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1、大型储罐基础环梁柔性模板支护施工工法长庆石油勘探局油田建设工程公司韩建成 岳志宏 王凌 高贵胜 韩小平 1 前言大型储罐基础环梁设计一般为钢筋混凝土环状薄壁结构，环梁模板目前通常采用刚性模板。由于定型钢模(木模)尺寸小、拼缝多，环梁模板整体圆滑度效果较差，局部轴线偏差不易调整,施工费时费力。长庆油田建设工程处通过改进和创新施工工艺，首次采用了柔性模板支护技术，内外支撑采用环向等间距竖排楞木内撑外捆钢筋箍。实践表明，大型储罐基础环梁柔性模板支护施工工法技术可靠，在成型质量上不但具有特制大型模板优点，而且模板装拆方便，安全可靠，施工周期短，混凝土成型质量好，外观圆弧面局部轴线偏差小、表面整体圆滑度
2、效果好，缩短了施工周期、降低了工程成本,经济效益显著提高。先后在姬原油库4具2万方方储罐、长庆宁夏石油储备库工程8具10万方储罐、长庆惠安堡生产运行库4具10万方储罐及陕西石油商业储备库储备库工程3具10万方储罐等项目成功应用。以此工法为基础的大型储罐防腐施工技术集成及应用获中国石油化学工业联合会2010科技进步三等奖；大型储罐综合建造技术获长庆油田公司2010年科技创新二等奖；该工法关键技术为基础的“大型储罐基础混凝土环梁柔性模板支护施工技术”正在申请国家新型实用专利。2 工法特点与传统的刚性定型板体系相比，大型储罐基础环梁柔性模板支护具有以下特点：2.1 柔性模板版面较大，施工拼缝相对较少
3、，工程造价低。2.2 柔性模板板材强度均一、版面弧度靠自然弯曲成型，整形容易，混凝土浇筑后模板自行胀满撑圆，采用自然弯曲钢筋内外弧定型，准确、美观，表面整体圆滑度效果好，圆弧面局部轴线偏差小。2.3 柔性模板重量轻，采用人工配合小型专用工具制作、组装，全站仪定位、控制，无需大型运输和吊装设备。拆装方便、施工效率高。2.4 柔性模板可与任一曲柱面紧密拟合，环向钢筋支撑不用预先加工弯曲即可与所安装的曲面拟合，只需将环向钢筋必须逐段张拉使其受力均匀以保环梁整体尺寸。3 适用范围该工法适用于储罐基础混凝土环梁及其他曲面柱状混凝土结构的模板支护。4 工艺原理利用柔性模板可弯曲成圆弧的特性在拟定位置上拼装
4、组合模板。按照已安装的定位钢筋，内外模板间设内支撑及板间拉杆保证钢筋砼结构的断面尺寸。在浇筑混凝土时，竹胶板柔性模板每个点上的法向应力相等，自身受力平衡，在混凝土侧压力的作用下，使本就属柔性的模板自行胀满撑圆。环梁竹胶板柔性模板体系总体结构为：高强度竹胶板拼装组合成形，等厚度方形楞木等距竖向排列加固模板，达到固定模板、增强模板竖向刚度目的；环状钢筋内撑外捆紧贴楞木，达到以自身承受环向拉应力来固定楞木不移位、不变形的目的；均布拉杆两端固定于环状钢筋，起到上下定位稳定钢筋圈、固定内外圈模板成整体目的；竖向等距分布立杆由拉杆固定并与内外侧支撑架杆连接，达到固定与联接多股环状钢筋成整体并将模板体系侧向
5、力传向地面。设置内外斜撑杆一方面起到微调模板就位的作用，另一方面，作为辅助的固定与支撑，对模板的稳定起着双保险的作用，共同组成了整套柔性模板体系。柔性模板体系的传力体系为：混凝土侧压力竹胶板竖向楞木支撑环向箍筋二层钢管式侧向支撑内外模间拉杆及斜杆地面支撑点。内外模间拉杆为定位并使内外模板支撑形成共同受力保证，支撑结构安全。在浇筑混凝土的时候，柔性竹胶板受力相当于桶板受力并因其柔性需保证在混凝土侧压力的作用下胀满撑圆并且径向变形不能显现局部凹凸变形，因此楞木间隔及钢筋等布置均应经校核计算确定。5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程图（见图5.1）：宽度调整、检测环梁主筋接头闭合半径、竖直
6、度调整、检测模板拆除、清理模板验交、混凝土浇筑模板闭合上紧内外斜撑杆丝杠安装斜撑杆张紧环圈钢筋、上紧蝶形卡模板预制模板设计穿对拉螺丝杆面板安装安装立杆安装内外环圈箍筋AC-16垫层铺筑，验收合格交付定位放线锚固内外定位钢筋钢筋骨架安装、验收合格交付设置内撑杆、垫块，钢筋根部吹扫图5.1 施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 模板设计以宁夏石油商业储备库工程10万方储罐基础环梁为例说明，10万方储罐基础环梁中心直径D=80m，周长 C=251.32m、宽0.6m、高2.0m（见图5.2.1），环梁基础垫层为AC-16沥青混凝土，环梁混凝土采用泵送浇筑，外加7%的HD-B1高效泵送剂，混凝土施
7、工坍落度控制为130-160mm。 图5.2.1-1 100000m3储罐环梁结构图1、柔性模板结构体系：（见图5.2.1-2）。1）面板：2400mm2100mm10mm高强度竹胶板拼装组合成形；等厚度方形楞木：210070mm50mm松木条等距竖向排列加固面板，达到固定模板、增强面板竖向刚度目的；2）环状箍筋：内撑外捆紧贴楞木，达到以自身承受环向拉应力来固定楞木不移位、不变形的目的；3）均布拉杆: 两端固定于环状钢筋，起到上下定位、稳定钢筋箍、固定内外圈模板成为整体的目的；4）立杆：每2根1组，竖向等距分布，由拉杆固定并与内外侧撑杆连接，达到固定与联接多股环状箍筋成为整体并将模板体系竖向力
8、传向地面；5）内外斜撑杆：一方面起到微调模板就位的作用，另一方面控制混凝土浇筑前内外模板间距以及内外圈模板的直立定位，确保模板在拉杆和钢筋箍的作用下不向内推移和倾覆。图5.2.1-2 柔性模板结构体系图2、传力体系混凝土侧压力竹胶板竖向楞木支撑环向箍筋 两侧钢管式侧向支撑内外模间拉杆及斜杆、地面支撑点。 3、受力验算受力图如图5.2.1-3所示,受力计算如下：1） 混凝土浇筑时模板所受的 侧向最大压应力值计算 图5.2.1-3 柔性模板体系受力图F1=0.22ct012V1/2 （5.2.1-1） 荷载组合：F= F1+ F2 （5.2.1-2） 式中 F1 新浇混凝土对模板的最大侧压力（kN
9、/m2）； F2 新倾倒混凝土时模板侧面冲击力，按浇筑工况选定。 c混凝土的重力密度（kN/m2）； t0新浇混凝土的初凝时间（h）,可按实测确定； V混凝土的浇筑速度（m/h） 1外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2； 2混凝土塌落度影响修正系数，当塌落度小于30mm时取0.85，5090mm时取1.0，110150mm取1.15。2）竹胶板强度及验算：竹胶板许用挠度不做装修取L/400,L为其跨度取楞木环向间距，按三跨梁计算。经校核抗弯强度及挠度符合要求。3）楞木挠度及强度验算类同竹胶板：本例经验算选楞木间距设置环向L=0.240m，纵向每间隔0.2m
10、设置环向钢筋箍固定，跨距取环向筋竖向间距0.2m，经校核楞木挠度及强度符合要求（强度验算见建筑工程大模板技术规程JGJ742003）。4）钢筋箍设置及强度验算：16钢筋箍内外均设置10圈，竖向间距20cm，水平向间距每0.7m，(由拉杆与立杆铰接固定间距)，其外圈受力相当于跨经0.7m曲梁，内圈受力相似于跨经0.7拱形梁，可按图示受力简化计算其拉力,经计算强度满足要求,因实际应用时难以张拉使其受拉故此处实际按结构要求16以保证模板径向尺寸（强度验算见建筑工程大模板技术规程JGJ742003）。4、材料选定1）面板：选用10mm厚高强度竹胶板加工，同一组模板选用同一材质规格、同一厚度的竹胶板。2
11、）竖向加固楞木：选用长2.1m(按高出环梁顶面0.1m下料)、截面尺寸70mm50mm的松木条，同一组模板所用楞木厚度必须一致。3）拉杆：采用12mm对拉螺杆、两端固定均采用蝶形钢管卡。4）内外环圈箍筋：模板内外环圈捆绑均采用直径不小于16螺纹钢筋，采取对焊或搭接焊连接成整体。5）支架杆件：模板支架立杆、斜撑杆均采用普通钢架杆制作。5.2.2 模板预制：制作图见图-5.2.2）1、面板采用10mm高强度竹胶板拼装，将每两块一组合，上幅竹胶板直接 图-5.2.2 模板制作图利用，下幅竹胶板根据环梁高度裁剪，模板横缝上粘贴接缝条，两块上下对接。 2、由11根楞木按等距竖向排列连接，用铁钉固定在竹胶
12、板面上，其中两侧两根在拼装模板时与相邻块竹胶板连接。楞木条起着加强模板刚度、连接模板的作用。木条厚度、间距必须一致，确保环墙圆度。 3、面板预制成型运至现场后进行清理及涂刷脱模剂，码放备用。技术要点：木条厚度、间距必须一致，确保环墙圆度。5.2.3 定位放线：定位放线图见图5.2.3；图5.2.3 定位放线图 (a) （b） 1、用全站仪放出环梁基础的中心点，并做中心点桩位保护。2、将全站仪架设在环梁基础的中心，通过测量视距放出环梁垫层基础开挖线。3、环梁垫层施工完成、验收合格交付后，放出钢筋骨架及模板定位线。通过测量视距在环梁垫层上用钢钉和油漆标出环梁面板及钢筋骨架内皮、外皮线，共标记出4个
13、同心圆线。4、根据钢筋骨架及模板外皮线按间隔1-1.2米弧长，用冲击电钻在环梁垫层上打孔， 将14mm钢筋锚入垫层150-250mm，外露100mm，作为环梁钢筋骨架的生根筋和模板的安装线（也可在基层施工时预埋）。 5、用12根48mm钢管，一块10mm厚的平整木板，在环梁中心点做一个平台，使平台与环梁顶标高一致,并在其上找出环梁基础中心点位置。用以控制和校核模板安装。技术要点：为确保模板及钢筋骨架的就位准确，确保环梁厚度及内外圈半径均符合规范要求，内圈外皮线半径采取宁小勿大的原则，确保不超出规范下限；外圈外皮线半径采取宁大勿小的原则，确保不超出规范上限。5.2.4 钢筋骨架安装（见图-5.2
14、.4）1、用钢管搭设钢筋安装支架，进行钢筋骨架的安装。2、环梁钢筋主筋接头采用机械连接，最后闭合封口时采用搭接焊。 图-5.2.4 钢筋骨架安装图3、环梁钢筋安装的同时搭设材料与人员进入的通道。 5.2.5 内撑杆及垫块设置 1、内撑杆采用12600圆钢，用扎丝固定在钢筋骨架上。竖向自上而下分别在2.0m、1.5m、1.0m和0.5m处4个高度上设置4圈，水平距离按0.6-0.7m控制。内撑杆的作用为控制混凝土浇筑前内外模板间距以及内外圈模板直立定位，确保模板在拉杆和钢筋圈的作用下不向内推移和倾覆。内撑杆下料长度必须准确，以确保环梁的宽度和圆度，两端应平整圆滑、不得带刺，以保护模板不被扎坏。 2、环梁竖向垫块采用外购成品或在现场提前预制，固定在主筋外侧。技术要点：内撑杆下料长度必须准确，以确保环梁的宽度和圆度，两端必须平整、不得带尖，以保护模板不被扎坏。5.2.6 面板安装1、清除钢筋骨架底面杂物。2、环梁钢筋骨架、内撑杆及垫块自检、报验。验收合格后，进行模板拼装。3、面板安装：内、外圈的面板安装在一点开始，分别同时向左右两侧延伸。板面
