100 m倒锥形水塔的机械施工技术
江苏省建筑科学研究院有限公司 李 明 李 骏
[摘要] 在施工倒锥形水塔时，先使用4台电动葫芦提升支筒浇注钢模板、施工脚手架，支筒浇注完成后，再在支筒顶部安装起吊支架，并用12台电动葫芦分数次提升水箱到其安装高度，是一种安全、简便、经济的机械化施工方法。
[关键词] 水塔 支筒 水箱 电动葫芦 提升
3
1 概述
100m3 倒锥形水塔为常规民用高耸建筑物，其构造见图1。支筒为现浇钢筋混凝土结构
件，外径2.4m，壁厚0.18m, 总高25m， 水箱支承面标高24m；水箱为倒锥形薄壁钢筋混凝土结构件, 其最大直径9.2m，总高5.4m，底部支承圈梁高0.5m、宽0.3m，总重约41t。以往施工水塔时采用穿心液压千斤顶机群提升支筒钢模板及作业平台至浇注封顶，再用千斤顶机群提升水箱到安装高度。因液压系统机群的同步性稍差，提升水箱时可能有部分千斤顶不承载，故须使用多达20～30台千斤顶施工，浇注支筒时在混凝土结构中预埋大量材料，且提升中用于承载的钢绞线穿过千斤顶一定长度后应剪除并报废，因此该工艺复杂、耗材，施工成本较高。采用电动环链葫芦提升施工技术，在水塔支筒浇筑过程中使用4台电动葫芦提升内、外钢模板及环形施工脚手架，封顶后在支筒顶部安装环形起吊支架与12台5t电动葫芦，采用12组多节吊杆同步起吊水箱，每提升5m拆除1节吊杆，4～5个周期即可将水箱提升到位。下文详细介绍采用电动葫芦配合施工的工艺。
2 浇筑支筒
2．1 施工前准备施工机具与材料，见表1。
2．2 浇筑支筒基础与施工物料提升机基础，两个基础中心距4m。 2．3 扎支筒钢筋，预埋穿墙螺栓孔。
2．4 如图2，沿支筒外墙搭设4机位5步八边形双排整体脚手架，步距2m, 总高10m， 排距0.8m, 距墙0.4 m，用于外墙模板搭设、拆除施工；脚手架机位上方搭设水平十字横梁,倒挂4步内脚手架，步距1.8m，总高7.2m，用于内墙模板搭设、拆除施工。脚手架下部装有4副顶墙滚轮，轮缘距墙10mm，可保持架体与墙面的距离。内、外脚手架总重约为4.6t。 2．5 安装附着装置、调试电动葫芦机群。
2．6 扎钢筋后预埋支桶内部钢梯的预埋铁件，组装并找正2片1.2m高的内、外支筒定型钢模板，浇筑砼。
2．7 提升工况中脚手架、模板的计算总载荷为5.3 t，，4台电动葫芦总起重能力为20t，每机位载荷Q0 = 1.54t。提升操作工艺流程见图3，每浇筑3次提升脚手架1次，每次提升3.6m。
2．8 在支筒浇筑期间，在支筒内部自下而上逐组安装预制钢楼梯及钢平台，作为施工间人员通道；安装施工物料提升机，每隔9m在支筒上附着一次。
图1 (a) 100m倒锥形水塔构造图
3
图1（b）水箱构造及起吊预埋件
图2 支筒浇注施工脚手架结构图
2．9 脚手架提升3次后，架底已腾空3.6m，可在支筒外围预制水箱。如图1(b)，在水箱支承圈梁上平面预埋12根起吊螺杆，在水箱支承圈梁下平面预埋12件角钢。起吊螺杆与角钢的位置与支筒顶部支腿位置错位15。
2． 10 脚手架、模板提升5次后支筒封顶，将脚手架拉结固定在支筒上。 2．11 在支筒顶部浇筑6根混凝土支腿，预埋铁件。
2．12 拆除2步脚手架，留下3步脚手架用于水箱提升施工防护。
o
3 提升水箱
3．1 如图4，在支筒顶部的混凝土支腿顶部安装环形起吊支架的支腿、环形梁、腹杆，再安装电动葫芦、电气控制柜、电缆。在水箱顶部人孔内壁上安装4根顶墙滑轨，调整筒体四向间隙均为5mm。
3．2 装配12组起吊钢筋，每组由4根长5m的钢筋与1根长0.4m的短杆用螺 纹接头连接成。起吊钢筋下端与水箱圈梁起吊预埋件连接，上端挂在电动葫芦吊钩上。 3．3 在水箱砼达80%强度时拆除模板。在水箱外侧粉刷涂料。
3．4 安装电动葫芦机位载荷预警系统，报警上、下限载荷标定为5t、1t。 3．5 调节电动葫芦机群均匀承力。 3．6 提升与安装
3．7．1 用中央控制台操纵电动葫芦机群同步提升水箱5m。
3．7．2 如图5（a），在①号、⑦号机位水箱与支筒之间安装斜铁，用调节螺栓拉紧斜铁。下放①号、⑦号电动葫芦吊钩，使二机位的载荷通过斜铁传至支筒。
3．7．3 卸去①号、⑦号起吊钢筋第二节并组装连接。下放①号、⑦号电动葫芦吊钩，吊住起吊钢筋上短节并使葫芦承力。
3．7．4 如图5（b），松开斜铁调节螺栓，向下敲松斜铁，将其沿支筒外壁水平移动至②号、⑧号机位处，重复以上步骤至12根起吊钢筋均卸去1节。
3．7．5 重复3.6～３.7步骤至水箱顶面起吊到15m时,拆除电动葫芦、附着装置、脚手架。 3． 7．6 继续起吊水箱，直至水箱下圈梁底部高出支筒支承平面0.8m。 3．8 浇筑水箱砼支承圈梁。
3．9 操纵中央控制台使电动葫芦同步下放水箱至砼支承圈梁上，找平找正并固定。填补水箱与支筒之间的缝隙，对水箱内部进行防水处理。
3．10 在支筒外围搭设环形脚手架，粉刷支筒外壁。粉刷完毕拆除脚手架。 4 结束语
本水塔机械施工中采用了附着升降脚手架的机具提升支筒钢模板与重达41t的水箱，扩展了附着升降脚手架机具的应用途径，具有经济、方便、安全的特点，是高耸建筑物机械化施工的一种新工艺。
图3 支筒浇注施工工艺流程
图4 水箱起吊支架结构及安装位置
图5 水箱起吊工艺流程
100 m倒锥形水塔的机械施工技术
江苏省建筑科学研究院有限公司 李 明 李 骏
[摘要] 在施工倒锥形水塔时，先使用4台电动葫芦提升支筒浇注钢模板、施工脚手架，支筒浇注完成后，再在支筒顶部安装起吊支架，并用12台电动葫芦分数次提升水箱到其安装高度，是一种安全、简便、经济的机械化施工方法。
[关键词] 水塔 支筒 水箱 电动葫芦 提升
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1 概述
100m3 倒锥形水塔为常规民用高耸建筑物，其构造见图1。支筒为现浇钢筋混凝土结构
件，外径2.4m，壁厚0.18m, 总高25m， 水箱支承面标高24m；水箱为倒锥形薄壁钢筋混凝土结构件, 其最大直径9.2m，总高5.4m，底部支承圈梁高0.5m、宽0.3m，总重约41t。以往施工水塔时采用穿心液压千斤顶机群提升支筒钢模板及作业平台至浇注封顶，再用千斤顶机群提升水箱到安装高度。因液压系统机群的同步性稍差，提升水箱时可能有部分千斤顶不承载，故须使用多达20～30台千斤顶施工，浇注支筒时在混凝土结构中预埋大量材料，且提升中用于承载的钢绞线穿过千斤顶一定长度后应剪除并报废，因此该工艺复杂、耗材，施工成本较高。采用电动环链葫芦提升施工技术，在水塔支筒浇筑过程中使用4台电动葫芦提升内、外钢模板及环形施工脚手架，封顶后在支筒顶部安装环形起吊支架与12台5t电动葫芦，采用12组多节吊杆同步起吊水箱，每提升5m拆除1节吊杆，4～5个周期即可将水箱提升到位。下文详细介绍采用电动葫芦配合施工的工艺。
2 浇筑支筒
2．1 施工前准备施工机具与材料，见表1。
2．2 浇筑支筒基础与施工物料提升机基础，两个基础中心距4m。 2．3 扎支筒钢筋，预埋穿墙螺栓孔。
2．4 如图2，沿支筒外墙搭设4机位5步八边形双排整体脚手架，步距2m, 总高10m， 排距0.8m, 距墙0.4 m，用于外墙模板搭设、拆除施工；脚手架机位上方搭设水平十字横梁,倒挂4步内脚手架，步距1.8m，总高7.2m，用于内墙模板搭设、拆除施工。脚手架下部装有4副顶墙滚轮，轮缘距墙10mm，可保持架体与墙面的距离。内、外脚手架总重约为4.6t。 2．5 安装附着装置、调试电动葫芦机群。
2．6 扎钢筋后预埋支桶内部钢梯的预埋铁件，组装并找正2片1.2m高的内、外支筒定型钢模板，浇筑砼。
2．7 提升工况中脚手架、模板的计算总载荷为5.3 t，，4台电动葫芦总起重能力为20t，每机位载荷Q0 = 1.54t。提升操作工艺流程见图3，每浇筑3次提升脚手架1次，每次提升3.6m。
2．8 在支筒浇筑期间，在支筒内部自下而上逐组安装预制钢楼梯及钢平台，作为施工间人员通道；安装施工物料提升机，每隔9m在支筒上附着一次。
图1 (a) 100m倒锥形水塔构造图
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图1（b）水箱构造及起吊预埋件
图2 支筒浇注施工脚手架结构图
2．9 脚手架提升3次后，架底已腾空3.6m，可在支筒外围预制水箱。如图1(b)，在水箱支承圈梁上平面预埋12根起吊螺杆，在水箱支承圈梁下平面预埋12件角钢。起吊螺杆与角钢的位置与支筒顶部支腿位置错位15。
2． 10 脚手架、模板提升5次后支筒封顶，将脚手架拉结固定在支筒上。 2．11 在支筒顶部浇筑6根混凝土支腿，预埋铁件。
2．12 拆除2步脚手架，留下3步脚手架用于水箱提升施工防护。
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3 提升水箱
3．1 如图4，在支筒顶部的混凝土支腿顶部安装环形起吊支架的支腿、环形梁、腹杆，再安装电动葫芦、电气控制柜、电缆。在水箱顶部人孔内壁上安装4根顶墙滑轨，调整筒体四向间隙均为5mm。
3．2 装配12组起吊钢筋，每组由4根长5m的钢筋与1根长0.4m的短杆用螺 纹接头连接成。起吊钢筋下端与水箱圈梁起吊预埋件连接，上端挂在电动葫芦吊钩上。 3．3 在水箱砼达80%强度时拆除模板。在水箱外侧粉刷涂料。
3．4 安装电动葫芦机位载荷预警系统，报警上、下限载荷标定为5t、1t。 3．5 调节电动葫芦机群均匀承力。 3．6 提升与安装
3．7．1 用中央控制台操纵电动葫芦机群同步提升水箱5m。
3．7．2 如图5（a），在①号、⑦号机位水箱与支筒之间安装斜铁，用调节螺栓拉紧斜铁。下放①号、⑦号电动葫芦吊钩，使二机位的载荷通过斜铁传至支筒。
3．7．3 卸去①号、⑦号起吊钢筋第二节并组装连接。下放①号、⑦号电动葫芦吊钩，吊住起吊钢筋上短节并使葫芦承力。
3．7．4 如图5（b），松开斜铁调节螺栓，向下敲松斜铁，将其沿支筒外壁水平移动至②号、⑧号机位处，重复以上步骤至12根起吊钢筋均卸去1节。
3．7．5 重复3.6～３.7步骤至水箱顶面起吊到15m时,拆除电动葫芦、附着装置、脚手架。 3． 7．6 继续起吊水箱，直至水箱下圈梁底部高出支筒支承平面0.8m。 3．8 浇筑水箱砼支承圈梁。
3．9 操纵中央控制台使电动葫芦同步下放水箱至砼支承圈梁上，找平找正并固定。填补水箱与支筒之间的缝隙，对水箱内部进行防水处理。
3．10 在支筒外围搭设环形脚手架，粉刷支筒外壁。粉刷完毕拆除脚手架。 4 结束语
本水塔机械施工中采用了附着升降脚手架的机具提升支筒钢模板与重达41t的水箱，扩展了附着升降脚手架机具的应用途径，具有经济、方便、安全的特点，是高耸建筑物机械化施工的一种新工艺。
图3 支筒浇注施工工艺流程
图4 水箱起吊支架结构及安装位置
图5 水箱起吊工艺流程