双层框架型清水混凝土设备基础施工技术

浙江省二建建设集团有限公司 宁波 315000

1 工程概况

1.1 设计概况

重油加工结构调整改造项目位于宁波镇海区蛟川街道中石化镇海炼化区域内，共包括3 个装置项目：210万 t/a延迟焦化装置、焦化气体回收装置和相关系统配套设施，总占地面积约61 600 m2。焦炭塔位于210万 t/a延迟焦化装置内，焦炭塔框架设计共分2 层，基础、首层、2层平台厚度分别为2 500 mm、200 mm和2 500 mm，顶板标高分别为－2.00 m、+18.00 m和+25.65 m；基础为满堂结构、首层平台为梁板式结构，2层为大体积混凝土平台，即（暗梁）板式结构，平面尺寸16 m×29.5 m；框架平面由6 根大截面超高清水混凝土框架柱（规格为：2 500 mm×2 500 mm）构成，分南北向A-B轴，东西向1-2-3轴布置；该设备基础混凝土强度等级为C35，基础底板下桩基采用TZHb-Z￠S-2221C，计222 根。2层平台上安装的Ⅲ类压力容器为焦炭塔（V-001），容器净重约580 t。

1.2 工程难点分析

（a）重油加工结构调整改造工程，系2013年宁波市重点工程项目，也是中石化的重点项目，业主对该工程质量要求非常高，施工场地小、工期紧。

（b）焦炭塔工程的土建混凝土结构属 “三超”（即超高、超截面、超荷载）设计，其混凝土框架柱截面达到了2 500 mm×2 500 mm，一层柱高15 m，施工难度大，如何保证超高大截面清水柱及其超厚混凝土平台的质量与安全是该项目施工控制的重点内容。

（c）该双层框架型清水混凝土超高设备基础的底板和2层顶板混凝土结构厚度大（达2 500 mm），属大体积混凝土，需按大体积混凝土结构相关要求组织施工。

（d）设备基础的清水混凝土需一次浇注成型，直接由结构主体混凝土本身的肌理、质感和精心设计施工的禅缝和对拉螺栓孔等组合而形成的一种自然状态装饰面。

2 施工方案[1-3]

2.1 方案制定需考虑的因素

（a）为求达到建筑结构与外观装饰艺术统一的建造技术，由模板拼缝形成的禅缝，必须综合考虑模板的规格、施工安排、饰面效果等，模板拼缝不严密、模板侧边不平整、 相邻模板厚度不一致等问题都会造成拼接缝处漏浆或错台，从而影响禅缝观感质量。

（b）为有效控制截面尺寸，采用对拉螺栓加固，穿柱（或梁）套筒要加定位堵头以保证穿墙孔眼的位置严密、防止漏浆，又要排布整齐，考虑其外观效果。

（c）为保证清水混凝土表面平整光滑，色泽均匀，棱角分明等表面观感一致，质感自然的效果，整个设备基础施工中水泥应为同一厂家、同一品种、同一强度等级、同一批号，才能保证混凝土最终美观度。

（d）施工安全方面必须按规定设计和编制双层框架型清水混凝土设备基础专项施工方案。

2.2 制定专项方案

制定双层框架型清水混凝土设备基础的专项施工方案：拟为焦炭塔框架梁、柱专门定制一套定型组合钢模，配套高强度螺栓、槽钢加固以提高混凝土表面成型质量，满足焦炭塔结构的混凝土工程达到清水混凝土的要求；为防大截面柱在设备安装过程中发生碰撞导致缺棱掉角现象，拟在柱的四角预埋150 mm×12 mm角钢进行护角；对于基础底板及2层平台超层厚结构施工时须按大体积混凝土施工要求采取如电子测温及保温等相关措施；项目的支撑体系须经专门设计与计算，确保支撑体系的整体刚度与稳定性；专项施工方案须经专家认证后方可付诸实施。

3 工程实施[4-8]

3.1 工艺流程

编制专项施工方案→专家认证（通过后）→基础扎筋及预埋件、支模、隐检、浇筑混凝土、养护→搭设（1层）专门支撑体系及外脚手架（同步跟上）→分段绑扎（1层）柱筋、隐检、包模、浇筑混凝土→（1层）平台、梁底模、扎筋、浇筑平台混凝土、养护→搭设（2层）支撑体系→分段绑扎（2层）柱筋、隐检、支模、浇筑混凝土→支（2层）大体积混凝土平台及梁模、扎筋、预埋件、隐检、浇筑混凝土、养护等

3.2 操作要点

3.2.1 测量放线

（a）基础的定位及放线，利用全站仪进行。

（b）模板测设采用经纬仪和传统的线锤相结合的控制办法，即柱模板安装前，柱脚四周以1∶2水泥砂浆找平，弹出纵横双向通轴线，并弹出每个柱脚位置纵向和横向轴线及柱脚平面中心线。

3.2.2 钢筋绑扎

柱筋为每边2 排20 根Φ32 mm（三级钢）钢筋，2层平台暗梁筋（三级钢）上排84 根Φ28 mm钢筋，下排158 根Φ28 mm钢筋等竖向及水平连接，采用大直径钢筋直螺纹套筒连接技术，其接头位置需错开，即同一截面的钢筋接头面积应小于该截面总面积的50%。

3.2.3 支模工程

（a）超高大截面柱支模工作1层分3 次进行，2层则2次到顶完成。

（b）为满足焦炭塔结构的混凝土工程达到清水混凝土的要求，在焦炭塔钢制定型柱模用厚3 mm钢板，背立面纵向及四周采取间距400 mm的70 mm×70 mm×8 mm角钢加固；焦炭塔柱模水平方向四周则用22#槽钢作围檩加固，22#槽钢168 根，每根长3 140 mm；每根开4Φ25 mm孔，用4 根Φ22 mm对拉螺杆拉支，共计336 根，每根长3 200 mm，方垫片80 mm×80 mm×10 mm，计1 300 块；焦炭塔钢制定型柱模上下节之间则用70 mm×70 mm×8 mm角铁及Φ12 mm螺栓连接与加固。

（c）垂直度应用经纬仪校核；平整度则在设备基础四周外沿拉通线校正，柱模用22#槽钢作围檩环箍；施工缝（留设部位须与混凝土表面禅缝相吻合）部位模板则用角钢加强，螺栓固定，保证不发生位移。

（d）支撑体系主要参数：主材为Φ48 mm×3.6 mm钢管，纵横立杆间距450 mm上下层对齐，步距为1 500 mm；垂直剪刀撑长、短向分别设8 道和5 道；水平剪刀撑首层与2层分别设4 道和2 道。支撑体系需经专项验收合格后方可进入下道工序；同时，指定专人做好对支撑体系在平台混凝土浇筑过程的变形监测工作。

（e）高大支模架的拆除，要求第1层支承架的拆除须等其上层（第2层）平台混凝土达到设计强度70%后方可进行，且拆除顺序严格按专项方案要求执行。

（f）考虑到设备安装时容易发生对混凝土柱角的碰撞而导致缺棱掉角，影响外观质量，特采取对焦炭塔框架柱预埋角铁（用Φ8 mm螺丝固定在钢模上）的措施，以保护成品。

3.2.4 混凝土浇筑

（a）超高大截面柱采用C35预拌混凝土，坍落度14 cm±3 cm，水灰比0.5左右，水泥选用强度42.5级的硅酸盐或普通硅酸盐水泥，每立方米水泥用量为285 kg；石子采用5～15 mm及5～25 mm连续级配各半，砂子用细度模数＞2.6的天然河砂。为保证混凝土在钢筋密集部位的密实及减少混凝土水化热，掺用合适的减水剂和优质粉煤灰，控制混凝土入模温度不大于30 °C。

（b）大截面柱分层浇筑，每层高度控制在0.5 m左右；振捣时每柱采用2 根Φ70 mm、长8 m高频软管振动棒，垂直插入，快插慢拔，逐点移动，不得漏振。（汽车）泵送布料管直接伸入柱中以减少布料高度，减少混凝土的离析，保证落料质量均匀。运用二次振捣施工工艺，以消除混凝土结构内部因骨料下沉而导致的空隙及表面气泡，从而提高混凝土墙体的密实度及抗裂、抗渗性能。

（c）对于基础底板及2层平台的大体积混凝土施工时，在平面长度方向两侧各1/3部位中间每隔5 m分别设（上、中、下）共12 个电子测温点，及时掌握混凝土内部的温度变化情况并调整混凝土表面的保温措施，确保混凝土内外温差不大于25 K。

（d）由于大截面柱四角有预埋角铁，应特别注意这些部位混凝土振捣密实，以保证混凝土表面观感质量。

（e）混凝土浇筑后柱子带模养护5～7 d（含平台梁侧模）后方可拆模，并指定专人负责对超高框架柱体包膜养护、平台及基础浇水养护工作并做好记录，养护时间不少于2 周（即14 d）。

3.2.5 梁、柱面对拉螺栓孔的封堵

对于梁、柱对拉螺栓孔的封堵，先用木塞敲入孔内60～80 mm深处，洒水润湿然后用掺有外加剂和掺合料的补偿收缩（干性）水泥砂浆向孔里灌浆，用平头钢筋捣实；要求孔眼平整，封堵水泥砂浆应限位在凹进墙面2 mm处，砂浆的颜色与清水饰面混凝土颜色接近；砂浆终凝后喷水养护7 d。

4 结语

焦炭塔框架施工完成后，经检查，控制要点平均合格率达到98.6% 。整个双层框架型清水混凝土设备基础混凝土外观感质量光滑、平整、色泽均匀，达到了清水混凝土的相关要求，为类似的项目提供了可资借鉴的经验。