在人字柱投影线上标注投影点，做好记录，该点应同人字柱上投影点对应。在冷却塔的中心控制点上架设一台全站仪，O-O，点设置在环基上（以现场实际情况定），按冷却塔环基平面布置图，在已浇筑完环基上放出人字柱支墩控制方向线A-B，在控制线A-B上读出距中心O点47.30m控制点C。按设计冷却塔支墩，环板基础及人字柱系统几何尺寸图，放出人字柱下端中心控制点D，D点距塔中心O点距离R=48.411m。以O点为中心偏离A-B方向线3.750，放出人字柱支墩之间方向线O-N，N为两支墩间夹角平分线，其序号与人字柱及支墩序号相对应，在O-N方向线上用全站仪定位放出E点，E点距冷却塔中心O点距离RN=44.966m。以E点为中心，O-N为方向线作直角900F-F方向线，F-F点距E点距离L=600，F-F点即为人字柱上端中心点，连接DF并延长，D-F即为人字柱在水平方向投影中心线。同时在人字柱内侧表面弹出中心线，从人字柱底部支脚处沿中线向上量取人字柱到环梁接触面处实长，并在中心线上标注投影点（常规是取人字柱上口往下100mm做为投影定位点），做好标记，如下图。

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4.2 脚手架搭设

4.2.1 脚手架搭设顺序：

放置径向扫地杆→立杆→环向扫地杆→第一步径向水平杆→第一步环向水平杆→第二步径向水平杆→第二步环向水平杆……最后一步径向水平杆→最后一步环向水平杆→径向立杆剪刀撑。

4.2.2 具体方法：

人字柱脚手架由支撑脚手架和环型脚手架组成。

支撑脚手架主要作为人字柱模板支设，钢筋吊装及浇筑施工后直至拆模时的承重架。脚手架采用Φ48×3.5的钢管，沿人字柱模板布置5道并且牢固可靠。环型脚手架主要作用于人字柱吊装后及下环梁施工承重架，采用Φ48×3.5的钢管，径向搭设6排脚手架，人字柱的支撑脚手架径向立杆要有向心度步距＠1600，共设置立杆197列，立杆每个支墩间设置径向剪刀撑。为了增加环型脚手架的整体抗内倾，在内侧设置径向剪刀撑。脚手架搭设必须严格按照规范规程进行，保证其有足够的刚度、强度和稳定性，人字柱模板的组合由塔吊完成。搭设总高度为13.35m，脚手架横向立杆每个支墩设置剪刀撑；脚手架应保证横平竖直并且每个面均不得扭曲，垂直度控制在H/200且小于10mm以内；水平杆端部伸出进风口边缝的长度不应小于2500mm，架管的接头错开，要求横平竖直，径向杆向心。

4.3 钢筋工程

先加工圆形骨架，在人字柱长度范围内等距离分配5个，并用架子架起，高度以便于绑扎为宜，在圆上将主筋等距离分配绑牢，箍筋绑扎先用自制滚筒将箍筋加工成螺旋形，然后将螺旋形箍筋套主筋外围，按设计尺寸将主筋与箍筋绑扎牢固。相应位置把避雷针引下线埋在人字柱内。

模板采用定型钢模，共16套。由于人字柱为垂直预制，并且每根人字柱模板为两个半圆模板组成，每块有9.75米长。整体组装好后吊装，折臂吊不能满足起重要求，故先吊一块定型钢模，等钢筋笼吊装到位加固好后再吊另一块。吊装时使两块定型钢模的接触面与排架径向平行，并加固校正和定位。模板的标高由水平仪检测校正，垂直度用经纬仪检测校正。组装模板的同时在模板的两个肋边上和模板下口肋边上贴自粘带，模板的两个肋边上贴两层自粘带，第一层与模板大面靠拢，第二层比模板的混凝土接触面约退0.5mm～1mm；下口肋边贴一层自粘带，再用2cm厚海棉粘在自粘带上，然后吊钢筋笼安装底模。底模采用6mm厚钢板制成，做成平头，如图1所示，并用螺栓与定型钢模连接，脚手架加固牢固。

（底模在绑扎钢筋笼时，装在钢筋笼上）定位钢管在吊装钢筋笼时安装。然后吊装另外一块模板，并且用螺栓连接拧紧，用钢管加固保证它的稳定性。每次混凝土脱模后模板必须清理干净并涂隔离剂，模板组合时，竖向缝和下口水平接缝用自粘带粘牢（与前面同），与模板内边平齐不能伸入模板内，螺栓拧紧，拼缝紧密，防止漏浆漏水，造成色泽不一至。在人字柱钢筋笼顶搭设操作平台，以便混凝土浇灌时人员操作和挂串筒。在人字柱模板顶口搭操作平台，以便打振动棒时人员方便操作。

图1

4.5 混凝土工程

混凝土标号及配合比由设计与试验室开出，混凝土由搅拌站集中搅拌。

4.5.1 混凝土的浇灌

浇灌采用塔吊作垂直运输、罐车作水平运输，用串筒分6～7次下料浇灌，为下料方便，用约0.5立方米容量的料斗吊料。下料前棒手将振动棒作好记号，以便知道每次振动棒所振捣的深度，每次振捣时振动棒要插入下层混凝土100mm深。振动棒用两根12米的50棒在人字柱内四个点振捣。每一次下料浇灌高度约0.3m，如果不能控制，就在操作平台上放两块铁皮，将混凝土放在铁皮上，再用铁锹把混凝土铲入人字柱内控制混凝土的入仓高度。即边下料边振，大约到1.5m时，停止下料，振动棒手即进行复振，使混凝土振捣密实，汽泡排出，振捣到表面泛浆，无汽泡冒出为止，然后再按上述方法下料，这样循环进行，直到人字柱混凝土浇灌到设计高度为止。浇捣后上口收光处理，为提高混凝土浇灌的速度，可同时浇灌两根及以上人字柱混凝土，即一根人字柱在复振另一根人字柱就下料，循环进行，到两根人字柱混凝土浇灌完为止。

4.5.2 混凝土的养护

因人字柱预制工期紧，且一次只能预制8根人字柱，所以要求每批人字柱预制从浇捣到脱模不能超过3天，对混凝土的早期强度要求高，3天的强度要达到70%以上，采用聚酯薄膜将予制构件罩住自然养护的方法，为保持混凝土内的水份不挥发，采用双层薄膜将予制构件罩住。

4.6 人字柱吊装。

4.6.1 吊装准备

①人字柱吊装采用50t汽车吊在池壁外进行单根吊装，根据机械性能参数表和吊车离人字柱吊点的距离为8m左右，50T汽车吊的回转半径，起重量都能满足要求。构件吊装前要针对起重量，起吊半径，起吊高度根据50T汽车吊的机械性能参数表再次进行复核。

②焊接固定钢管，环基浇筑成型后，即可用全站仪及钢卷尺对Φ50×3.5或Φ50×4无缝钢管进行定位，然后在支墩埋件上进行焊接，焊接时要求定位准确，焊缝饱满强度达到设计要求。

4.6.2 吊装顺序，从一点开始逐根吊装完毕，向前推进，每根人字柱吊装前先在环梁排架上按人字柱半径找出支撑点来，然后把人字柱依靠在硬支撑上。

4.6.3 人字柱吊装

图2

冷却塔人字柱工程流程图(图3)

人字柱二点起吊，在人字柱上采用捆绑法起吊，即在人字柱两端1/3处绑扎，然后装上一个10t链条葫芦在下端布绳上，使其倾斜就位。人字柱支撑采用环梁排架支撑，该支撑具有足够的强度、刚度及稳定性，并具有定位精确、快速的特点，由于人字柱在现场预制，所以在人字柱预制前，先把环梁排架搭起来，人字柱预制好，在起吊前初步找出定位支撑点，然后起吊人字柱。在水池底板垫层上弹出投影点F，用线垂将垫层上的人字柱上口中心点引至8.20m标高处，再用施工线将人字柱上下口中心点F、D两点连起来，再按人字柱半径在施工线上垂直量取，为减少环梁排架的挠度对人字柱半径的影响，在找人字柱支撑点时将上口半径放大1.5cm来进行控制，再用全站仪（50m钢卷尺拉斜半径）进行校正。由于人字柱在现场每个支墩旁垂直预制，采用2点起吊，均设在1/3处，在人字柱上采用捆绑法起吊，用2根布带进行起吊，一根布带捆在上一点，另一根布带（布带选用10t的，因每根人字柱大约有8.20t，一根10t的布带满足要求）装上一个10t链条葫芦（10t链条葫芦在人字柱垂直时受力最大，按上绑扎点不受力来考虑，即链条葫芦受力8.2t，所以10t的链条葫芦能满足要求），链条葫芦用一根短钢丝绳挂在50吨汽车吊的吊钩上 (钢丝绳用22毫米6×61的钢丝绳，用双绳)，布带挂在链条葫芦上，上一根布带受力，这时收紧链条葫芦，使下面一根布带也受力，并拆除人字柱临时加固杆，吊车起吊人字柱使人字柱离开地面10～20cm，在收紧链条葫芦使人字柱约为倾斜，吊车在起一点钩，使人字柱离地面更高，用链条葫芦使人字柱倾斜，这样循环操作，使人字柱的倾斜度满足要求为止。当人字柱底部吊装控制钢管离地约高于支墩钢筋时，旋转吊车，使人字柱处于支墩的上方，人力扶稳并对准支墩上人字柱的位置后，吊钩慢慢下落，使人字柱下部定位圆钢筋插入环基上的定位钢管内，再把人字柱上部支撑点卡在找好的支撑架内，用全站仪和钢卷尺找正，直至满足要求。然后把斜支撑底脚焊在底板埋件上（用φ18的膨胀螺栓来固定埋件），两人字柱间定位钢管焊牢，此时方可脱钩。图2

4.6.4 人字柱支墩浇筑

人字柱吊装完毕、验收合格后，即安装支墩模板浇筑混凝土，支座部分混凝土需提前打毛并清理干净。支墩混凝土浇筑，最好不过夜，若有特殊情况不能及时浇筑，必须对人字柱重新复测后方可施工。支墩模板宜采用胶木板配置，保持其混凝土表面光洁，混凝土浇筑前应用砂浆沿模板外侧封堵，防止烂根；混凝土振捣应加强斜面处的引气工作，防止表面汽泡出现。人字柱吊装完毕，支墩浇灌混凝土完毕后该人字柱施工宣告结束。

[1]王泳.复杂环境下水塔控制爆破拆除[J].爆破，2006.

[2]谢檬.水塔水位自动控制系统研究[J].可编程控制器与工厂自动化，2007.