預應力工藝提升鋼筋砼倒錐形水塔水柜工法

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1、適用范圍
    本工法適用于不同高度、不同類型倒錐形水塔水柜的就位安裝。
    2、工藝原理
先對水塔筒身的原國標圖集的基礎上進行修改，即把筒身從水柜去承環(huán)梁向上部分改成和下部一樣，并在筒頂上澆出一個突出筒身長度為200mm、厚度為150mm的一圈鋼筋砼挑板（挑板中留孔穿鋼絞線），以形成一個提升平臺。在施工完畢的水塔筒身平臺上安放一承壓鋼圈，鋼圈上安放錨具及穿心式千斤頂，鋼絞線穿過千斤頂及上下錨具并穿過水柜下環(huán)梁通過錨具固定，見后圖示。千斤頂加壓，活塞帶動錨具1向上頂升，此時錨具1鎖緊鋼絞線，錨具3松開，帶動水柜6向上提升。當千斤頂回油活塞向下時，錨具3鎖緊鋼絞線，錨具1松開，一同跟千斤頂活塞向下回落。這樣千斤不斷往復運動，使上下錨具交替打開、鎖緊網(wǎng)絞線，鋼絞線帶支水柜不斷上升直至完成全部提升工作。

    3、工藝流程
 安裝平臺上的承壓鋼圈，鋼圈上安錨環(huán)   →

    穿鋼絞線并隨即用夾片鎖緊鋼絞線，拉緊鋼絞線固定水柜下錨具  →

    安千斤頂，套千斤頂上錨具  →  安電動油泵與千斤頂接通油路

    接通電源并關閉油泵針形閥  →  液壓油泵試工作，檢查油泵是否正常

    油泵正式工作、千斤頂進油，千斤頂活塞頂升錨具帶動水柜上升  →

    行程結束，油泵回油，千斤頂活塞下降，下鎖具同時鎖緊鋼絞線

    千斤頂上錨具松開，并隨之下降  →  重復提升過程直至水柜到設計標高

    在千斤頂上部切斷鋼絞線，卸下千斤頂及上錨具、油泵  →

    水柜下支承環(huán)梁澆筑混凝土并達設計強度  →

    水柜下環(huán)梁上部切斷鋼絞線，卸下承壓鋼圈及錨具

    4、材料性能及機具配套
4.1水柜提升材料設備表如下：

表1    水柜提升材料設備表
名   稱 規(guī)格型號 數(shù)量 備    注
千斤頂 YC60A穿心液壓式 10臺 其中備用5臺
電動油泵 ZB4-500S 10臺 其中備用5臺
錨    具 QM15-4 20只 其中搭頂平臺10只，水柜下環(huán)梁處5只，其余備用5只
鋼 絞 線 Φ15  根據(jù)下文中公式計算而得
卷 揚 機 0.5T 1臺 主要用于提升和拆除作業(yè)時物件垂直運輸
塔頂承壓鋼圈 自制 1套 采用10~12mm鋼板焊成寬200mm、高250mm圓形工字鋼架

    4.2鋼絞線：所用鋼絞線必須符合GB/T5224-95規(guī)范Φj15，其公稱截面積為139mm2，，強度級別為1570N/mm2，1根鋼絞線允許抗拉力為140KN，所需根數(shù)：
N = P/140×K，其中P = （P1+P2+P3）?β,式中提升均載系數(shù),取P2為水柜內(nèi)外粉刷層重,P3為施工荷載, β為提升均載系數(shù),取值為1.15，a為提升動力系數(shù)，取值為1.3。K為安全系數(shù)，取值為8。一般200T以下的水柜采用4股Φj15鋼絞線編成一個提升組。
    鋼絞線下料長度L =L1+L2+L3+L4+L5，式中L1為筒身平臺標高到水柜下環(huán)梁底標高，L2為水柜下環(huán)梁吊點處錨墊板厚+錨板厚，L3為水塔平臺下鋼環(huán)梁高+錨板厚，L4為千斤頂長度+千斤頂錨板厚，L5為端預留長度，每端計200mm。
    4.3水柜下環(huán)梁錨具：采用QM15 - 4型錨具。
    4.4水塔頂承壓鋼圈及錨具：水塔為保持平臺均勻受力，在平臺上設置一承壓鋼圈，鋼圈采用鋼板焊接制作而成，鋼圈寬為200mm，高為250mm，采用10~12mm厚鋼板焊成圓形工字鋼架。水荷塔頂承壓鋼圈上的錨具采用QM15-4型錨具。
    4.5千斤頂：采用YC60A穿心工液壓千斤頂，額定壓力40MPa，張拉力600KN，張拉行程200mm，穿心孔直徑為55mm。
    4.6電動油泵：每個千斤頂配一臺ZB4-500S電動油泵，額定壓力為50MPa，大于YC60A千斤頂?shù)念~定壓力。
    5、施工要點
    5.1水柜提升前應完成的工作：
    5.1.1塔身、水柜混凝土強度等符合設計要求。
    5.1.2筒身平臺上等距離預留5個Φ80孔洞，其位置與水柜下梁預埋Φ50鋼管相對應，平臺孔、預埋鋼管和錨墊板3孔應在同一中心垂線上。
    5.1.3平臺用1:2水泥砂漿抹平，四周安鋼欄桿，筒身內(nèi)設爬，平臺中間滿鋪不小于30mm厚的木板。
    5.1.4塔身四周彈出4~6條標高線，并用紅漆標出明顯標高尺寸，以便提升時隨時觀察水柜的水平度。
    5.2構造要求
5.2.1提升吊點數(shù)確定
    該方法千斤頂用量少，為避免因某一提升設備發(fā)生故障而更換時，該吊占失去作用而造成水柜在空中失控，確定吊點數(shù)為5點。若吊點及使用設備過多，提升過程中很難保證同步上升。
5.2.2水柜下環(huán)梁吊點構造
    水柜下環(huán)梁受5個較大的集中荷載作用，故先對吊點處的環(huán)梁截面進行抗剪驗算，根據(jù)驗算結果在吊點處增加抗剪鋼筋。為使吊點外混凝土受力均勻，該處增加一塊與下環(huán)梁中預埋Φ50鋼管相焊接的承壓鋼板。
5.2.3水柜下環(huán)梁吊點錨墊板構造
吊點和鋼絞線總根數(shù)確定后，即可確定每個吊點的鋼絞線根數(shù)。選用QM15-4錨具，該錨具用于預應力結構時由錨墊板和錨板配套；但用于提升系統(tǒng)及水柜下環(huán)梁時無法埋設錨墊板，故制作一方形鐵盒式錨墊板，以解決此矛盾。該錨墊板（即承壓墊）可預先焊在水柜下環(huán)梁下的承壓鋼墊板上。
    5.2.4水塔筒頂平臺的構造要求
    水塔筒身平臺的標高一般比水柜上環(huán)梁標高低700mm左右，即提升過程中水柜的上環(huán)梁通過水塔筒身平臺。在修改筒身平臺設計時，應使平臺外徑和上環(huán)梁內(nèi)徑間保持100mm的空隙。
    5.3操作注意事項
    5.3.1承壓鋼圈時須注意接觸面嚴密，高低不平處須用鐵片墊平。
    5.3.2鋼絞線切斷處須用鐵絲扎緊，穿線時應從塔身平臺上緩慢下穿。
    5.3.3水柜下環(huán)梁的吊點錨具鎖緊前，每根鋼絞線應基本拉緊到同一程度，夾片完全夾緊。
    5.3.4平臺上液壓系統(tǒng)安裝完畢后應進行試運轉，先充油排氣，然后加壓至12N/mm2，每次持壓5min，重復3次后檢查各密封處是否滲漏，待各部工作正常后接通千斤通。
    5.3.5提升時發(fā)現(xiàn)千斤頂不同步或鋼絞線有松動時應及時調整進油量控制千斤頂升差。
    5.3.6第一次提升時，以水柜離支點50mm時停止12h，以觀察此階段是否有異常現(xiàn)象。
    5.3.7提升過程中，須隨時察看水柜的水平度，發(fā)現(xiàn)不平隨即調平。提升結束后應檢查各錨固牢靠，如有問題應及時錨緊。并用木楔把水柜下環(huán)梁與筒身之間空隙楔緊，水柜上環(huán)梁用鋼支撐固定。
    5.3.8為使5臺油泵同步工作，每個千斤頂旁固定一根標尺，在千斤頂活塞頂上設一指針對準標尺?；钊蛏享斏龝r指針隨時指出提升高度，5根指針高差相差達10mm時，應隨時調節(jié)千斤頂進油量，以控制千斤頂行走速度?；钊刂菩谐谈叨劝惭b一限位開關，與高壓油泵電源開關連接，當千斤頂活塞行至規(guī)定高度時，電源自動切斷，停止供油，活塞停止工作，使5個千斤保持同步工作。
    6、質量標準
    要求水柜安裝就位后水柜下環(huán)梁底標高與設計標高誤差控制在20mm內(nèi)，水柜中心線重合誤差≤15mm，水柜無傾斜、無變形、無裂縫。
    7、勞動組織
    采用本工法進行水柜的提升，要求操作人員應熟悉預應力張拉工藝和施工方法，一個提升班組一般配備5人，其中3人在塔頂作業(yè)，1人在地面警戒指揮，還有1名電工配合進行。
    8、施工進度
    采用本工法進行水塔的提升，一般用時5d，其中提升設備組裝1d，水柜提升2d，水柜就位固定、拆除提升設備1d。
    9、安全措施
    9.1穿、拆鋼絞線時，鋼絞線頭必須固定在平臺上，以防鋼絞線下落傷人。
    9.2水柜四周10m范圍內(nèi)為安全區(qū)，提升時禁止入內(nèi)。
    9.3提升結束后，支承環(huán)梁未達強度前不準觸動錨具。
    9.4風力大于6級時停止提升工作。
    9.5提升前在塔頂用鋼管搭設防護圍欄，鋼管通過焊接固定于塔頂承壓鋼圈上，圍欄高度不小于2m，立面張設細眼安全網(wǎng)，安全網(wǎng)內(nèi)彩條布封閉（留一300?00探望孔），以防風防雨；塔頂承壓鋼圈上就滿鋪厚度不小于30mm的木板（板上留400?00上人孔，上人孔在作業(yè)時蓋板封閉）。
    9.6在提升作業(yè)包括拆除提升設備時，不得向外亂拋物件，以防墜物傷人，各作業(yè)人員的工具要放置穩(wěn)妥，如有物需要傳到地面，需用吊繩或卷揚機吊下。
    9.7垂直運輸所用的塔頂掛葫蘆支架不得支承于提升所用的承壓鋼圈上，該支架應通過在塔頂砼結構中預埋的短鋼管單獨搭設。
    9.8水柜提升就位后要盡快進行固定，托底鋼牛腿事先拼制成型，待水柜達設計標高后將牛腿與水塔筒身內(nèi)的預埋件固定，同時從地面向上搭設腳手架，以便水柜底環(huán)托梁的施工順利開展。