高寒地區(qū)鋼筋混凝土井塔冬期快速施工工法

高寒地區(qū)鋼筋混凝土井塔冬期快速施工工法1.前言西北高寒地區(qū)冬期混凝土工程易受凍害、施工速度慢，造成建設(shè)周期較長，成為目前急需解決的問題。針對此問題，中煤建筑安裝工程集團(tuán)有限公司成立了課題小組，開展超低溫氣候條件下鋼筋混凝土井塔冬期快速施工技術(shù)研究，并在實(shí)踐中不斷完善和提高，總結(jié)出高寒地區(qū)鋼筋混凝土井塔冬期快速施工工法，其關(guān)鍵技術(shù)為負(fù)溫混凝土等施工技術(shù)與井塔快速施工技術(shù)的綜合應(yīng)用，保證了高寒地區(qū)冬期混凝土施工質(zhì)量，同時提高了施工速度，縮短了工程建設(shè)周期，降低了施工成本。該工法關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)煤炭信息研究院查新表明，國內(nèi)未見相關(guān)技術(shù)報道，2020年10月《高寒地區(qū)井塔工程冬期快速施工綜合技術(shù)》通過中國煤炭建設(shè)協(xié)會科技成果鑒定，技術(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。該工法先后在扎賚諾爾煤業(yè)有限責(zé)任公司靈東礦副井井塔工程、吉林八寶煤業(yè)有限責(zé)任公司礦井主井井塔工程、內(nèi)蒙古上海廟礦業(yè)有限責(zé)任公司新上海一號煤礦副井井塔工程中得到成功應(yīng)用,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。2.工法特點(diǎn)2.1通過負(fù)溫養(yǎng)護(hù)混凝土的配合比設(shè)計、混凝土配制過程中保溫、加熱等技術(shù)的應(yīng)用，確?；炷脸鰴C(jī)入模溫度不低于規(guī)范要求，以保證在負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下混凝土質(zhì)量。2.2通過混凝土復(fù)合保溫墻、熱模養(yǎng)護(hù)和紅外線加熱等技術(shù)的綜合應(yīng)用，提高混凝土早期強(qiáng)度，確?；炷猎谠试S時間內(nèi)達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度。2.3通過采用負(fù)溫條件下混凝土施工技術(shù)、“滑多打一”滑模技術(shù)的配套應(yīng)用，減少?；螖?shù)，加快了施工速度，縮短了高寒地區(qū)鋼筋混凝土井塔工程建設(shè)周期。3.適用范圍本工法適用于高寒地區(qū)鋼筋混凝土井塔工程及類似結(jié)構(gòu)工程的冬期快速施工。4.工藝原理通過對負(fù)溫混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計，在混凝土攪拌、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)過程中采用系列施工技術(shù)，保證了在超低溫條件下混凝土質(zhì)量，突破了在高寒地區(qū)冬期混凝土施工的局限。通過將“滑多打一”的滑模施工技術(shù)和負(fù)溫混凝土施工技術(shù)綜合使用，實(shí)現(xiàn)了高寒地區(qū)冬期鋼筋混凝土井塔的快速、安全施工。5.施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1負(fù)溫混凝土施工工藝流程負(fù)溫混凝土施工工藝流程見圖5.1-1負(fù)溫混凝土試配負(fù)溫混凝土試配原材料加熱、保溫混凝土熱攪拌混凝土入?；啻蛞换炷琉B(yǎng)護(hù)循環(huán)施工混凝土質(zhì)量驗收圖5.1-1主要工藝流程圖5.2操作要點(diǎn)5.2.1滑模施工工藝1.工藝流程滑模施工工藝流程見圖5.2.1-1滑模組裝滑模組裝模板內(nèi)鋼筋綁扎滑升至設(shè)計標(biāo)高正?；炷翝仓铚囟瓤刂瓶栈幚硎┕?zhǔn)備澆初滑混凝土初滑后檢查和調(diào)整鋼筋綁扎重復(fù)滑升→平臺結(jié)構(gòu)施工工藝樓層平臺結(jié)構(gòu)施工高平臺拆除高施工結(jié)束高其他樓層平臺結(jié)構(gòu)施工圖5.2.1-1滑模工藝流程圖2.操作要點(diǎn)1）井塔外壁用液壓滑升模板施工，滑模平臺采用桁架式操作平臺。2）操作平臺系統(tǒng)設(shè)計和模板系統(tǒng)設(shè)計按《滑動模板工程技術(shù)規(guī)范》GB50113-2005設(shè)計。3）滑模過程中采用內(nèi)外雙控觀測方法，每班觀測兩次并將信息反饋給平臺指揮，及時掌握井壁的傾斜與扭轉(zhuǎn)情況，便于采取糾偏、糾扭措施。4）滑模施工糾偏、糾扭措施當(dāng)垂直偏差超過5mm，扭轉(zhuǎn)超過10mm時，及時查找原因，采取如下糾正方法防止偏扭繼續(xù)發(fā)展，并最終將偏扭控制在規(guī)定范圍之內(nèi)：爬桿導(dǎo)向調(diào)整法對千斤頂?shù)闹С袟U施加一定的外力，使千斤頂支承桿產(chǎn)生與平臺偏移方向相反的傾角，利用支承桿對模板與滑升結(jié)構(gòu)之間依存導(dǎo)向關(guān)系，使操作平臺沿支承桿傾角方向進(jìn)行糾扭滑升，以達(dá)到導(dǎo)向糾扭的目的?；蛟诨Ы镯?shù)鬃?，在扭轉(zhuǎn)反方向一側(cè)墊楔形鐵片，使千斤頂與支承桿同時產(chǎn)生導(dǎo)向傾角，達(dá)到糾扭的目的。平臺傾斜法將一側(cè)千斤頂升高，使操作平臺傾斜（傾斜度控制在1%以內(nèi)）。每次抬高不超過兩個行程，抬高后滑升1～2個澆筑層，然后觀測平臺回復(fù)情況，如此反復(fù)直到恢復(fù)正確位置。外力調(diào)整法當(dāng)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)較大時，在筒壁上等距布置2～４個導(dǎo)鏈，使千斤頂與支承桿同時產(chǎn)生導(dǎo)向轉(zhuǎn)角，隨著模板的滑升，達(dá)到糾扭的目的。5.2.2負(fù)溫混凝土配制技術(shù)1.工藝流程負(fù)溫混凝土配制流程見圖5.2.2-1。優(yōu)選防凍劑優(yōu)選防凍劑混凝土配合比設(shè)計模擬負(fù)溫養(yǎng)護(hù)調(diào)整合格不合格生成配合比試驗圖5.2.2-1負(fù)溫混凝土配制流程圖2.操作要點(diǎn)1）水泥的選擇，從混凝土當(dāng)量溫度與水泥的關(guān)系，水泥的水化熱量等方面考慮，選擇普通硅酸鹽水泥作為配制混凝土所用水泥。2）選定高效防凍外加劑，有效提高混凝土的性能，確?；炷猎谪?fù)溫的情況下的強(qiáng)度安全，防凍劑應(yīng)考慮腐蝕危害。3）進(jìn)行了負(fù)溫混凝土配比設(shè)計，并按照設(shè)計負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和強(qiáng)度試驗，經(jīng)反復(fù)試驗，確定施工所用混凝土配合比。5.2.3負(fù)溫混凝土出機(jī)入模溫度控制技術(shù)1.工藝流程負(fù)溫混凝土溫度控制流程見圖5.2.3-1。砂石原材料加熱砂石原材料加熱混凝土入?；炷翑嚢杌炷脸鰴C(jī)混凝土運(yùn)輸混凝土出?；炷琉B(yǎng)護(hù)攪拌溫度大于15℃出機(jī)溫度大于10℃運(yùn)輸過程中保溫入模溫度大于6℃溫度：砂石≥5℃，水泥≥5℃負(fù)溫養(yǎng)護(hù)技術(shù)保證混凝土強(qiáng)度增長圖5.2.3-1負(fù)溫混凝土溫度控制流程圖2.操作要點(diǎn)1）混凝土原材料溫度控制技術(shù)：攪拌前先用熱水沖洗攪拌機(jī)，混凝土攪拌時間取常溫攪拌時間的1.5倍并不少于180秒，混凝土要充分?jǐn)嚢韬笤傩读稀?）攪拌好的混凝土盡量縮短混凝土的水平運(yùn)距,垂直運(yùn)輸采用塔吊立即吊運(yùn)至工作面，混凝土運(yùn)輸設(shè)施均采用聚苯板等保溫材料進(jìn)行覆蓋保溫，經(jīng)熱工計算確定，確?；炷脸鰴C(jī)溫度不低于10℃，入模溫度不低于6℃。3）混凝土的澆筑：混凝土在接料臺的放置時間不得過長，應(yīng)隨拌隨用，防止溫度過快下降而降低混凝土的入模溫度。?；瑫r及時采用棉被覆蓋混凝土表面保水保溫，避免混凝土受凍，影響混凝土的成型強(qiáng)度及質(zhì)量。5.2.4負(fù)溫混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)1.工藝流程負(fù)溫混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)流程見圖5.2.4-1熱模養(yǎng)護(hù)復(fù)合保溫墻熱模養(yǎng)護(hù)復(fù)合保溫墻紅外線養(yǎng)護(hù)摻防凍劑負(fù)溫混凝土強(qiáng)度表面涂刷養(yǎng)護(hù)液對原材料加熱，熱攪拌，運(yùn)輸保溫等手段控制混凝土入模溫度負(fù)溫混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)50mm厚混凝土保護(hù)層強(qiáng)度30小時內(nèi)強(qiáng)度大于5MPa混凝土表面保溫和保水負(fù)溫情況下混凝土強(qiáng)度繼續(xù)增長確?；炷林兴嗄苷Ｋ療?.操作要點(diǎn)1）混凝土復(fù)合保溫墻：在混凝土井筒結(jié)構(gòu)的外側(cè)設(shè)膨脹珍珠巖保溫板及混凝土保護(hù)層，在墻體滑模施工中一次性澆筑完成，使工程中結(jié)構(gòu)混凝土與井壁外側(cè)寒冷天氣完全隔離并起到保溫保水作用?；炷翉?fù)合保溫墻斷面見圖5.2.4-21—內(nèi)襯模板；2—結(jié)構(gòu)層；3—保溫材料；4—50mm混凝土保護(hù)層；5—外側(cè)模板圖5.2.4-2混凝土復(fù)合保溫墻斷面2）熱模養(yǎng)護(hù)：在鋼模板的外側(cè)敷設(shè)熱水循環(huán)管路，再外包EPS防火聚苯保溫板，滑模裝置外掛高防火帆布，形成較為封閉保溫環(huán)境，使鋼模板始終保持正溫條件，避免入模后的混凝土急速降溫，同時使成型后的混凝土初期養(yǎng)護(hù)保持在一定正溫下，混凝土前期強(qiáng)度增長迅速。3）紅外線加熱、養(yǎng)護(hù)液等養(yǎng)護(hù)：在滑模平臺外吊架下掛設(shè)紅外輻射加熱器加熱保溫，利用薄壁結(jié)構(gòu)在此環(huán)境里具有升溫快、強(qiáng)度增長的特點(diǎn)，短時間內(nèi)使混凝土達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度?；炷脸瞿：笤谄渫獗砻嫠B(yǎng)護(hù)液增強(qiáng)保水效果。內(nèi)部設(shè)置多個自制火爐、蒸汽環(huán)管采暖系統(tǒng)，提高內(nèi)部環(huán)境溫度。平臺混凝土采用覆膜通蒸汽進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。井塔外墻防風(fēng)及保溫設(shè)施見圖5.2.4-3。1—防護(hù)欄桿；2—開字架；3—熱水盤管；4—50mm厚耐火阻燃聚苯板；5—平臺覆蓋保溫；6—防火帆布；7—紅外輻射取暖器，間距1-1.5m；8—帆布圍簾保溫8m高；9—內(nèi)部加熱源；10—蒸汽管環(huán)內(nèi)壁布置加熱圖5.2.4-3井塔外墻保溫防風(fēng)措施示意圖5.2.5“滑多打一”快速提升技術(shù)1.工藝流程“滑多打一”快速提升技術(shù)流程見圖5.2.5-1。平臺施工平臺施工中間平臺施工多層連續(xù)滑升循環(huán)施工圖5.2.5-1“滑多打一”快速提升技術(shù)流程2.操作要點(diǎn)1）“滑多打一”即為“滑二打一”或“滑三打一”，具體是在滑模過程中間隔一層或兩層平臺選擇?；c(diǎn)，減少?；螖?shù)的方法，間隔層預(yù)留板槽及梁窩。2）采用外壁滑模施工的同時進(jìn)行內(nèi)部平臺的施工，與常規(guī)“打一滑一”方法相比，加快了施工速度，縮短了工期。5.2.6勞動力安排勞動力組織情況見表5.2.6-1。表5.2.6-1勞動組織表序號單項工程所需人數(shù)備注1管理人員10現(xiàn)場施工管理2滑模組裝人員15滑模機(jī)具組裝3混凝土攪拌及運(yùn)輸人員10混凝土原材料及攪拌溫度控制4混凝土養(yǎng)護(hù)設(shè)備安裝人員10負(fù)溫混凝土養(yǎng)護(hù)設(shè)備安裝5木工20安裝支撐桿、預(yù)埋件布置6鋼筋工30鋼筋綁扎7混凝土工20混凝土施工8抹灰工10混凝土出模修整9架子工8搭設(shè)上人爬梯10其他配合人員20配合滑模施工6.材料與設(shè)備6.1防凍材料采用的防凍材料見表6.1-1。表6.1-1防凍材料表序號名稱規(guī)格數(shù)量備注1膨脹珍珠巖保溫板50mm厚1000m22高效早強(qiáng)型復(fù)合防凍劑FDJ2.8噸6.2施工設(shè)備采用的機(jī)械設(shè)備見表6.2-1。表6.2-1機(jī)械設(shè)備一覽表序號機(jī)具名稱型號單位數(shù)量使用部位1塔吊HZ60臺1垂直運(yùn)輸2攪拌機(jī)JS750臺1混凝土攪拌3配料機(jī)PLDI2001臺1混凝土攪拌4裝載機(jī)XG951輛1混凝土原材料運(yùn)輸5混凝土泵車臺1混凝土運(yùn)輸6彎曲機(jī)GW40臺2鋼筋加工7調(diào)直機(jī)K03-15臺1鋼筋加工8切斷機(jī)GQ50B臺2鋼筋加工9電焊機(jī)BX3-630臺4鋼筋焊接及預(yù)埋件加固12滑模提升液壓系統(tǒng)套2滑模平臺13氧氣焊設(shè)備套1滑模平臺14紅外線加熱系統(tǒng)套1滑模平臺15熱水循環(huán)管路系統(tǒng)套1滑模平臺7.質(zhì)量控制7.1工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)7.1.1混凝土施工質(zhì)量控制1.《混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204-2002（2011版）。2.《建筑工程冬期施工規(guī)程》JGJ104-2011。3.混凝土中摻用外加劑的質(zhì)量及技術(shù)應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑》GB8076-2008及《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119-2003等有關(guān)環(huán)境保護(hù)的規(guī)定。4.混凝土配制、攪拌、澆注及養(yǎng)護(hù)溫度的控制。見表7.1.1-1表7.1.1-1七天內(nèi)最低溫度在-20℃至-30℃時的混凝土強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)項目7天強(qiáng)度28天強(qiáng)度設(shè)計控制強(qiáng)度（與標(biāo)養(yǎng)混凝土相比）15～20%30～40%7.1.2滑模施工質(zhì)量控制1.滑模施工應(yīng)執(zhí)行現(xiàn)行規(guī)范《滑動模板工程技術(shù)規(guī)范》GB50113-2005。2.滑模施工工程混凝土結(jié)構(gòu)的允許偏差應(yīng)符合7.1.2-1規(guī)定。表7.1.2-1滑模施工工程混凝土結(jié)構(gòu)的允許偏差項目允許偏差（mm）軸線間的相對位移5圓形筒體結(jié)構(gòu)半徑≤5m5>5m半徑的0.1%，不得大于10標(biāo)高每層高層±5多層±10全高±30垂直度每層層高小于或等于5m5層高大于5m層高的0.1%全高高度小于10m10高度大于或等于10m高度的0.1%，不得大于30墻、柱、梁、壁截面尺寸偏差+8，-5表面平整（2m靠尺檢查）抹灰8不抹灰5門窗洞口及預(yù)留洞口位置偏差15預(yù)埋件位置偏差207.1.3樓層梁板模板支撐體系1.樓層梁板模板支撐體系應(yīng)執(zhí)行現(xiàn)行規(guī)范《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2011和建筑施工手冊（第四版）。2.模板支撐體系必須先通過計算確定模板支撐架體參數(shù)。7.2質(zhì)量保證措施7.2.1工程測量1.所用測量儀器和引測方法均應(yīng)適應(yīng)和保證測量精度的要求，測量儀器必須檢驗合格后方可使用，并在施工全過程中保持儀器狀態(tài)完好。測量人員必須持證上崗,配合人員相對固定。2.對指定的控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測后進(jìn)行控制點(diǎn)加密及施工放樣。3.定期觀察滑模平臺的扭轉(zhuǎn)、傾斜及井塔沉降觀測等各項指標(biāo)是否符合要求。7.2.2混凝土強(qiáng)度監(jiān)控措施1.由專人定時觀測作業(yè)面溫度情況，確定混凝土防凍劑用量。2.根據(jù)規(guī)范在混凝土入模時，留置同條件混凝土試塊，為正常施工提供依據(jù)。3.確保負(fù)溫混凝土養(yǎng)護(hù)設(shè)備（如紅外線加熱系統(tǒng)，熱水循環(huán)管路系統(tǒng)等）在滑模期間正常工作。7.2.3樓層梁板模板支撐體系驗收1.樓層梁板模板支撐架搭設(shè)必須符合設(shè)計要求。2.梁板模板支撐體系必須經(jīng)項目部管理人員組織驗收合格后，方可進(jìn)行下道工序。8.安全措施8.1執(zhí)行國家和行業(yè)現(xiàn)行的《建筑機(jī)械使用安全技術(shù)規(guī)程》JGJ33-2001、《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》JGJ59-99、《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》JGJ80-91等國家和行業(yè)現(xiàn)行安全標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。8.2施工人員必須遵守本崗位操作規(guī)程。施工人員必須帶好安全帽，高處作業(yè)帶好安全帶，外平臺、內(nèi)外吊架等位置掛好安全網(wǎng)。上人爬梯設(shè)置防滑條，雨雪冰凍天氣必須穿防滑鞋。使用防凍劑時應(yīng)帶好口罩等防護(hù)用品。8.3編制安全技術(shù)措施時，必須指明工序的主要危險點(diǎn)，安全技術(shù)措施要具有針對性和可操作性。8.4做好“四口”及“五臨邊”安全防護(hù)，確保立體交叉作業(yè)安全。8.5臨時用電按《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》JGJ46-2005要求布置，接線方式采用“三相五線制”，潮濕環(huán)境照明采用安全電壓供電。8.6材料庫棚、加工場所、滑模平臺和有防火要求的施工部位及辦公區(qū)、生活區(qū)，按要求配置消防器材。8.7滑模機(jī)具組裝完畢，必須進(jìn)行檢查、驗收，符合要求后方可使用。8.8滑模機(jī)具提升時，應(yīng)詳細(xì)檢查各部位、部件的工作情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。8.9滑模施工時，必須安排專職安全員跟班檢查。8.10與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T密切聯(lián)系，掌握氣溫變化特點(diǎn)。采取相應(yīng)的防風(fēng)防寒等措施。9.環(huán)保措施9.1施工期間滑模機(jī)具及材料污染9.1.1滑模機(jī)具組裝使用的液壓油等必須合理回收，防止污染現(xiàn)場。9.1.2按設(shè)計加工保溫板，減少切割，對零碎材料及時回收，以免造成浪費(fèi)。9.1.3加強(qiáng)模板等滑模機(jī)具管理，減少損壞，提高滑模機(jī)具周轉(zhuǎn)利用次數(shù)。9.2施工期間粉塵（揚(yáng)塵）的污染防治措施9.2.1混凝土攪拌機(jī)及水泥外加劑庫房密閉，避免揚(yáng)塵。9.2.2建筑施工垃圾，嚴(yán)禁隨意凌空拋撒，施工垃圾及時裝袋清運(yùn)，適量灑水，減少揚(yáng)塵。9.2.3水泥、外加劑等粉細(xì)散裝材料，采取封閉存放或嚴(yán)密遮蓋，卸運(yùn)時采取有效措施，減少揚(yáng)塵。9.3施工期間水污染（廢水）的防治措施9.3.1加強(qiáng)對施工機(jī)械的維修保養(yǎng)，防止機(jī)械使用的油類滲漏進(jìn)入地下水中或排水管道。9.3.2施工人員集中居住點(diǎn)的生活污水、生活垃圾集中處理，廁所需設(shè)化糞池。防止污染水源，9.3.3沖洗骨料或含有沉淀物的操作用水，采取過濾沉淀池處理或其他措施。9.4廢棄物管理9.4.1施工現(xiàn)場設(shè)立專門的廢棄物臨時貯存場地，廢棄物應(yīng)分類存放，對有可能造成二次污染的廢棄物必須單獨(dú)儲存，設(shè)置安全防范措施且有醒目標(biāo)識。9.4.2廢棄物的運(yùn)輸確保不遺撒、不混裝，送到業(yè)主指定場所進(jìn)行處理、消納，對可回收的廢棄物做到再回收利用。10.效益分析10.1本工法與暖棚倒模方法相比較，縮短了施工工期，節(jié)約人工、機(jī)械（設(shè)備租賃）、取暖等費(fèi)用，混凝土施工質(zhì)量得到了保證。10.2圍繞冬期快速施工井塔，對使用的各項技術(shù)進(jìn)行探索和創(chuàng)新，通過本項綜合技術(shù)在工程上的全面應(yīng)用，確保了在高寒地區(qū)冬季惡劣天氣下工程的質(zhì)量和施工速度，創(chuàng)造了全國高寒地區(qū)施工新紀(jì)錄。10.3多項建筑業(yè)新技術(shù)的綜合應(yīng)用、工序銜接及勞動力的合理安排，提高了企業(yè)整體施工技術(shù)水平和勞動生產(chǎn)率，同時取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。10.4施工工藝效益比較（見表10.4-1）表10.4-1靈東礦的副井工程施工工藝效益比較表序號比較因素本工藝暖棚倒模施工工藝1人工50萬元158萬元2機(jī)械費(fèi)10萬元37萬元3取暖用電費(fèi)0.2萬元0.6萬元4紅外輻射取暖器電費(fèi)10萬元17萬元5看護(hù)人員工資2萬元4.3萬元6鋼管、扣件租賃費(fèi)12萬元14.1