摘要：22m大直径筒仓冬季滑模施工技术探索
【关键词】超低温,大直径筒仓,滑模施工
一、工程概述
陕煤集团张家峁煤矿位于陕西省神木县境内，我公司承担了该矿三个原煤仓的施工任务，该仓为钢筋混凝土圆筒结构，内径22米，壁厚320mm，筒壁高度从+0.85m～+46.5m,采用锥壳封顶，上部两层框架结构。原煤仓处于该矿建设施的关键线路，工期紧迫，要求2007年9月16 日开工，2008年4月30日竣工。
二、 总体施工方案的确定
根据工程结构特点，基础部分采用常规小钢模施工，筒壁部分主要为圆形竖向结构，非常适合滑模施工，根据我公司施工经验，采用单平台液压滑模系统。
由于拟滑模施工时间在2007年12月1日至2007年12月20日，已经进入冬季施工，根据当地气象资料，这段时间的日平均气温为-5OC，最低气温-14OC，最高气温5OC。由此可见在此超低温条件下要顺利进行滑模施工，混凝土的施工是滑模施工成功与否的关键。本文着重就超低温条件下滑模混凝土施工进行介绍，模具设计、钢筋施工与常规施工差别不大，本文不再赘述。
三、 施工技术要点
(一)、冬季滑模施工对混凝土的要求：
根据《建筑工程冬期施工规程》的要求，普通混凝土采用普通水泥配制时，其受冻临界强度因为设计的混凝土强度标准值的30%，本工程混凝土设计标准值为C30，因此混凝土受冻临界值为9Mpa。为使混凝土在滑模过程中不被拉裂，出模后又不致因为混凝土强度太低，而出现侧向变形影响混凝土强度，《滑动模板工程技术规范》要求混凝土出模强度应在0.2~0.4Mpa之间。由于本液压滑模系统为单层平台，质量较小，且筒壁完全为竖向结构，因此不必考虑由于支承杆在混凝土内部失稳对滑升速度的限制，即不考虑出模混凝土达到2.5Mpa所需时间的限制。
(二)、根据现场实际施工条件(考虑最小经济投入)采取措施，通过砼热工计算，试确定砼成型后强度是否满足设计要求及《建筑工程冬期施工规程》要求。
1、砼原材料控制
水泥库砖砌封闭式库房，库内设火炉;砂、石均搭设临时封闭暖棚，生火炉保温。严格控制暖棚内温度，水泥库内温度控制在15 OC以上;砂、石及外加剂暖棚内温度控制在10 OC以上。
热工计算：
T0=[0.9(mceTce+msaTsa+mgTg)+4.2Tw(mw-wsamsa-wgmg)+c1(wsamsaTsa+wgmgTg)-c2(wsamsa+wgmg)]÷[4.2 mw+0.9(mce+msa+mg)]
T0------砼拌合物温度(OC);
mw、mce、msa、mg ------水、水泥、砂、石的用量(kg);
Tw、Tce、Tsa、Tg ------水、水泥、砂、石的温度(OC);
wsa、wg------砂、石的含水率(%);
c1、c2------水的比热容[kJ/kg•K]及冰的溶解热(kJ/kg)。
T0=[0.9(350×15+621×10+1080×10)+4.2×70(175-0.10×621-0.02×1080)+4.2(0.10×621×10+0.02×1080×10)]÷[4.2× 175+0.9(350+621+1080)]=19.52 OC
2、砼搅拌及运输的控制
砼搅拌站、砼输送泵相连布置，搭成封闭操作间，内部生炉火，室温控制在3 OC以上。砼输送泵管裹一层塑料薄膜，一层棉毡，最外裹一层棉被，有效的减少了热量损失。
热工计算：
砼拌合物的出机温度：T1= T0-0.16(T0- Ti)
T1砼拌合物的出机温度(OC);
Ti------搅拌机棚内温度(OC)。
T1= 19.52-0.16(19.52- 3)=16.88 OC
砼拌合物的入模温度：T2= T1-(att+0.032n)(T1- Ta)
T2------砼拌合物的入模温度;
tt------砼拌合物自运输到浇筑时的时间;
n------砼拌合物转运次数;
Ta------砼拌合物运输时的环境温度(操作平台温度);
a------温度损失系数(h–1)：砼泵管封闭运输a=0.1。
T2= 16.88-(0.1×0.2+0.032×1)[16.88- (-14)]=15.27 OC
3、砼入模后养护阶段的控制
混凝土浇灌成型后采用综合蓄热法养护：
1)入模温度控制在10 ºC以上。
2)模板保温：滑模模板组装采用55系列组合钢模板2012型。钢模板区格间填以50㎜厚聚苯乙烯板(聚苯板预先用界面剂调制的水泥浆覆裹，以防施工时火星溅入着火)。
3)内侧混凝土保温：仓内保温设置8个汽油桶自制火炉，根据现场实际情况均匀分布。专设四名工人进行填煤生火，保证仓内温度大于5 ºC。
沿内平台斜拉杆满铺双层防水雨布，与斜拉杆绑扎牢靠。减少仓下炉火热量的散出，有效利用火炉燃煤所发出的热量。门窗洞口及时封闭。
4)外侧混凝土保温：将原设计1.2米高外平台栏杆改为1.5米高，双层防水布由外平台栏杆下挂兜至吊栏下部，尼龙绳绑扎牢靠。防止出模砼遇风受冷空气侵袭表面受冻。要求混凝土出模后强度应控制在0.2—0.4Mpa，使混凝土不被拉裂且便于抹灰修复，这段混凝土必须尽快提高强度，以保证模具系统的施工安全，且为混凝土尽快达到临界受冻强度创造条件，为此，平台下部每对应一“开”字架设置一1000瓦碘钨灯管，使此段混凝土的环境温度提高到3 ºC以上。
考虑到砼滑模施工速度较快，外筒壁吊架下砼还不能达到临界受冻强度便已暴露，因此外吊栏靠近筒壁侧，下挂8.0米长双层防水保温布，进行保温防冻，该布靠混凝土内侧用防水彩条布外覆50厚聚苯板(聚苯板预先用界面剂调制的水泥浆覆裹，以防施工时火星溅入着火)，用铁线下坠防止被风吹起。施工进度预计2.5m/d，该段防水保温布可以保证砼出模3天免受风袭。模拟同条件下砼试块养护后，实测3d强度为10 Mpa，达到保证了混凝土养护需要的湿度和温度，保证混凝土的出模强度达到受冻临界强度以上。使混凝土质量及施工安全得以保证。
热工计算：
砼成型完成时的温度T3=(CCmcT2+CfmfTf+CsmsTs)÷(Ccmc+Cfmf+Csms)
T3------考虑模板、钢筋吸热影响，砼成型完成时的温度;
Cc、Cf、Cs------砼、模板、钢筋的比热容[kJ/kg•K];
Cc——1 kJ/(kg•K);
Cs——0.48kJ/(kg•K);
mc------每立方米砼重量(kg);
mf、ms------与每立方米砼相接触的模板、钢筋重量(kg);
Tf、Ts------模板、钢筋的温度，未预热可取当时的环境温度。
T3=[1×2400×15.27 +0.48×160×(-14)]÷(1×2400 +0.48×160)
=14.3 OC
采用普通硅酸盐42.5R型水泥拌制砼，筒壁厚320㎜，砼浇筑后温度为14.3 OC，养护期间室外平均气温为-5 OC，试计算：砼温度降至0 OC时，砼强度达到30%的设计强度所需保温材料及措施(9 Mpa——抗冻临界强度值)。
计算结构件表面系数：M=A/V
M=(1.2+0.32)×2÷(1.2×0.32)=7.92
查表，知K=1.8W/(m2·K)，由K=1.8W/(m2·K)知冷却时间为4d，(同比试验3d达到抗冻临界强度值多1d)平均温度为7 OC。
根据K值及各种材料保温的传热系数中选用：“钢模板，区格间填以聚苯乙烯板50㎜厚，外包防水雨布两层，内衬50㎜厚聚苯乙烯板一层”。即能满足热工理论计算要求，另对构件跟部进行碘钨灯加热，延长冷却时间，相应减小K值，大大提高了砼结构冬季施工安全系数。
经上述具体施工措施和混凝土热工计算得出以下控制参数，即能满足本工程冬季超低温滑模砼施工质量：
粗、细料温度水泥温度搅拌站暖棚内温度砼出机温度砼入模温度砼出模环境温度搅拌用水温度
≥10 OC≥15 OC≥3 OC≥16.88OC≥15.27 OC>0 OC≥70OC<80 OC
理论参数表：
总结：现场施工组织得当，措施可行，得到监理单位、甲方单位的支持和认同，历时18天(提前2天)，完成该大直径煤仓冬季超低温滑模施工。在施工安全、质量及进度方面均得到有效保证，为整个矿区顺利投产整体的目标实现奠定了坚实基础。
参考文献：
1. 《液压滑动模板施工技术规范GBJ113-87》，中国建筑工业出版社，1991
2. 《建筑工程冬季施工规程JGJ104-97》，中国建筑工业出版社，1998
3. 《建筑施工手册(第四版)》，中国建筑工业出版社，2003
4. 《混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002》，中国建筑工业出版社，2002
