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钢丝网水泥球形水塔的施工

钢丝网水泥球形水塔的施工

提要介绍钢丝网水泥拼装式球形水塔的基本结构、主要技术措施和施工工艺
关键词钢丝网水泥球形水塔
一座100m3X30m钢丝网水泥拼装式球形水塔在陕西陇县建成。它是继倒锥壳水塔之后,水塔外观和施工工艺上的一次重大改变(图1)。它和倒锥壳水塔相比,原材料有所节约,美化了环境,有良好的经济效益和社会效益。利用钢丝网水泥这一新材料制作成球壳成品预制块,然后在地面拼装成球形水柜起吊,高空就位建成的球形水塔,这在国内是第一座。
 
1水柜基本结构
该水塔水柜为钢丝网水泥砂浆结构,球体内半径为3300m,上半球壁厚为60mm。下半球下部为圆锥体,母线长1450mm。圆锥上、下半球相切衔接成为下半球预制块。上、下半球各分成16块,拼装缝宽120mm。中部纬向缝上、下半球接缝)通过预制块内的预埋件用螺栓连接定位,而后用砂浆灌缝。
下半球设一道下环梁,该梁预留筋和下半球连成整体。图2为下环梁与锥壳拼装节点图。水塔支筒运用滑模工艺,水柜地面拼装预制,然后整体吊装高空就位。
 
2主要技术措施
(l)目前国内已建造的球形水塔,其水柜一般为钢制或钢筋混凝土制,钢制水柜存在防腐及维修困难等问题。而钢筋混凝土水柜自重大,水柜起吊需重新配制起吊设备。本水塔采用新型建筑材料钢丝网水泥结构。这种结构是由若干层冷拨钢丝网重迭在一起,然后用高标号水泥砂浆灌注而成的结构。由于钢丝网均匀地分布于水泥砂浆之中,构件含钢量远远超过钢筋混凝土结构。受力时,钢丝网和水泥砂浆的变形相互制约,可以充分发挥两种材料的相互有利影响,使构筑物抗渗抗裂性及弹性大大提高,运用于贮水构筑物可大大发挥其优越性。
(2)经计算球形水柜下部受力后存在应力突变问题。本设计在此部位由球形壳过渡为倒锥壳而采用“球锥”合一结构,在水柜下部截面不加厚的条件下解决了应力集中问题。和同容积的倒锥壳水塔相比,节约了10%左右的材料用量。
(3)球形钢丝网预制块制作工艺。钢丝网水泥参制块外形尺寸的准确与否,和钢丝网水泥砂浆灌筑的密实度是保证球形水柜质量的关键。施工时设计了半球形单面模板、球形钢丝网制品成型架、弧度控制器专用机具。同时还制定了钢丝网成型、成品灌筑、蒸气养护等工序的标准化作业细则,有效地保证了预制块的质量。预制块灌筑时应注意以下几点:
①钢丝网水泥结构受拉时的抗裂强度取决于砂浆本身的强度,含钢量、配筋的分散性和保护层的厚度。保护层过厚将使结构边缘地区含钢量降底而产生裂纹;保护层过薄,可能使钢丝网外露,而产生锈蚀,并使耐久性降低。保护层的厚度应控制在3~5mm。而如此薄的保护层施工时没有严格的控制措施是很难做到的,应引起重视。
②灌筑成品预制块应用高频振动器振动捣实,砂浆水泥采用不低于425号的硅酸盐水泥,砂子的细度模量宜为2.0~3.5。水灰比不大于0.4。
③由于采用高标号水泥,水泥用量大,在凝固过程中极易产生收缩裂纹,因此养护工作十分重要,水泥砂浆终凝后3h开始养护,自然养护不得少于14d。蒸气养护注意缓慢升温和降温。
④为防止钢丝网腐蚀,在砂浆中加人水泥重量1.5%一2.0%的亚硝酸钠作为抗蚀剂,加人水泥重量0.03%的三氧化铬以提高结构的抗弯刚度,消除电化影响。
为提高结构耐久性,砂浆表面涂刷保护层,专用保护层为氯一偏共聚乳液、环氧树脂、水玻璃等。
(4)球形水柜拼装整体吊装高空就位工艺
①本水塔利用水塔支筒作依托,并利用外支撑配以简单的牵拉设备将下球壳定位;拉装缝用高标号水泥砂浆灌筑。接缝施工质量是确保水柜不渗漏的关键,要将接缝构件侧面仔细凿毛冲洗,连接钢筋环插筋应严格按设计施工;灌筑砂浆要加强振捣。接缝处要做防水层(五层做法)。
②为使球形水柜纬向中缝砂浆灌筑密实(保证有足够的灌筑缝),而又要使灌筑后球壳保持滚圆。我们在制立中缝外模时预留了灌筑及插入振动棒的空隙,灌筑后等砂浆终凝前拆去外模,仔细铲去凸出部分的砂浆,并压光使其外形呈球形。下半球拼装缝支立外模从球壳内灌筑,上半球拼装缝支撑内模从球壳外灌筑。
③水柜起吊原理和倒锥壳水塔起吊相同。所不同之处有两点:一是由于球壳上部无法象倒锥壳水塔一样可以站人进行起吊中的换杆操作。改为换杆人员站在球形水柜内操作多余吊杆及接头从支筒窗户进人筒内落下。二是由于球壳上无法象倒锥壳一样搭设起吊重物的龙门架。我们在球壳纬向中缝灌筑时预留了起吊环。用于垂直运输。球形水塔环托梁灌筑混凝土就是通过该起吊环起吊。
④水柜防水层施工采用氯一偏共聚乳液涂刷二层。
3施工过程
本水塔于1993年完成图纸设计,同年试制成功球壳上、下预制块。10月水塔基础动工,n月水塔支筒滑模。1994年4月完成水柜拼装,6月水柜提升,7月水柜试水成功,并正常运用至今,1994年n月通过鉴定。
4结语
钢丝网水泥球形水塔在外形上增加了水塔的品种,美化了环境;球壳采用新型材料—钢丝网水泥砂浆,具有薄壁高强均质、弹性好防渗抗裂、有一定自愈能力的特点。在施工中可以利用倒锥壳水塔的施工机具,工厂预制不受环境气候影响,工程造价有所降低,有进一步推广运用的条件和价值。
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