论文部分内容阅读
摘要：在工业与民用建筑领域的混凝土烟囱壁施工时，我们经过认真策划和技术复核，采用了1.2mm厚镀锌钢板制作烟囱混凝土壁的外模，利用混凝土烟囱内衬隔热保温层材料本身具备的强度和刚度，作为现浇混凝土结构模板体系的内胎膜，满足烟囱混凝土外壁空间结构的成型；薄镀锌钢板具有一定的强度和刚度，可承受作业过程中施工荷载。这种施工方法能够满足清水混凝土目标的要求，同时缩短了施工周期，具有较好的经济和社会效益，有着广阔的应用前景。
关键词：混凝土烟囱；单侧；软模；提升
Abstract: Concrete chimney wall construction in the industrial and civil architecture field, we carefully planning and technical review, using 1.2mm thick galvanized steel external mold making chimney concrete wall, using concrete chimney lining insulation layer material itself has the strength and stiffness, inner membrane as template system of cast-in-site concrete structure, satisfy the forming chimney concrete wall space structure; galvanized steel sheet has a certain strength and stiffness, load construction can withstand working process. This construction method can meet the requirement of fair-faced concrete targets, but also shorten the construction period, and has good economic and social benefits, has a broad application prospect.
Key words: concrete chimney; unilateral; soft mode; improve
中图分类号：TU74
一、工程实例概况
荥阳天瑞水泥有限公司烧成窑头钢筋混凝土烟囱工程，混凝土强度等级为C30，结构高度为42m，基础为直径9.0m的钢筋混凝土筏板。该工程±0.000以下内径为4.80m，烟囱混凝土壁厚从700mm渐变至450mm；±0.000以上结构的内径从4.80m渐变至3.06m，混凝土壁厚为250mm。烟囱内部内衬材料采用耐火砖砌体，240mm厚。
二、方案设计
（一）工作原理
将混凝土烟囱内衬隔热保温层施工与烟囱混凝土外壁施工有机结合，将缩短烟囱工程施工总周期；利用内衬材料本身具备的强度和刚度，作为现浇混凝土结构模板体系的内胎膜；利用薄镀锌钢板具备的柔性特征，满足烟囱混凝土外壁空间结构的成型；薄镀锌钢板还具有一定的强度和刚度，可承受作业过程中施工荷载。
（二）成果关键点及创新点
（1）成果关键点：
利用柔性材料制作空间曲面混凝土侧向模板；
成型混凝土面层光洁、平滑。
（2）成果创新点：
利用柔性材料制作空间曲面混凝土侧向模板；
制作简易提升件，用于软模提升；
烟囱混凝土结构施工与内衬结构施工有机结合，缩短施工周期。
（三）设计要求
（1）烟囱内衬隔热保温砌体工程在施工过程中是作为混凝土壁模板体系内胎膜的，其施工质量严格按照现行的《砌体工程质量验收规范》（GB50203）验收，需重点检查砌体的垂直度和砂浆的饱满度。
（2）模板材料的选择
烟囱钢筋混凝土壁为沿高度向内收缩的筒体结构，其混凝土面为空间曲面。为满足此结构外形要求，模板体系必须具有较好的“柔性”。
采用普通的组合钢模板，需要附加收分功能的木模板，模板拼缝较多，不利于清水混凝土质量目标的实现；而大部分预制构件采用了镀锌钢板胎模，混凝土外观质量光洁、平整。如果烟囱外壁的模板采用镀锌钢板，既可发挥镀锌钢板的“柔性”，便于烟囱壁空间曲面的成型，又可达到清水混凝土的质量效果。
（3）软模空间位置的固定
通过对镀锌钢板软模上口和下口尺寸及其倾斜度的控制（依据垂直度推算而得），确保烟囱壁混凝土的成型质量。
通过一定间距的“模板调节杆”对软模上口进行卡固（“模板调节杆”主要承受混凝土浇注和成型过程中向外的张力）。调节杆一端与软模卡固，另一端固结在烟囱内侧的耐火砖砌体结构上。
在模板提升过程中，每步软模的下步与已先前浇筑完成的混凝土烟囱壁的上口围箍不少于100mm。利用紧线器将围箍镀锌钢板的钢丝绳施力进行紧固。
（4）软模加固
经分析比较，镀锌钢板软模的外侧利用Φ9.3钢丝绳作为围圈，竖向间距为100mm。钢丝绳紧固利用紧线器施加。
混凝土浇筑时，软模受到的侧压力为
F=γH=24×1.5=36KN/M2
软模钢丝绳带受到的线荷载为
q=36×0.1=3.6KN/M
线荷载产生的外张力为（按最大受力计算）
F´=3.6×（3.14×5.78）=65.337KN
直径为9.3mm、公称抗拉强度为1450N/ mm2的6×19钢丝绳允许拉力为
[Fg]=αFg /K=0.85×45.1/10=383.35KN
[Fg]＞F´ 钢丝绳受力满足施工需求。
（5）软模提升与周转施工
镀锌钢板软模总的重量较轻，人工手动提升即可通过在烟囱壁混凝土水平面上树立焊制的提升件，用手扳葫芦连接提升件的吊环和镀锌钢板软模上部焊制的提升吊环，多人协调一致摇动手扳葫芦完成软模的脱模和提升。
软模提升前，应对混凝土表面进行清理，清除表面的落地灰并对混凝土表面进行凿毛。人工用笤帚扫净后再用清水潤湿。
（6）设计方案的验证
为确保设计的方案安全可靠，在烟囱基础、烟囱壁第一步和第二步施工中进行实际技术复核。
经实践检验，烟囱壁混凝土浇筑过程中，软模体系的刚度和强度完全满足要求，拆模后混凝土表面光洁、平整；软模钢丝绳围圈间的混凝土与钢丝绳围圈处的混凝土未发现凹凸，证明模板的刚度满足施工要求。
（四）结论
在带内衬的钢筋混凝土烟囱壁施工中，采用1.2mm厚镀锌钢板制作的软模采用单侧软模提升施工技术进行施工，可与烟囱的内衬施工有机结合，缩短施工周期；通过对软模上下部位的锁定和外侧钢丝绳索的围箍，可确保模板系统满足施工必备的刚度、强度要求；通过对施工过程的严格控制，可满足模板系统的稳定性要求。软模拆除和提升简单、操作方便。
采用单侧软模提升技术施工是可行的。
三、施工准备
按施工方案准备施工用的工具及材料，包括1.2mm厚镀锌钢板、Φ25钢筋、点焊机、卷扬机、振捣棒、Φ9.3钢丝绳、脚手架、脚手板、密目网等材料。
计算烟囱混凝土壁外侧到烟囱中心的半径与垂直高度的相对关系，作为施工过程中校正软模位置的控制参数。
四、施工工艺
施工工艺流程：软模和提升件制作→材料、机具、劳力准备→烟囱内衬施工→烟囱壁钢筋绑扎、验收→烟囱壁软模支设、加固→烟囱壁混凝土浇筑→模板体系提升。
（1）软模和提升件制作
根据烟囱工程计算特点，采用了高度为1500mm、厚度为1.2mm的镀锌钢板，每块的长度为3000mm，如图4所示。用Φ6钢筋制作成Ω型，焊在镀锌钢板软模的外侧。
提升件的数量与镀锌钢板软模上部的提升卡环的数量相符，采用Φ25钢筋制作，高度以工人站立操作简单、方便为原则。规格图5所示。
（2）烟囱内衬和烟囱壁钢筋绑扎施工
本工程烟囱内衬结构形式为内侧普通耐火砖，耐火砖与钢筋混凝土壁间采用50mm厚珍珠岩板。耐火砖砌筑严格按照砌体施工质量验收规范进行施工，砌体的垂直度满足施工质量验收要求。当一步耐火砖砌筑完成后，及时清理底灰，用笤帚将施工缝清扫干净，然后紧贴耐火砖砌体的外侧安放珍珠巖板，并临时固定好（在耐火砖砌筑时，水平和竖直向间隔500mm留置铅丝，用于固定珍珠岩板）。
烟囱壁钢筋绑扎施工同普通混凝土结构工程。钢筋绑扎完成后，经质检和现场监理单位进行检查验收，并办理隐蔽验收手续。
（3）烟囱壁软模支设、加固
第一步烟囱壁软模支设前，需在软模的内侧的基础混凝土上提前预埋短钢筋，目的是调整模板位置；以后每步模板的下口与前一步浇筑的混凝土壁上口搭接不少于100mm，搭接部位模板的外边设一道钢丝绳进行围箍固定。
当软模下口初步固定后，用上口模板调节杆对软模上口空间位置进行校正。通过上下模板边缘校正，确保模板体系偏差满足《混凝土结构施工质量验收规范》的要求。
用钢丝绳自下而上间隔加固软模，使用紧线器将各道钢丝绳索的力保持均匀一致，既不应使绳索松垮，又不应使软模向烟囱内侧凹陷。
（4）烟囱壁混凝土浇筑
烟囱壁混凝土采用内井架进行垂直运输，每步的工作量较小，采用人工布料。布料和振捣时，不得冲击软模，同时应采取每层混凝土布料厚度不得超过200mm，顺时针和逆时针交替布料的方法，避免模板扭转误差的产生。
（5）烟囱壁软模的拆除
根据施工进度的安排，常温下每日可进行一个软模高度的混凝土壁施工。
软模提升前，人工从烟囱壁外侧钢爬梯用紧线器松开各道钢丝绳，在软模吊环位置的混凝土上表面树立提升件，用手扳葫芦将提升件的吊环和软模上口的吊环进行连接，多人协调一致摇动手扳葫芦，使软模脱离并提升至内井架操作平台。
在软模搭接部位，人工采用磨光机对混凝土表面的微小纹路进行打磨修整。
五、安全技术措施
（1）各级管理人员认真学习《建筑施工高处作业安全技术规程》（JGJ80）、《施工现场临时用电安全技术规程》（JGJ46）、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33），严格执行规范。
（2）烟囱壁施工处于高空作业，项目部必须落实各级安全生产责任制，施工管理人员必须按照方案的要求进行详细的施工技术交底和安全交底。
（3）特殊工种的施工人员必须持证上岗，如架子工、金属焊接等工种。施工前针对施工工艺进行班前培训，确保操作人员熟悉全部工艺流程。
五、结论
由于单侧软模提升施工技术施工钢筋混凝土烟囱，能够明显缩短施工周期，同时出模后的烟囱混凝土外壁表面光滑、洁净，达到清水混凝土的质量效果，取得了较好的经济效益和社会效益。
作者简介：
祁建征，女，四川大学毕业，硕士，河北省第四建筑工程有限公司工程师。
关键词：混凝土烟囱；单侧；软模；提升
Abstract: Concrete chimney wall construction in the industrial and civil architecture field, we carefully planning and technical review, using 1.2mm thick galvanized steel external mold making chimney concrete wall, using concrete chimney lining insulation layer material itself has the strength and stiffness, inner membrane as template system of cast-in-site concrete structure, satisfy the forming chimney concrete wall space structure; galvanized steel sheet has a certain strength and stiffness, load construction can withstand working process. This construction method can meet the requirement of fair-faced concrete targets, but also shorten the construction period, and has good economic and social benefits, has a broad application prospect.
Key words: concrete chimney; unilateral; soft mode; improve
中图分类号：TU74
一、工程实例概况
荥阳天瑞水泥有限公司烧成窑头钢筋混凝土烟囱工程，混凝土强度等级为C30，结构高度为42m，基础为直径9.0m的钢筋混凝土筏板。该工程±0.000以下内径为4.80m，烟囱混凝土壁厚从700mm渐变至450mm；±0.000以上结构的内径从4.80m渐变至3.06m，混凝土壁厚为250mm。烟囱内部内衬材料采用耐火砖砌体，240mm厚。
二、方案设计
（一）工作原理
将混凝土烟囱内衬隔热保温层施工与烟囱混凝土外壁施工有机结合，将缩短烟囱工程施工总周期；利用内衬材料本身具备的强度和刚度，作为现浇混凝土结构模板体系的内胎膜；利用薄镀锌钢板具备的柔性特征，满足烟囱混凝土外壁空间结构的成型；薄镀锌钢板还具有一定的强度和刚度，可承受作业过程中施工荷载。
（二）成果关键点及创新点
（1）成果关键点：
利用柔性材料制作空间曲面混凝土侧向模板；
成型混凝土面层光洁、平滑。
（2）成果创新点：
利用柔性材料制作空间曲面混凝土侧向模板；
制作简易提升件，用于软模提升；
烟囱混凝土结构施工与内衬结构施工有机结合，缩短施工周期。
（三）设计要求
（1）烟囱内衬隔热保温砌体工程在施工过程中是作为混凝土壁模板体系内胎膜的，其施工质量严格按照现行的《砌体工程质量验收规范》（GB50203）验收，需重点检查砌体的垂直度和砂浆的饱满度。
（2）模板材料的选择
烟囱钢筋混凝土壁为沿高度向内收缩的筒体结构，其混凝土面为空间曲面。为满足此结构外形要求，模板体系必须具有较好的“柔性”。
采用普通的组合钢模板，需要附加收分功能的木模板，模板拼缝较多，不利于清水混凝土质量目标的实现；而大部分预制构件采用了镀锌钢板胎模，混凝土外观质量光洁、平整。如果烟囱外壁的模板采用镀锌钢板，既可发挥镀锌钢板的“柔性”，便于烟囱壁空间曲面的成型，又可达到清水混凝土的质量效果。
（3）软模空间位置的固定
通过对镀锌钢板软模上口和下口尺寸及其倾斜度的控制（依据垂直度推算而得），确保烟囱壁混凝土的成型质量。
通过一定间距的“模板调节杆”对软模上口进行卡固（“模板调节杆”主要承受混凝土浇注和成型过程中向外的张力）。调节杆一端与软模卡固，另一端固结在烟囱内侧的耐火砖砌体结构上。
在模板提升过程中，每步软模的下步与已先前浇筑完成的混凝土烟囱壁的上口围箍不少于100mm。利用紧线器将围箍镀锌钢板的钢丝绳施力进行紧固。
（4）软模加固
经分析比较，镀锌钢板软模的外侧利用Φ9.3钢丝绳作为围圈，竖向间距为100mm。钢丝绳紧固利用紧线器施加。
混凝土浇筑时，软模受到的侧压力为
F=γH=24×1.5=36KN/M2
软模钢丝绳带受到的线荷载为
q=36×0.1=3.6KN/M
线荷载产生的外张力为（按最大受力计算）
F´=3.6×（3.14×5.78）=65.337KN
直径为9.3mm、公称抗拉强度为1450N/ mm2的6×19钢丝绳允许拉力为
[Fg]=αFg /K=0.85×45.1/10=383.35KN
[Fg]＞F´ 钢丝绳受力满足施工需求。
（5）软模提升与周转施工
镀锌钢板软模总的重量较轻，人工手动提升即可通过在烟囱壁混凝土水平面上树立焊制的提升件，用手扳葫芦连接提升件的吊环和镀锌钢板软模上部焊制的提升吊环，多人协调一致摇动手扳葫芦完成软模的脱模和提升。
软模提升前，应对混凝土表面进行清理，清除表面的落地灰并对混凝土表面进行凿毛。人工用笤帚扫净后再用清水潤湿。
（6）设计方案的验证
为确保设计的方案安全可靠，在烟囱基础、烟囱壁第一步和第二步施工中进行实际技术复核。
经实践检验，烟囱壁混凝土浇筑过程中，软模体系的刚度和强度完全满足要求，拆模后混凝土表面光洁、平整；软模钢丝绳围圈间的混凝土与钢丝绳围圈处的混凝土未发现凹凸，证明模板的刚度满足施工要求。
（四）结论
在带内衬的钢筋混凝土烟囱壁施工中，采用1.2mm厚镀锌钢板制作的软模采用单侧软模提升施工技术进行施工，可与烟囱的内衬施工有机结合，缩短施工周期；通过对软模上下部位的锁定和外侧钢丝绳索的围箍，可确保模板系统满足施工必备的刚度、强度要求；通过对施工过程的严格控制，可满足模板系统的稳定性要求。软模拆除和提升简单、操作方便。
采用单侧软模提升技术施工是可行的。
三、施工准备
按施工方案准备施工用的工具及材料，包括1.2mm厚镀锌钢板、Φ25钢筋、点焊机、卷扬机、振捣棒、Φ9.3钢丝绳、脚手架、脚手板、密目网等材料。
计算烟囱混凝土壁外侧到烟囱中心的半径与垂直高度的相对关系，作为施工过程中校正软模位置的控制参数。
四、施工工艺
施工工艺流程：软模和提升件制作→材料、机具、劳力准备→烟囱内衬施工→烟囱壁钢筋绑扎、验收→烟囱壁软模支设、加固→烟囱壁混凝土浇筑→模板体系提升。
（1）软模和提升件制作
根据烟囱工程计算特点，采用了高度为1500mm、厚度为1.2mm的镀锌钢板，每块的长度为3000mm，如图4所示。用Φ6钢筋制作成Ω型，焊在镀锌钢板软模的外侧。
提升件的数量与镀锌钢板软模上部的提升卡环的数量相符，采用Φ25钢筋制作，高度以工人站立操作简单、方便为原则。规格图5所示。
（2）烟囱内衬和烟囱壁钢筋绑扎施工
本工程烟囱内衬结构形式为内侧普通耐火砖，耐火砖与钢筋混凝土壁间采用50mm厚珍珠岩板。耐火砖砌筑严格按照砌体施工质量验收规范进行施工，砌体的垂直度满足施工质量验收要求。当一步耐火砖砌筑完成后，及时清理底灰，用笤帚将施工缝清扫干净，然后紧贴耐火砖砌体的外侧安放珍珠巖板，并临时固定好（在耐火砖砌筑时，水平和竖直向间隔500mm留置铅丝，用于固定珍珠岩板）。
烟囱壁钢筋绑扎施工同普通混凝土结构工程。钢筋绑扎完成后，经质检和现场监理单位进行检查验收，并办理隐蔽验收手续。
（3）烟囱壁软模支设、加固
第一步烟囱壁软模支设前，需在软模的内侧的基础混凝土上提前预埋短钢筋，目的是调整模板位置；以后每步模板的下口与前一步浇筑的混凝土壁上口搭接不少于100mm，搭接部位模板的外边设一道钢丝绳进行围箍固定。
当软模下口初步固定后，用上口模板调节杆对软模上口空间位置进行校正。通过上下模板边缘校正，确保模板体系偏差满足《混凝土结构施工质量验收规范》的要求。
用钢丝绳自下而上间隔加固软模，使用紧线器将各道钢丝绳索的力保持均匀一致，既不应使绳索松垮，又不应使软模向烟囱内侧凹陷。
（4）烟囱壁混凝土浇筑
烟囱壁混凝土采用内井架进行垂直运输，每步的工作量较小，采用人工布料。布料和振捣时，不得冲击软模，同时应采取每层混凝土布料厚度不得超过200mm，顺时针和逆时针交替布料的方法，避免模板扭转误差的产生。
（5）烟囱壁软模的拆除
根据施工进度的安排，常温下每日可进行一个软模高度的混凝土壁施工。
软模提升前，人工从烟囱壁外侧钢爬梯用紧线器松开各道钢丝绳，在软模吊环位置的混凝土上表面树立提升件，用手扳葫芦将提升件的吊环和软模上口的吊环进行连接，多人协调一致摇动手扳葫芦，使软模脱离并提升至内井架操作平台。
在软模搭接部位，人工采用磨光机对混凝土表面的微小纹路进行打磨修整。
五、安全技术措施
（1）各级管理人员认真学习《建筑施工高处作业安全技术规程》（JGJ80）、《施工现场临时用电安全技术规程》（JGJ46）、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33），严格执行规范。
（2）烟囱壁施工处于高空作业，项目部必须落实各级安全生产责任制，施工管理人员必须按照方案的要求进行详细的施工技术交底和安全交底。
（3）特殊工种的施工人员必须持证上岗，如架子工、金属焊接等工种。施工前针对施工工艺进行班前培训，确保操作人员熟悉全部工艺流程。
五、结论
由于单侧软模提升施工技术施工钢筋混凝土烟囱，能够明显缩短施工周期，同时出模后的烟囱混凝土外壁表面光滑、洁净，达到清水混凝土的质量效果，取得了较好的经济效益和社会效益。
作者简介：
祁建征，女，四川大学毕业，硕士，河北省第四建筑工程有限公司工程师。