CN110761411A - 大跨度悬空球形穹顶混凝土浇筑方法 - Google Patents

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张伟
熊刘斌
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Abstract

本发明为一种大跨度悬空球形穹顶混凝土浇筑方法，解决球形穹顶施工直接采用大跨度钢桁架承受混凝土重力，结构受力复杂，耗费材料多，成本高，安全风险大的问题。包括：⑴提前在已浇混凝土中预埋支撑系统；⑵配制一套吊篮装置；⑶利用吊篮作为工作平台安装钢桁架，钢桁架用支撑系统固定；⑷在钢桁架上搭设脚手架；⑸拉条系统安装；⑹模板及围檩安装；⑺混凝土浇筑。本发明架设方法结构设计简单、安全可靠，外观更漂亮，施工效率高，本发明不仅可用于大跨度悬空球形穹顶混凝土浇筑施工，也可用于其它大跨度悬空异形断面混凝土浇筑施工。

Description

大跨度悬空球形穹顶混凝土浇筑方法
技术领域
本发明属水利水电工程建筑技术领域，特别涉及的是一种地下大型洞室大跨度悬空球形穹顶混凝土浇筑方法。
背景技术
随着水电站深度开发，其地形陡峭，河道狭窄，经技术经济比选，地下主厂房成为首选，在水利水电工程地下洞室中，球形穹顶是一种有利于稳定的结构形式，在圆柱形结构中经常会选用球形穹顶，如调压井、涡室涡井等，球形穹顶有时会有水流通过，为保证表面平整和结构稳定，球形穹顶需浇筑混凝土，由于其跨度大，高度高，无法采用承重支架方式施工，若直接采用大跨度钢桁架承受混凝土重力，结构受力复杂，耗费材料多，成本高，安全风险大。
发明内容
本发明的目的是针对大跨度悬空球形穹顶混凝土浇筑这一问题，提供一种使混凝土表面可以一次成型，施工效率高，外表面平顺、光洁、漂亮，结构受力简单，安全可靠的大跨度悬空球形穹顶混凝土浇筑方法。
本发明的目的是这样来实现的：
大跨度悬空球形穹顶混凝土浇筑方法，大跨度悬空球形穹顶浇筑于环形竖壁顶部，包括以下步骤：
1）预埋支撑系统：
支撑系统1由定位锥11、锚固钢筋12、牛腿13、高强螺栓14组成，在竖井最上层的混凝土浇筑时，在竖井顶部的同一水平截面沿圆周径向在混凝土内安装定位锥11和锚固钢筋12，定位锥、锚固钢筋、高强螺栓材质为45#钢，定位锥、锚固钢筋埋设高程距已浇混凝土收仓顶面50cm—60cm，混凝土达到龄期后在锚固钢筋12外露螺纹端上安装牛腿13，并用高强螺栓14固定拧紧；
2）吊篮安装：
吊篮2采用型钢焊接，吊篮为圆形，吊篮半径较竖井衬砌内径小50cm—80cm，吊篮在加工厂提前分片加工，现场组装，吊篮2与钢丝绳3相连，用卷扬机牵引，方便吊篮上下移动；
3）桁架系统安装：
桁架是由上弦杆15、下弦杆16、竖腹杆17、斜腹杆18和连接板19组成的矩形，采用型钢焊接，桁架在加工厂提前分片加工，人工利用吊篮为作业平台进行安装，利用预埋支撑系统1固定；
4）脚手架搭设：
脚手架5由立杆20、纵向水平杆21、横向水平杆22和剪刀撑23组成，各杆间相交处采用扣件24连接；
5）拉条系统安装：
拉条系统由拉条25、锚杆26、钢垫板27和螺母28组成，人工钻锚杆孔，将拌制好的砂浆用注浆机注入锚杆孔，再插入锚杆26，锚杆孔砂浆达到龄期后安装拉条25，拉条25与锚杆26之间采用电弧焊焊接连接，安装时，先穿入钢垫板，然后安装螺母，人工用扳手拧紧；
6）模板及檩围安装：
模板及支撑系统由环向围檩8、径向围檩7、木模板9组成，环向围檩8、径向围檩7均采用脚手架钢管，加工厂冷弯加工成圆弧形，曲率半径根据需衬砌的球形穹顶的尺寸和围檩所处的具体位置计算确定，先安装环向围檩8，利用脚手架临时固定，然后安装径向围檩7，在径向围檩7上安装木模板9；
7）混凝土浇筑：
混凝土采用分层浇筑，分层厚度30cm—50cm，混凝土入仓后，人工手持插入式振捣器进行振捣，以混凝土粗骨料不再显著下沉并开始泛浆为准，避免漏振、欠振或过振，混凝土浇筑时，既要控制浇筑上升速度不大于1m/h，又要保证在下层混凝土初凝前及时对其覆盖，以防止拉条、围檩过载或形成冷缝。
围檩8间距为75cm，利用脚手架临时固定，然后安装径向围檩7，其最大间距为75cm。在径向围檩7上安装木模板9，为保证木模板的强度和刚度，且能适应圆弧曲率的变化，木模板分为两层，每层厚度为1.5cm～2.0cm，用铁钉分层固定在径向围檩7上，木模安装完一层后，人工用刨子将木模板9的凸起刨平，最后用小铁钉将宝丽板10固定在木。
本发明有益效果是：
（1）混凝土利用主要系用拉条系统承受荷载，结构设计简单，耗费材料少，成本低，施工效率高，安全可靠；
（2）混凝土利用两层木模板和宝丽板为外模，其适应性好，表面可以一次成型，施工效率高，外表面平顺、光洁、漂亮；
（3）本发明方法不仅适用于悬空球形穹顶混凝土施工，也可用于其它悬空异形断面混凝土施工。
附图说明
图1为本发明施工侧视图。
图2为环向围檩、径向围檩布置投影图。
图3为支撑系统示意图。
图4为桁架系统示意图。
图5为脚手架示意图。
图6为拉条系统示意图。
具体实施方式
本实施例大跨度悬空球形穹顶混凝土浇筑方法，包括以下步骤：
（1）预埋支撑系统：支撑系统1由定位锥11、锚固钢筋12、牛腿13、高强螺栓14组成，在上一仓混凝土浇筑时，在混凝土内安装定位锥和锚固钢筋。定位锥、锚固钢筋、高强螺栓材质为45#钢，平面间距为75cm，定位锥、锚固钢筋埋设高程距已浇混凝土收仓顶面50cm—60cm，混凝土达到7天龄期后再安装牛腿，并用高强螺栓固定拧紧，牛腿材质为Q235B钢，
（2）吊篮安装：吊篮2采用型钢焊接，材质为Q235B钢，为圆形，外围栏杆高度为1.4m，外部半径较竖井衬砌内径小50cm—80cm，吊篮在加工厂提前分片加工，用自卸汽车运至现场，现场组装，吊篮与钢丝绳3相连，用卷扬机牵引，方便吊篮上下移动；
（3）桁架系统安装：桁架系统4由上弦杆15、下弦杆16、竖腹杆17、斜腹杆18和连接板19组成，采用型钢焊接，材质为Q235B钢，桁架在加工厂提前分片加工，用自卸汽车运至现场，人工利用吊篮作为作业平台进行安装，利用预埋支撑系统固定。钢桁架的强度、刚度和稳定性能承受脚手架、施工人员、材料等荷载；
（4）脚手架搭设：脚手架5由立杆20、纵向水平杆21、横向水平杆22和剪刀撑23组成，立杆、纵向水平杆、横向水平杆和剪刀撑均为ф48mm×3.5mm钢管，为国标产品，材质为Q235B，杆间相交处采用扣件24连接，扣件为国标产品，主体材质为铸铁。
（5）拉条系统安装：拉条系统6由拉条25、锚杆26、钢垫板27和螺母28组成。锚杆用气腿钻人工钻锚杆孔，强制式搅拌机现场拌制砂浆，将拌制好的砂浆用注浆机注入锚杆孔，再插入锚杆，锚杆材质为HRB400E。砂浆达到龄期后安装拉条，拉条与锚杆之间采用电弧焊焊接连接，单面焊焊接长度不小于拉条直径的10倍，双面焊焊接长度不小于拉条直径的5倍。钢垫板在加工厂提前加工，材质为Q235B，螺母为国标产品，性能等级不低于5.6级，安装时，先穿入钢垫板，然后安装螺母，并用扳手拧紧。
（6）模板及围檩安装：模板及支撑系统由环向围檩7、径向围檩8、木模板9和宝丽板10组成。环向围檩、径向围檩均采用脚手架钢管，材质为Q235B，加工厂冷弯加工成圆弧形，曲率半径根据需衬砌的球形穹顶的尺寸和围檩所处的具体位置计算确定。环向围檩、径向围檩加工完成后用自卸汽车运至现场，先安装环向围檩，其间距为75cm，利用脚手架临时固定，然后安装径向围檩，其最大间距为75cm。在径向围檩上安装木模板，为保证木模板的强度和刚度，且能适应圆弧曲率的变化，木模板分为两层，每层厚度为1.5cm～2.0cm，用铁钉分层固定在径向围檩上，木模安装完一层后，人工用刨子将木模板的凸起刨平，最后用小铁钉将宝丽板固定在木模上。
（7）混凝土浇筑：混凝土采用分层浇筑，分层厚度30cm—50cm，混凝土入仓后，人工手持插入式振捣器进行振捣，以混凝土粗骨料不再显著下沉并开始泛浆为准，避免漏振、欠振或过振。混凝土浇筑时，既要控制浇筑上升速度不大于1m/h，又要保证在下层混凝土初凝前及时对其覆盖，以防止拉条、围檩过载或形成冷缝。
上述各实施例是对本发明的上述内容作进一步的说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属本发明的范围。

Claims (2)

1.大跨度悬空球形穹顶混凝土浇筑方法，其特征在于，大跨度悬空球形穹顶浇筑于环形竖壁顶部，包括以下步骤：
1）预埋支撑系统：
支撑系统（1）由定位锥（11）、锚固钢筋（12）、牛腿（13）、高强螺栓（14）组成，在竖井最上层的混凝土浇筑时，在竖井顶部的同一水平截面沿圆周径向在混凝土内安装定位锥（11）和锚固钢筋（12），定位锥、锚固钢筋埋设高程距已浇混凝土收仓顶面50cm—60cm，混凝土达到龄期后在锚固钢筋（12）外露螺纹端上安装牛腿（13），并用高强螺栓（14）固定拧紧；
2）吊篮安装：
吊篮（2）采用型钢焊接，吊篮为圆形，吊篮半径较竖井衬砌内径小50cm—80cm，吊篮在加工厂提前分片加工，现场组装，吊篮与钢丝绳（3）相连，用卷扬机牵引，方便吊篮上下移动；
3）桁架系统安装：
桁架是由上弦杆（15）、下弦杆（16）、竖腹杆（17）、斜腹杆（18）和连接板（19）组成的矩形，采用型钢焊接，桁架在加工厂提前分片加工，人工利用吊篮为作业平台进行安装，利用预埋支撑系统（1）固定；
4）脚手架搭设：
脚手架（5）由立杆（20）、纵向水平杆（21）、横向水平杆（22）和剪刀撑（23）组成，各杆间相交处采用扣件（24）连接；
5）拉条系统安装：
拉条系统由拉条（25）、锚杆（26）、钢垫板（27）和螺母（28）组成，人工钻锚杆孔，将拌制好的砂浆用注浆机注入锚杆孔，再插入锚杆（2），锚杆孔砂浆达到龄期后安装拉条（25），拉条与锚杆（26）之间采用电弧焊焊接连接，安装时，先穿入钢垫板，然后安装螺母，人工用扳手拧紧；
6）模板及檩围安装：
模板及支撑系统由环向围檩（8）、径向围檩（7）、木模板（9）组成，环向围檩（8）、径向围檩（7）均采用脚手架钢管，加工厂冷弯加工成圆弧形，曲率半径根据需衬砌的球形穹顶的尺寸和围檩所处的具体位置计算确定，先安装环向围檩（8），利用脚手架临时固定，然后安装径向围檩（7），在径向围檩上安装木模板（9）；
7）混凝土浇筑：
混凝土采用分层浇筑，分层厚度30cm—50cm，混凝土入仓后，人工手持插入式振捣器进行振捣，以混凝土粗骨料不再显著下沉并开始泛浆为准，避免漏振、欠振或过振，混凝土浇筑时，既要控制浇筑上升速度不大于1m/h，又要保证在下层混凝土初凝前及时对其覆盖，以防止拉条、围檩过载或形成冷缝。
2.根据权利要求1所述的大跨度悬空球形穹顶混凝土浇筑方法，其特征在于，步骤6）模板及檩围安装：
围檩（8）间距为75cm，利用脚手架临时固定，然后安装径向围檩（7），其最大间距为75cm，在径向围檩上安装木模板（9），为保证木模板的强度和刚度，且能适应圆弧曲率的变化，木模板分为两层，每层厚度为1.5cm～2.0cm，用铁钉分层固定在径向围檩上，木模安装完一层后，人工用刨子将木模板（9）的凸起刨平，最后一层木模安装完后，用小铁钉将宝丽板（10）固定在木模上。
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