倒錐型水箱水塔施工方法探討

1、<p>　　倒錐型水箱水塔施工方法探討</p><p>　　摘 要：通過歸納不同條件下水塔工程的施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出各種條件下倒錐型水箱水塔的施工方案，通過對安全、工期、成本等各種因素的綜合分析，對不同條件下的水塔施工方案進(jìn)行了對比分析與總結(jié)，為今后施工倒錐型水箱的水塔施工提供借鑒意義。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：水塔；倒錐形水箱；鋼絞線；桁架。 </p><

2、p>　　Abstract: through the inductive construction experience under different conditions of water tower project, summarizes the construction under the condition of inverted cone water tower scheme, based on a comprehens

3、ive analysis of safety, construction period, cost and other factors, the water tower construction scheme under different conditions were analyzed and summarized, to provide reference for water tower construction future c

4、onstruction of inverted cone type water tank. </p><p>　　Keywords: inverted cone water tower; steel wire; truss. </p><p>　　中圖分類號：TV52 </p><p><b>　　一、前言 </b></p>&l

5、t;p>　　隨著城市供水系統(tǒng)與各種應(yīng)急措施的不斷完善，高位水塔在民用供水中的作用越來越少，但在一些工業(yè)生產(chǎn)中，為確保安全生產(chǎn)，應(yīng)急各種事故，依然布置一些高位水塔。 </p><p>　　在我國高位水塔的水箱外形主要成25°、30°、45°等各種不同傾斜角度的倒錐形水箱，整個(gè)水箱坐落在水塔直筒頂端，水箱外側(cè)設(shè)計(jì)有各種不同的彩色圖案，具有占地面積小，外形美觀等特點(diǎn)，如圖1所示。目前

6、滑膜施工工藝在煙囪筒身等圓筒構(gòu)筑物施工中的工藝已經(jīng)很成熟，而水塔的高度一般在60M以下，筒身直徑一般在4M以內(nèi)的水塔居多，在水塔施工方案選擇討論過程中主要圍繞的是水箱澆注、提升與落位方案的選擇，而不是筒身施工方案的選擇。 </p><p>　　下面就水塔筒身施工做一簡單的介紹，同時(shí)重點(diǎn)對各種不同施工環(huán)境條件下的水塔倒錐形水箱的施工方法作一歸納與總結(jié)。 </p><p><b>　

7、　水塔外觀圖片 </b></p><p><b>　　圖1 </b></p><p><b>　　二、現(xiàn)場條件分析 </b></p><p><b>　　不同的設(shè)計(jì)特點(diǎn) </b></p><p>　　倒錐形水箱的水塔筒身一般呈直筒結(jié)構(gòu)，水箱坐落在筒身上部的環(huán)板上，但

8、為了增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與外觀審美效果，有的水塔筒身呈下大上小的收分結(jié)構(gòu)，不同筒身結(jié)構(gòu)形式直接影響到水塔水箱的落位安裝方法，簡而言之，直筒式筒身結(jié)構(gòu)的水箱既可以采取先在地面預(yù)制成型，然后再提升到位后安裝，也可以直接在高空支?，F(xiàn)澆成型，而對于一些筒身存在收分或異型結(jié)構(gòu)的水塔水箱只能選擇在高空支模現(xiàn)澆成型。 </p><p>　　不同的現(xiàn)場施工平面條件 </p><p>　　倒錐形水箱結(jié)構(gòu)的水塔筒身

9、直徑一般在4m以內(nèi)，占地面積小的特點(diǎn)，但水箱的投影面積較大，在選擇水箱地面預(yù)制成型過程中，施工平面的大小、平面內(nèi)的土質(zhì)狀況直接與水箱澆注時(shí)的支模方式密切相關(guān)。 </p><p>　　不同的當(dāng)?shù)刭Y源狀況及成本因素 </p><p>　　在當(dāng)?shù)劁摴茏赓U市場不理想、勞動(dòng)力不足的狀況下，就不易選用搭設(shè)滿堂腳手架的方式支設(shè)水箱模板，在同個(gè)項(xiàng)目中依次承建多座水塔時(shí)，需要選擇方案用料能夠多次周轉(zhuǎn)且能快速

10、安裝于拆除的方案等。 </p><p>　　三、水塔筒身段施工 </p><p>　　水塔筒身一般采用滑膜工藝，以下是某一水箱300m&sup3;的水塔滑膜設(shè)備系統(tǒng)作一簡單介紹：滑模系統(tǒng)一般由中心軸、操作平臺、提升架、天架、液壓系統(tǒng)、卷揚(yáng)機(jī)上料系統(tǒng)等組成，其中操作平臺采用剛性平臺，中心為直徑200×長2500中空鋼管，與提升架用8榀輻射鋼桁架連接，提升架外附三角架、下掛吊

11、籃、內(nèi)掛施工吊籃及液壓操作系統(tǒng)平臺。內(nèi)外模板分別使用1.2×0.2m及1.0×0.2m定型模板，模板錐度0.3%，如圖2所示，模板由8#槽鋼內(nèi)外圍圈4道護(hù)著，上料由天架通過卷揚(yáng)機(jī)繩吊料。按裝具體是以中心支柱為中心，裝上輻射鋼桁架，蓋上鋼桁架主板踏板，裝上內(nèi)圍圈、模板、外圍圈、外環(huán)內(nèi)環(huán)梁，再主裝門架，用模梁與中心支柱螺絲連接裝上外挑梁三角架和蓋板，在上模梁組裝天架主副撐和吊料天架、吊料主軸和六個(gè)滑輪，最后裝上外圍護(hù)欄。

12、經(jīng)荷載計(jì)算，均勻布置8個(gè)千斤頂（GYD-35），液壓控制箱放在操作平臺下部，用高壓膠管連接各個(gè)千斤頂，并使各組油管長度一致，每個(gè)千斤頂安一個(gè)針閥，見圖3。 </p><p>　　1.三角架；2.天架；3.中心軸；4.鋼模板系統(tǒng)； </p><p>　　圖2支筒滑模裝置示意圖 </p><p>　　1.千斤頂布置位置；2.提升架；3.料斗軌 </p>&

13、lt;p>　　圖3千斤頂平面布置圖 </p><p>　　四、各種條件下的水箱施工方法 </p><p>　　水箱地面成型，整體吊裝落位方法 </p><p>　　1.1水箱地面成型模板支設(shè)方法小結(jié) </p><p>　　根據(jù)施工平面條件，結(jié)合成本控制等綜合情況，水箱的支模方法一般有以下兩種方法： </p><p&g

14、t;　　方法一是搭設(shè)滿堂架的方式：即先硬化水塔施工區(qū)域的地面，然后搭設(shè)滿堂腳手架作為水箱施工過程中模板支設(shè)的支撐系統(tǒng)，見圖4。該種施工工藝只需采用一般建筑鋼管，對建筑輔材品種要求不高等優(yōu)點(diǎn)，但存在以下弊端：施工前水箱投影所在地面須硬化，同時(shí)在一些關(guān)鍵支撐點(diǎn)需要澆注成混凝土墩子，鋼管量大，鋼管腳手架搭設(shè)過程鋼管需要切割成不同長短的型號，鋼管損耗大，腳手架搭設(shè)所需的勞動(dòng)力多。 </p><p>　　1.水塔筒體；2.

15、倒錐型水箱上錐殼；3.倒錐型水箱下錐殼；4.倒錐型水塔下環(huán)梁；5.滿堂腳手架支撐結(jié)構(gòu)；6.硬化的地面； </p><p>　　圖4水箱施工過程中滿堂腳手架實(shí)體圖 </p><p>　　方法二采用桁架式支撐結(jié)構(gòu)，主要是在水箱施工前，先根據(jù)倒錐型水箱下錐殼的傾斜角度制作一定數(shù)量的簡易桁架、水箱承重支撐結(jié)構(gòu)、可調(diào)試斜拉桿等構(gòu)件，當(dāng)水塔筒身施工完后，把已經(jīng)制作好的桁架、支撐結(jié)構(gòu)及拉桿與焊接在水塔直

16、筒上的埋件進(jìn)行連接固定，整體平穩(wěn)后即可開始水箱下錐殼模板的鋪設(shè)與加固工作，見圖5。該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)： </p><p>　?。?）對施工平面要求低：該方法采用的懸挑支撐結(jié)構(gòu)，對施工區(qū)域平面要求低，在工期緊張的時(shí)候，水箱施工與進(jìn)入水塔的外管網(wǎng)施工可以同步進(jìn)行，有利于總工期的安排； </p><p>　?。?）方法易于掌握：該方法中提到的桁架制作、承重支撐結(jié)構(gòu)等構(gòu)件結(jié)構(gòu)上非常簡單，選擇合適的

17、角鋼即可下料制作，制作過程只需進(jìn)行簡單的切割與焊接；安裝過程主要采用螺栓連接，操作簡單； </p><p>　?。?）勞動(dòng)強(qiáng)度低：整個(gè)模板支撐系統(tǒng)主要采用組合式結(jié)構(gòu)，在施工前準(zhǔn)備好即可，桁架數(shù)量不多，單片重量輕，主要采用螺栓連接，與滿堂腳手架施工相比在勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低。 </p><p>　?。?）經(jīng)濟(jì)效益：該方法施工模板支撐結(jié)構(gòu)速度快，節(jié)省工期，同時(shí)支撐結(jié)構(gòu)可以按水箱下錐殼角度不同，制作

18、成標(biāo)準(zhǔn)系列化構(gòu)件，易于周轉(zhuǎn)使用。 </p><p>　　（5）安全可靠：結(jié)合倒錐型水箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，水箱重量主要作用在下環(huán)梁上，通過在水箱下環(huán)梁底部布置支撐系統(tǒng)，同時(shí)桁架之間通過鋼筋連接成一整體，整個(gè)水箱施工過程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全可靠。 </p><p>　　1.水塔筒體；2倒錐型水箱上錐殼；3.倒錐型水箱下錐殼；4.倒錐型水塔下環(huán)梁；5.桁架；6.下環(huán)梁支撐結(jié)構(gòu)7.焊接在筒身上的連接件；8.可調(diào)

19、試?yán)瓧U；9.護(hù)欄； </p><p>　　圖5水箱施工過程中桁架式支撐系統(tǒng)示意圖 </p><p>　　1.2水箱提升安裝過程小結(jié) </p><p>　　目前水箱提升方法大致有3種：千斤頂提升法、卷揚(yáng)機(jī)提升法和倒置穿心千斤頂提升法，目前一般采用千斤頂提升法，該提升方法技術(shù)成熟，設(shè)備（包括鋼絞線）周轉(zhuǎn)率高。現(xiàn)把工作原理、系統(tǒng)組成、如下： </p><

20、;p>　　（1）原理：利用千斤頂連接油路后，將支架上鋼圈頂升，帶動(dòng)鋼絞線上升，使水箱提升。 </p><p>　?。?）優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：操作平穩(wěn)、安全可靠，便于施工，吊桿應(yīng)力及同步提升容易控制，水箱到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后上下調(diào)整方便容易，提升過程中可隨時(shí)中斷，不受影響，周轉(zhuǎn)率高，缺點(diǎn)：提升較長，一次性投資成本高。 </p><p>　?。?）提升系統(tǒng)組成：提升結(jié)構(gòu)由上環(huán)梁、下環(huán)梁、千斤頂、提升

21、支架等組成，其中上環(huán)梁可隨千斤頂柱塞起落，下環(huán)梁是與支架連接的支架環(huán)梁，支架與水塔支筒相連，見圖6。 </p><p>　　1.上環(huán)梁；2下環(huán)梁；3.千斤頂；4.鋼支架；5.鋼絞線；6.油泵 </p><p>　　圖6提升結(jié)構(gòu)示意圖 </p><p>　?。?）吊桿系統(tǒng)由鋼絞線（直徑18mm，長45m，共24根）、工具貓、工作錨。鋼絞線布置與連接，見圖7、8。 &l

22、t;/p><p>　　1.鋼絞線孔；2.上環(huán)梁1.上環(huán)梁；2.鋼絞線； </p><p>　　圖7鋼絞線平面布置圖 3.錨具；4.下環(huán)梁；5.水箱 </p><p>　　圖8鋼絞線與環(huán)梁、水箱連接圖 </p><p>　　（5）千斤頂數(shù)量核算 </p><p>　　倒錐殼水柜圍著水塔筒省=身在地面預(yù)制好后，由電動(dòng)油泵、分離

23、式油壓千斤頂和鋼絞線機(jī)具提升水柜。千斤頂臺數(shù)n按下式計(jì)算。 </p><p><b>　　nP≥N+G </b></p><p>　　式中n——千斤頂最少數(shù)量（臺） </p><p>　　N——水柜重量，t </p><p>　　G——吊桿及施工機(jī)具重量，t </p><p>　　P——千斤頂允許

24、承載力，t </p><p>　　一般300m3水塔水柜重量約N=130T，鋼絞線施工機(jī)具重量約5t，F(xiàn)Q50-Y千斤頂額定起重量為50t，安全系數(shù)取2，允許承載力為25t，由上式求的 </p><p>　　n≥4.14，采用6臺，整個(gè)水柜提升系統(tǒng)見圖9 </p><p>　　（6）提升系統(tǒng)介紹 </p><p>　　提升液壓系統(tǒng)：提升水柜所

25、使用的“電動(dòng)油泵站”和“分離式油壓千斤頂”與滑膜施工使用“液壓控制裝置”和“爬桿式千斤頂”有所不同。 </p><p>　　千斤頂座：千斤頂座安裝在上平臺與下平臺之間，共設(shè)置六個(gè)千斤頂座。千斤頂座成“凹”字型，千斤頂放置在“凹”口內(nèi)，千斤頂不工作時(shí)，上平臺降落在千斤頂座上。當(dāng)千斤頂發(fā)生故障時(shí)，能方便地撤換千斤頂。 </p><p>　　（7）水柜提升工作原理 </p><

26、;p>　　提升機(jī)具在安裝時(shí)先將錨具錨著鋼絞線，水柜重量傳遞如下：水柜重量、鋼絞線、錨具、千斤頂座、下平臺、水塔筒身。 </p><p>　　第一次提升：將上錨具錨住鋼絞線后，開啟電動(dòng)油泵站，當(dāng)油泵站空載工作正常時(shí)，將三位四通換向閥的手柄轉(zhuǎn)向“P1位置，千斤頂活塞開始起升，上平臺被頂升，水柜亦上升。水柜重量、鋼絞線、錨具、上平臺、千斤頂、千斤頂座、下平臺、水塔筒身。當(dāng)千斤頂起升到最大高度時(shí)，將三位四通換向閥的

27、手柄轉(zhuǎn)向“O”位置。 </p><p>　　落上平臺：首先把已經(jīng)被提起的錨具移至千斤頂座底部，并卡緊。將三位四通換向閥手柄打向“P2”位置，當(dāng)千斤頂活塞開始下降，上平臺也同時(shí)下降。由于下錨具的作用，鋼絞線和水柜則不能下降，維持在這一高度，水柜重量傳遞與開始提升前相同。 </p><p>　　但那個(gè)千斤頂活塞全部收縮完，上平臺亦全部降落在千斤頂座上時(shí)將三位四通換向閥手柄轉(zhuǎn)至“O”位置，這時(shí)第

28、一次提升工作全部結(jié)束。 </p><p>　　第二次提升時(shí)，便可直接將三位四通換向閥手柄打向“P1”位置，如此往復(fù)，將水柜提升到設(shè)計(jì)高度。 </p><p>　　1.電動(dòng)機(jī)；2.柱塞油泵；3.三位四通換向閥；4.安全閥；5.溢流閥；6.濾油器7.壓力表；8.油箱；9.帶快速接頭高壓油管；10.液控單向閥；11.千斤頂 </p><p>　　圖9油泵液壓系統(tǒng)圖 <

29、;/p><p>　　水箱高空現(xiàn)澆成型施工工藝介紹 </p><p>　　水箱的高空澆注：在支筒施工完后，將掛架和支筒頂?shù)念A(yù)埋件連接固定，然后將懸架和掛架連接，掛架外懸端用拉素和內(nèi)井架相連，利用掛架作徑向龍骨，再加上環(huán)向拉桿和支撐，就構(gòu)成了一個(gè)錐形的施工操作平臺。這套水箱施工的模具設(shè)計(jì)原則，實(shí)際上是根據(jù)倒錐殼水箱的受力機(jī)理，即垂直荷載通過徑向構(gòu)件（這里是懸架和底模的徑向龍骨）傳向支筒，水平張力則

30、通過一系列的環(huán)向構(gòu)件自相平衡。水箱高空現(xiàn)澆成型施工方法中的模板支撐體系一般也采用桁架式結(jié)構(gòu)，垂直上料系統(tǒng)才喲個(gè)外井架方式，見圖10。 </p><p>　　1.筒身；2.筒身內(nèi)平臺；3.吊掛平臺；4.環(huán)板；5.桁架；6.箱體7.可調(diào)試?yán)瓧U；8.工作平臺；9.上料系統(tǒng)； </p><p><b>　　圖10 </b></p><p>　　高空現(xiàn)澆

31、水箱存在的優(yōu)缺點(diǎn)歸納如下：優(yōu)點(diǎn)：對施工平面要求較低，不需要配置專用的提升設(shè)備，一次性投入少，沒有水箱提升前必須養(yǎng)護(hù)28天的條件，縮短了施工工期。缺點(diǎn)：全高空支模，安全隱患大，水箱水位以下必須連續(xù)施工，上料系統(tǒng)慢，增加水箱下錐殼澆注過程中的施工縫，增加滲水隱患。 </p><p><b>　　四、結(jié)束語 </b></p><p>　　在滑膜施工技術(shù)日趨完善的今天，水塔施

32、工方案的選擇主要是圍繞水箱的成型方式與落位方式，本文對不同條件下水塔水箱施工方式進(jìn)行了對比分析，介紹了不同條件下的施工方案，強(qiáng)調(diào)了各種施工方案中應(yīng)注意的有關(guān)事項(xiàng)，并且各種方案均在不同環(huán)境條件下得到了應(yīng)用，目前各水塔水箱蓄水運(yùn)行均正常，為以后水塔施工方案的選擇有一定借鑒作用。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　?。?］建筑施工手冊（第