工業(yè)儲罐大型球面薄殼基礎(chǔ)施工技術(shù)

唐文禮

（攀鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司，四川 攀枝花 617000）

工業(yè)儲罐大型球面薄殼混凝土及表面瀝青混凝土基礎(chǔ)具有穩(wěn)定性好、可靠性高、適應(yīng)性強、承重能力大等優(yōu)點，廣泛用于選礦、冶金、建筑及化工等煤氣柜罐體、液化氣罐體等基礎(chǔ)。國內(nèi)針對工業(yè)儲罐大型球面薄殼混凝土及表面瀝青混凝土基礎(chǔ)施工方法不多，施工過程中球面弧度控制困難，表面易出現(xiàn)凹凸不平等系列質(zhì)量問題，如何有效地控制保證球面弧度等各項參數(shù)指標(biāo)是施工工藝技術(shù)難題。2018年5月，攀鋼工程技術(shù)有限公司采用“工業(yè)儲罐大型球面薄殼基礎(chǔ)施工技術(shù)”，成功地解決了“攀鋼釩能源動力分公司新建煤氣柜工程轉(zhuǎn)爐煤氣柜（8萬m3）”球面薄殼基礎(chǔ)圓弧度難以控制、混凝土流動性大、表面質(zhì)量差、工期效率低等難題，工程質(zhì)量優(yōu)良（基礎(chǔ)直徑φ=58m，基礎(chǔ)面為球形，球型弧度R=147.85m，圓拱頂面至基礎(chǔ)面高2.25m，基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號C25，基礎(chǔ)球形拱面混凝土底板厚度為0.2m，基礎(chǔ)球面鋪設(shè)0.05m厚瀝青混凝土）。

1 工業(yè)儲罐大型球面薄殼基礎(chǔ)施工技術(shù)特點

（1）球面薄殼基礎(chǔ)弧度通過在合適間距呈梅花形均勻焊設(shè)多根立筋，運用高程行控制。

（2）采用鐵絲網(wǎng)按球面頂點一定間距雙層鋼筋之間梯形狀設(shè)置控制混凝土的流動距離。

（3）根據(jù)球面弧度制作模具，控制弧度的精度。

（4）在成型后的混凝土球面上做餅，餅與餅連接成網(wǎng)帶有效地控制表面瀝青混凝土的圓弧精度。

（5）采用攤鋪機(jī)、壓路機(jī)及人工配合完成表面瀝青混凝土基礎(chǔ)的施工。

2 工業(yè)儲罐大型球面薄殼基礎(chǔ)施工技術(shù)工藝流程及操作要點

2.1 施工工藝流程

基礎(chǔ)復(fù)測→基礎(chǔ)碾壓→鋼筋的安裝→梯形網(wǎng)片布設(shè)安裝→球面高程的控制→球面混凝土的澆筑→混凝土的養(yǎng)護(hù)→基礎(chǔ)復(fù)測做餅并形成網(wǎng)帶→瀝青混凝土的攤鋪、碾壓

2.2 操作要點

（1）基礎(chǔ)復(fù)測。①使用全站儀、激光經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀對建設(shè)地點進(jìn)行測量定位，并進(jìn)行軸線投測、放線和標(biāo)高的投測；②使用全站儀對建設(shè)單位提供的坐標(biāo)點進(jìn)行校測，布設(shè)閉合導(dǎo)線，將坐標(biāo)及方位傳遞于場內(nèi)平差后，作為定位依據(jù)；使用激光經(jīng)緯儀，由圓心向各處的控制點進(jìn)行投射，并引至結(jié)構(gòu)面上，放線應(yīng)在結(jié)構(gòu)平面上校核并投測軸線；③用水準(zhǔn)儀利用中心控制點進(jìn)行標(biāo)高的投測，直接投測到要求的位置。

（2）基礎(chǔ)碾壓。測量高程控制點，在成型的地基上鋪設(shè)墊層并壓實，采用壓路機(jī)按200mm厚分層碾壓，壓路機(jī)碾壓不到的地方用打夯機(jī)夯實或平板式振動器振搗密實，在成型好的球面基礎(chǔ)上分層壓實,詳見圖1所示。

圖1 工業(yè)儲罐大型球面薄殼分層碾壓夯實示意圖

（3）鋼筋制安。按球面形狀在混凝土墊層上分段制作球面拱板鋼筋，定位水平筋和扇形鋼筋綁扎牢固，為防止?jié)仓炷凉こ讨袖摻钫w偏移，在其底邊四周按1m間隔焊撐片和墊層支撐鋼筋；根據(jù)定位軸線，在墊層上彈出模板線，模板采用定型鋼模板，接縫處用膠帶封閉。

（4）球面梯形網(wǎng)片布設(shè)?？刂票せA(chǔ)球面的高程及混凝土的流動性是關(guān)鍵。在墊層上均布立筋，立筋上用油漆標(biāo)注，設(shè)置立筋可按每5根立筋構(gòu)成一個正五邊形的方式布設(shè)，或者是安裝從球面中心頂點向四周呈放射狀的形式布設(shè)，布設(shè)時需保證徑向每隔1m設(shè)置一圈層立筋，每一圈層上的立筋的間隔也可為1m。1m的間隔主要是便于工人后續(xù)采用弧形模具校準(zhǔn)球面圓弧度?；炷恋牧鲃有圆扇【W(wǎng)片在上下雙層鋼筋之間按1m梯形狀設(shè)置5m網(wǎng)眼鐵絲網(wǎng)片加以控制，詳見圖2所示。

（5）球面高程的控制。鋼筋安裝綁扎完成后在墊層上每隔1m呈梅花形設(shè)置立筋，在立筋上用油漆標(biāo)注該點球面混凝土澆筑標(biāo)高控制點，詳見圖3所示。

圖2 梯形網(wǎng)片布設(shè)安裝示意圖 圖3 混凝土澆筑標(biāo)高控制點示意圖

（6）球面混凝土澆筑。①為保證基礎(chǔ)混凝土成型質(zhì)量，整個球面板混凝土由低向高處的順序按梯形一次澆筑成型；為控制混凝土的流淌性，調(diào)整混凝土的塌落度為70～90mm；澆筑期間以標(biāo)高緩緩控制球面弧度對混凝土進(jìn)行振搗密實并根據(jù)設(shè)計圖紙粗找弧度，對照立筋上的標(biāo)注采用木搓板拍壓找平密實，然后通過設(shè)計制作的分段弧形模具來校準(zhǔn)球面圓弧度。②球面控制重點是弧度，為了配合各段弧度控制，在混凝土澆筑時，按照從下部四周往中心按梯形狀遞進(jìn)的方式進(jìn)行澆筑，每一圈層的徑向?qū)捙c兩相鄰立筋圈層的間距相同；按照兩相鄰立筋圈層的間距和弧度分段進(jìn)行模具設(shè)計制作，做到分段混凝土澆筑，分段控制球面弧度。

（7）混凝土的養(yǎng)護(hù)。澆注期間做好混凝土的保濕養(yǎng)護(hù)，混凝土拍實搓平后鋪設(shè)塑料薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保持薄膜內(nèi)有凝結(jié)水。

（8）基礎(chǔ)復(fù)測做餅并形成網(wǎng)帶。基礎(chǔ)直徑58m，面積較大，為解決球面最后一道工序圓弧坡度控制的技術(shù)難題，在瀝清混凝土施工前采取在混凝土球面弧度按1m間距布置采用瀝青混凝土做餅，將餅縱橫連成網(wǎng)帶狀確保工業(yè)儲罐大型球面薄殼基礎(chǔ)的弧度。

（9）瀝青混凝土鋪設(shè)。①通過連接成的網(wǎng)帶利用瀝青攤鋪機(jī)、壓路機(jī)及人工配合在相鄰網(wǎng)帶之間滾壓鋪設(shè)瀝青混凝土。由于混凝土層已經(jīng)對球面拱板的球面度做了精確的控制，因此只需控制要瀝青混凝土的厚度即可保證最終球面拱板的表面質(zhì)量，通過做餅再將餅連成帶狀，壓路機(jī)的輥筒在帶狀上輥壓，使瀝青混凝土填滿筋之間的空間即可得到圓弧度的球面；②為了提高做餅的效率和提高安裝精度，在特定位置立筋上安裝圓形模具，然后在圓形模具內(nèi)填充瀝青混凝土，做餅時根據(jù)餅所連成的相鄰筋之間的間距不大于壓路機(jī)輥筒長度選擇立筋；③通過在墊層上布設(shè)多根立筋，在立筋上設(shè)置標(biāo)高控制點來保證在混凝土澆筑過程中對球面拱板各處標(biāo)高的精確，并用分段弧形模具來校準(zhǔn)球面圓弧度，隨后利用立筋的高度來做餅、抽筋，保證瀝青混凝土鋪設(shè)的圓弧坡度及平整度。

3 技術(shù)創(chuàng)新點

（1）在完成鋼筋安裝綁扎后在墊層上每隔1m呈梅花形設(shè)置立筋，在立筋上用油漆標(biāo)注該點球面混凝土澆筑標(biāo)高控制點，然后進(jìn)行混凝土澆筑。

（2）在球面200mm厚鋼筋混凝土上下雙層鋼筋之間，按1m階梯形設(shè)置5mm網(wǎng)眼的鐵絲網(wǎng)片，作為控制混凝土流淌攔網(wǎng)。

（3）按照兩相鄰立筋圈層的間距和弧度設(shè)計分段弧形模具,保證混凝土分段澆筑、分段控制球面弧度。

（4）在球面混凝土上按設(shè)計弧度做餅，再把餅連成帶狀，用瀝青混凝土填滿筋之間的空間，以保證最終瀝青混凝土的成型弧度。

4 實施效果

“工業(yè)儲罐大型球面薄殼基礎(chǔ)施工技術(shù)”分別于2018年3月、2018年5月在“攀鋼高爐渣提鈦產(chǎn)業(yè)化示范項目-高溫碳化工程（2萬m3煤氣柜）”和“攀鋼釩能源動力分公司轉(zhuǎn)爐煤氣柜工程（8萬m3）”球面薄殼基礎(chǔ)施工中得到了成功應(yīng)用，兩個工程的工期分別縮短了5天、9天，工程質(zhì)量優(yōu)良，取得了良好的效果。該施工技術(shù)操作安全、質(zhì)量可靠、效率高。2018年，“大型圓形球面拱板混凝土及表面瀝青混凝土基礎(chǔ)施工方法”申請了發(fā)明專利和省級工法。