CN106193776A - 烟囱和水塔的组合结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种烟囱和水塔的组合结构及其施工方法，所述组合结构包括烟囱和水箱，所述烟囱包括烟囱基础和固定在烟囱基础上的烟囱筒壁，所述烟囱筒壁上设置有多个预留孔，所述烟囱筒壁的外表面设置有环形牛腿，所述烟囱筒壁的内表面设置有环梁，所述环形牛腿与所述环梁通过所述预留孔采用拉结筋连接，所述水箱位于所述环形牛腿上。所述施工方法包括：烟囱基础施工；烟囱筒壁施工；施工烟囱筒壁外侧的环形牛腿和烟囱筒壁内侧的环梁；水箱施工；烟囱内衬施工。所述烟囱和水塔组合结构将烟囱和水塔两个单体结构组合成为一个整体，使得组合结构工程量较两个单体工程总量缩小，投资减少。

Description

烟囱和水塔的组合结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及烟囱和水塔施工技术领域，更为具体地，涉及一种烟囱和水塔的组合结构及其施工方法。

背景技术

在国内的工业建筑中，烟囱和水塔作为生产中重要的构筑物，其作用不可替代。水塔主要用于建筑物给水、调剂用水、维持必要水压并起到沉淀和安全用水的作用。很多大型的钢铁厂及一些生产工厂，为减免事故和火灾发生，设事故水塔可以发挥关键的作用。为了满足生产供水与储水的需要，对储水量要求一般比较大，常用的都做到300m3以上，往往都做到500m3或者更大。而自从《国标图集945844》废止以来，对于300m3以上的水塔设计，不论从施工图需要，还是审图需要，则只能采用自行计算和设计的施工图，而不能再直接引用该版图集。

虽说近年来，高位水塔在国内大部分地区已被无塔上水器等先进设施替代，但在国外一些贫穷落后、地下水资源缺乏的国家和地区仍需修建。随着我国建筑业的快速发展，国内众多建筑企业已经走出国门，向建筑业不发达的国家争取建筑市场份额。

目前，绝大多数单位设计的倒锥壳水塔和烟囱均为单体结构，依照标准图《钢筋混凝土烟囱》(05G212)，《钢筋混凝土倒锥壳保温水塔》(04S801)，《钢筋混凝土倒锥壳不保温水塔》(04S802)，设计出来的水塔和烟囱外形也大致相同。

烟囱与水塔作为单体项目与普通钢筋混凝土相比，具有结构厚，体形大、钢筋密、混凝土数量多，工程条件复杂和施工技术要求高的特点。在建设过程中投入的材料成本和技术成本都很高:

首先，基坑开挖土方量很大，在地基条件复杂的地区，还需要进行地基处理。基础截面尺寸较大，混凝土量一般都在1000立方以上，在混凝土硬化期间水泥水化过程中所释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩，以及外界约束条件的共同作用而产生的温度应力和收缩应力，是导致大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素，这也是基础混凝土施工要力图规避的；

其次，烟囱与水塔均为高耸结构，基础上部筒体结构的脚手架和模板工程，钢筋绑扎混凝土浇筑都是在高空中完成，施工难度较大，施工周期长，对施工企业的技术水平要求较高；

最后，水箱一般采用地面预制，液压提升到位的施工方法进行施工，整个吊装工艺：钢环梁千斤顶安装→吊杆定位→液压设备就位→水箱初升→水箱正常提升→挂设吊篮→台灵→水箱提升就位→安装临时支承钢支架→浇筑环板混凝土→养护拆模→提升机具及设备拆除，可见水箱吊装工艺复杂。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中存在的上述技术问题而做出，其目的在于提供一种结构简单、施工方便的烟囱和水塔的组合结构及其施工方法。

根据本发明的一个方面，提供一种烟囱和水塔的组合结构，包括烟囱和水箱，所述烟囱包括烟囱基础和固定在烟囱基础上的烟囱筒壁，所述烟囱筒壁上设置有多个预留孔，所述烟囱筒壁的外表面设置有环形牛腿，所述烟囱筒壁的内表面设置有环梁，所述环形牛腿与所述环梁通过所述预留孔采用拉结筋连接，所述水箱位于所述环形牛腿上。

根据本发明的另一个方面，提供一种建造上述的烟囱和水塔结构的施工方法，包括：步骤1，烟囱基础施工，包括：挖设基坑，在基坑内架设烟囱基础用模板，采用钢管支承所述模板，进行混凝土浇筑，留设烟囱基础结构中心固定点；步骤2，烟囱筒壁施工，采用滑模施工方法对烟囱筒壁施工，其中，在烟囱筒壁上设置多个预留孔和预埋件，预埋件焊接在烟囱筒壁的配筋上，外表面不突出烟囱施工用模板；步骤3，施工烟囱筒壁外侧的环形牛腿和烟囱筒壁内侧的环梁；步骤4，水箱施工，在所述环形牛腿上根据水箱形状架设模板，采用混凝土浇筑施工；步骤5，烟囱内衬施工，烟囱内壁防腐涂料施工。

本发明所述烟囱和水塔组合结构将烟囱和水塔两个单体结构组合成为一个整体，使得组合结构工程量较两个单体工程总量缩小，投资减少。

另外，上述烟囱和水塔组合结构，烟囱筒壁作为烟囱的同时能够作为水箱的支筒，烟囱筒壁外侧环形牛腿与烟囱筒壁内侧环梁通过拉结筋连接，共同承担水箱结构及所储水的荷载，并将此荷载传给烟囱筒壁。

附图说明

通过参考以下具体实施方式的内容并且结合附图，本发明的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：

图1是本发明所述烟囱和水塔组合结构的示意图；

图2是本发明所述水箱和烟囱结合部位的放大图；

图3是图2中A-A向的剖视图；

图4是图2中B-B向的剖视图。

在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

下面将参照附图来对根据本发明的各个实施例进行详细描述。

图1是本发明所述烟囱和水塔组合结构的示意图，图2是本发明所述水箱和烟囱结合部位的放大图，图3是图2中A-A向的剖视图，图4是图2中B-B向的剖视图，如图1-4所示，所述烟囱和水塔组合结构100包括烟囱110和水箱120，所述烟囱110包括烟囱基础111和固定在烟囱基础111上的烟囱筒壁112，所述烟囱筒壁112上设置有多个预留孔(未示出)，所述烟囱筒壁112的外表面设置有环形牛腿130，所述烟囱筒壁112的内表面设置有环梁140，所述环形牛腿130与所述环梁140通过所述预留孔采用拉结筋连接，所述水箱120位于所述环形牛腿130上。

优选地，所述烟囱筒壁112顶部设置有通风口113。

上述烟囱和水塔组合结构，将烟囱110和水箱120结合，可以节约用地接近40％以上；在保证受力合理，结构安全的前提下，相比常规的水塔和烟囱两个单体结构的混凝土总量，节省近30％；还能减少附属设施，比如钢平台、外刷涂料用量，因此本发明所述烟囱和水塔组合结构可节约能源，改善环境，促进经济可持续发展，具有良好的企业经济效益和显著的社会效益。

如图1所示，优选地，所述烟囱筒壁112厚度上下不一致，进一步，优选地，所述烟囱110底部至水箱120顶面标高部分的烟囱筒壁112厚度为350mm；水箱120顶面标高以上至高出水箱120顶面10米烟囱筒壁112厚度为200mm,高出水箱120顶面10～20米烟囱筒壁112厚度为180mm，高出水箱120顶面20～30米烟囱筒壁112厚度为160mm，在保证了能够支撑水箱120的同时节省烟囱用料。

如图2所示，为了使水箱固定牢固，优选地，所述水箱120包括外壳121、连接在外壳121两端的上环梁122和下环梁123，所述外壳121上设置有进水口124(图3示出)，所述下环梁123固定连接到所述环形牛腿上，所述上环梁122与所述烟囱筒壁112间隙配合。

优选地，所述外壳121包括与上环梁122连接的壳顶121a、与下环梁123连接的壳底121b以及连接壳顶121a和壳底121b的中环梁124，进一步优选地，所述进水口125设置在壳顶121a，另外所述壳顶121a上可以设置多个通风孔126。

进一步，优选地，所述壳顶121a呈正锥形，所述壳底121b呈倒锥形。

上述水箱的容积可以根据壳底的半径和高度灵活调整。

为了防止水箱120内的水通过烟囱筒壁112渗入到烟囱110内，优选地，如图2所示，所述水箱120还包括内筒127，设置在所述烟囱筒壁112的外侧且位于在所述外壳121内，一端固定连接在所述下环梁123，另一端不超过所述上环梁122。

建造上述的烟囱和水塔结构的施工方法，包括：

步骤1，烟囱基础施工，包括：挖设基坑，在基坑内架设烟囱基础用模板，采用钢管支承所述模板，进行混凝土浇筑，留设烟囱基础结构中心固定点，以便控制滑模设备组装位置及烟囱筒壁112垂直度，优选地，所述模板为木模板，另外，在所述混凝土浇筑过重中，通过添加混凝土外加剂或者预埋冷凝水管减少水泥水化热所产生的温度变化和混凝土收缩，避免基础混凝土结构出现裂缝；烟囱基础顶面材用水准仪进行混凝土面控制，以保证其水平。

步骤2，烟囱筒壁施工，采用滑模施工方法对烟囱筒壁施工，其中，在烟囱筒壁上设置多个预留孔和预埋件，预埋件焊接在烟囱筒壁的配筋上，外表面不突出烟囱施工用模板，实现烟囱筒壁与上环梁的柔性连接，也可用于爬梯和检修平台等，优选地，烟囱筒壁施工用模板采用钢模板；

步骤3，施工烟囱筒壁外侧的环形牛腿和烟囱筒壁内侧的环梁；

步骤4，水箱施工，在所述环形牛腿上根据水箱形状架设模板，采用混凝土浇筑施工；

步骤5，烟囱内衬施工，烟囱内壁防腐涂料施工。

其中，所述烟囱筒壁施工方法包括：

步骤1，液压滑模设备组装，包括：将滑升模板调整成上口小，下口大，在所述滑升模板外侧设置上围圈和下围圈，上围圈距模板的上口距离不大于250mm，操作平台通过支承杆与上围圈和下围圈焊成整体，将提升架焊接在所述操作底面，所述提成架是由横梁和立柱构成的“П”字型架，每个提升架安装一个液压千斤顶，所述提升架沿筒壁均匀对称布置，避开洞口的位置，优选地，上围圈和下围圈采用槽钢制作，所述支撑杆采用48×3.5mm钢管，所述操作平台采用槽钢制作，上铺木垫板；

步骤2，滑模提升及混凝土浇筑，配置好浇筑用混凝土，混凝土出模强度控制在0.2MPa～0.4MPa，滑升模板下口以下1m处的混凝土强度达到1MPa；第一次浇筑混凝土分层浇筑，每次浇筑混凝土应沿烟囱筒壁分层、交圈进行，分层厚度200mm～300mm，滑升速度以每小时200mm～300mm，滑升过程中，钢筋绑扎、支承杆接长、洞口支模、埋件埋管、混凝土浇筑交替进行，千斤顶同步爬升，各千斤顶的最大标高差不得超过40mm，相邻两提升架上的千斤顶标高差不得大于20mm，支承杆每250mm～500mm设限位卡调平；

步骤3，预留孔和预埋件，包括：在滑升到烟囱筒壁设定位置时留置预留孔和预埋件，预埋件与烟囱筒壁配筋焊接，预埋件外表不凸出模板面，出模后外露；

步骤4，在烟囱筒壁顶部埋设铁件用于上部结构的施工，用槽钢支撑上部施工的架体，预留的胡子筋，应紧贴模板留置，根部与烟囱筒壁配筋焊接，出模后及时清理出，并修补混凝土表面。

优选地，上述烟囱筒壁施工方法还包括：

平面位置控制:烟囱基础施工时，确定中心点，平台安装好后，在平台上找出两个基准点和一个圆心点，与基础上的位置控制点相对应，滑升时用线坠和铅直仪检查是否有移位，歪扭等现象；

纠偏措施:用平台倾斜法、改变混凝土浇筑顺序和支承法；

纠扭方法:采用双千斤顶纠扭法，千斤顶加垫铁片等方法。

其中，所述水箱120施工包括：

步骤1，倒锥形壳底施工，采用满堂钢管支架支承，将平直的木条呈伞骨状布置，下端支撑在下环梁上，上端附靠在所述支架上。在已形成的锥面木条上铺设模板,即下圆锥面形成，优选地，采用满堂钢管支架以及由现场材料组成的方钢、钢筋、方木支撑体系；

步骤2，水箱中环梁混凝土浇筑；

步骤3，正锥形壳顶施工，采用水箱内满堂支架，固定于满堂支架平杆之上多根截面为等边三角形的圆环形钢筋桁架，以及捆绑于桁架之上的方木组成的支撑体系，在满堂支架外围增设了水平杆,使其顶在下圆锥面混凝土及已浇筑的烟囱筒壁混凝土，通过上述加固措施,确保了上圆锥面支撑安全可靠,优选地，所述钢筋桁架边长为15cm；

步骤4，水箱上环梁混凝土浇筑。

尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。

Claims (10)

1.一种烟囱和水塔的组合结构，其特征在于，包括烟囱和水箱，所述烟囱包括烟囱基础和固定在烟囱基础上的烟囱筒壁，所述烟囱筒壁上设置有多个预留孔，烟囱筒壁的外表面设置有环形牛腿，烟囱筒壁的内表面设置有环梁，所述环形牛腿与所述环梁通过所述预留孔采用拉结筋连接，所述水箱位于所述环形牛腿上。

2.根据权利要求1所述的组合结构，其特征在于，所述水箱包括外壳、连接在外壳两端的上环梁和下环梁，所述下环梁固定连接到所述环形牛腿上。

3.根据权利要求2所述的组合结构，其特征在于，所述水箱还包括内筒，设置在所述烟囱筒壁的外表面且位于在所述外壳内，一端固定连接在所述下环梁，另一端不超过所述上环梁。

4.根据权利要求2所述的组合结构，其特征在于，所述外壳包括与上环梁连接的壳顶、与下环梁连接的壳底以及连接壳顶和壳底的中环梁。

5.根据权利要求4所述的组合结构，其特征在于，所述壳顶呈正锥形，所述壳底呈倒锥形。

6.根据权利要求1所述的组合结构，其特征在于，所述烟囱筒壁厚度上下不一致。

7.根据权利要求6所述的组合结构，其特征在于，所述烟囱底部至水箱顶面标高部分的烟囱筒壁厚度为350mm；水箱顶面标高以上至高出水箱顶面10米烟囱筒壁厚度为200mm,高出水箱顶面10～20米烟囱筒壁厚度为180mm，高出水箱顶面20～30米烟囱筒壁厚度为160mm。

8.一种建造权利要求1所述的烟囱和水塔结构的施工方法，其特征在于，包括：

步骤1，烟囱基础施工，包括：开挖基坑，在基坑内架设烟囱基础用模板，采用钢管支承所述模板，进行混凝土浇筑，留设烟囱基础结构中心固定点；

步骤2，烟囱筒壁施工，采用滑模施工方法对烟囱筒壁施工，其中，在烟囱筒壁上设置多个预留孔和预埋件，预埋件焊接在烟囱筒壁的配筋上，外表面不突出烟囱施工用模板；

步骤3，施工烟囱筒壁外侧的环形牛腿和烟囱筒壁内侧的环梁；

步骤4，水箱施工，在所述环形牛腿上根据水箱形状架设模板，采用混凝土浇筑施工；

步骤5，烟囱内衬施工，烟囱内壁防腐涂料施工。

9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述烟囱筒壁施工方法包括：

步骤1，液压滑模设备组装，包括：将滑升模板调整成上口小，下口大，在所述滑升模板外侧设置上围圈和下围圈，上围圈距模板的上口距离不大于250mm，操作平台通过支承杆与上围圈和下围圈焊成整体，将提升架焊接在所述操作底面，所述提成架是由横梁和立柱构成的“П”字型架，每个提升架安装一个液压千斤顶，所述提升架沿筒壁均匀对称布置，避开洞口的位置；

步骤2，滑模提升及混凝土浇筑，配置好浇筑用混凝土，混凝土出模强度控制在0.2MPa～0.4MPa，滑升模板下口以下1m处的混凝土强度达到1MPa；第一次浇筑混凝土分层浇筑，每次浇筑混凝土应沿烟囱筒壁分层、交圈进行，分层厚度200mm～300mm，滑升速度以每小时200mm～300mm，滑升过程中，钢筋绑扎、支承杆接长、洞口支模、埋件埋管、混凝土浇筑交替进行，千斤顶同步爬升，各千斤顶的最大标高差不得超过40mm，相邻两提升架上的千斤顶标高差不得大于20mm，支承杆每250mm～500mm设限位卡调平；

步骤3，预留孔和预埋件，包括：在滑升到烟囱筒壁设定位置时留置预留孔和预埋件，预埋件与烟囱筒壁配筋焊接，预埋件外表不凸出模板面，出模后外露；

步骤4，在烟囱筒壁顶部埋设铁件用于上部结构的施工。

10.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述水箱施工包括：

步骤1，倒锥形壳底施工，采用满堂钢管支架支承，将平直的木条呈伞骨状布置，下端支撑在下环梁上，上端附靠在所述支架上。在已形成的锥面木条上铺设模板,即下圆锥面形成；

步骤2，水箱中环梁混凝土浇筑；

步骤3，正锥形壳顶施工，采用水箱内满堂支架，固定于满堂支架平杆之上多根截面为等边三角形的圆环形钢筋桁架，以及捆绑于桁架之上的方木组成的支撑体系，在满堂支架外围增设了水平杆,使其顶在下圆锥面混凝土及已浇筑的烟囱筒壁混凝土；

步骤4，水箱上环梁混凝土浇筑。