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摘 要：钢筋砼预制倒锥形薄壁结构的事故水塔水柜的提升。水柜提升的总重量为105t，在提升水柜时水柜与塔身的外径间距仅有50mm的缝隙，要求提升水柜要绝对平稳、均速，水柜提升高度为63m。
关键词：平稳；均速；超静定结构
一、概述
本钢冷轧浦项（1700mm）及涂镀生产线工程100m3事故水塔水柜倒锥形为预制钢筋砼薄壁结构，最大半径5.198m，最小内径1.75m高5.82m，由上环梁、上锥壳、中环梁、下锥壳、下环梁几部分组成。水柜下锥壳壁厚140mm， 上锥壳壁厚为60mm。
二、施工难点
由于水柜总重量为105t, 水塔筒身外经1.70m，在提升水柜时水柜与塔身的外径间距仅有50mm的缝隙，水柜提升高度为63m，要求提升水柜要绝对平稳、均速，稍有偏差将会对预制水柜造成损坏。
三、水柜提升时间和条件
水柜砼制作完成后，砼试块与水柜砼同条件养护，15天后砼试块送试验室试压，并现场回弹来确定水柜提升时间。
水柜提升前要认真做好各项检查清点工作，包括：
1）吊装机具是否齐备，并已经过必要的试验。
2）吊装设备的预组装，并确认不存在问题。
3）水柜与支筒间吊装缝合格，并清理干净。
4）水柜混凝土强度确认已达到或超过设计强度之80%。
5）支筒顶部吊装牛腿的平整度是否达到要求。
以上均经认真检测，确认无误后，才可开始提升设备的组装。
2、提升设备的组装
1）提升设备的组成包括：QY-50手压千斤顶10台，其中4台备用；
2）自制提升杆24根，φ25圆钢打坡口对焊（见示意图一），每根长67m；
3）自制顶升支撑架（下钢圈）一套（见示意图二）；
4）自制上钢圈一套；
5）提升卡具60个，其中12个备用；
6）缆风钢丝绳4根；
7）5T倒链4台；
8）吊篮脚手架一套，其中设安全网20个，木制跳板18块锁定；
9）对讲机3部。
四、提升设备的组装
机具组装顺序：支承架（下钢圈）、千斤顶、上钢圈、提升杆（提升下端与水柜下环梁托盘焊接连接）、提升杆下钢圈卡具、上钢圈卡具。必须对提升机具、卡具、提升杆件进行认真检查，符合技术要求方能正常工作。
下钢圈通过钢圈支架，座落在支筒吊装牛腿上，之后，安装千斤顶，再安装上钢圈。丝杆穿入上下钢圈的吊装孔中，分别带好螺母。丝杆下端利用吊杆连接器一根二接，装好吊杆，最下一根吊杆穿过水柜下环梁的吊装孔，将下面螺母拧紧固定。从而通过24组吊装杆把水柜和支筒连接为一个整体。
提升水柜的装置主要由上下钢圈及支承架组成，支承架是倒装有倾角的锥角的钢结构，下端与筒身埋件焊接固定，上端与下钢圈焊接连接。上下钢圈之间均匀布置6台提升用千斤顶，每台千斤顶左右两侧对称各布置4根提升杆。
五、提升设备的工作程序
1、提升设备的工作程序
下钢圈为固定钢圈，上钢圈为可升降的活动钢圈。拧紧上钢圈全部螺母，启动液压泵，千斤顶工作使上钢圈上升，并通过丝杆、吊杆带动整个水柜上升一个千斤顶行程。拧紧下钢圈全部螺母，千斤顶回油，上钢圈下降复位，上下钢圈及千斤顶又恢复到原有的相对位置，这时，水柜挂在吊装杆上，固定在较高的新的位置。
拧紧上钢圈全部螺母，在启动液压泵，同上进行第二个行程，如此往复，使水柜不断提升。
2、水柜提升杆数量计算
水柜总重105t，选用Q235φ25钢筋作为水柜提升杆，Q235φ25抗拉强度为〔f〕=210N/mm2，将水柜自重均匀分配到6个支撑点上如图
其各点受力情况为
N=105×1000×9.8÷6=171.5N∠〔f〕 =180
满足使用要求。
现设计水柜提升杆为24根，水柜受力由静定结构，变成为超静定结构，在所有杆件受力时，水柜提升安全系数为：24÷6=4＞3.53；在3/4组杆件受力时，水柜提升的安全系数为：3/4×24÷6=3＞2.65。由于水箱吊点多，是多（6×4=24）受力的超静定结构，力的分布比较复杂，提升杆焊接接口及杆的切断、操作误差都会早策划功能吊杆内力变化，甚至可能出现较大的荷载集中，形成双点抬吊，有危及施工安全的可能性，因此，应使用电阻应变仪进行监视观察，严格掌握吊杆内力的变化情况。故此设计满足使用要求。
3、开始提升
当所有提升设备安装完毕后，经检验合格后，对千斤顶、提升杆、水柜进行一次试吊。试吊之目的有二：一是最后检查液压系统及千斤顶工作是否正常，做最后的修正。二是测定各吊装杆受力是否均匀，杆件受力情况用电阻应变仪测定，受力不均时可通过千斤顶手动调正。
当水柜提起0.2～0.4m高度时，轮换使3/4的杆件受力，静压36小时。此期间观察吊装牛腿、水柜、吊点等无异常后，再继续提升。当水柜提升起1.5m左右时，安装水柜下部施工用吊篮，之后，便可进入正常提升。
3.1正常提升
（1）提升时卡紧提升杆上的全部卡具，一人指挥、6人手压千斤顶驱动上钢圈，带动提升杆、水柜上升（见示意图三）。同时将下钢圈的卡具向下滑动、紧卡在下下钢圈上，使提升杆、下卡具、水柜固定在新的上升位置。千斤顶回程，上钢圈复位，卡紧上钢圈提升卡具。手压千斤顶开始操作。按照上述程序重复作业，一个冲程、水柜约上升0.25m。
水柜提升的关键是解决同步问题，否则就会出现吊杆受力不匀的现象，解决措施是：
a、在水柜上部安设四个滚轮，以筒身为轨，防止过大的倾斜；
b、每组吊杆受力50kN，吊杆受力大于100kN或小于30kN时，应予调整。内力大小由电阻应变仪测知，用对讲机通知操作人员。
（2）水柜提升2m左右时将安全吊脚篮固定在水柜中环梁安全护栏上，安全网固定在安全护栏和吊脚篮上，18块木制跳板紧固在吊脚篮上。水柜上观测人员随时观察水柜上升时水平情况，如有偏差用对讲机及时筒体上部指挥、操作人员报告，即时调平。，使水柜在相对平衡同步情况下正常提升。
（3）水柜提升至5m 左右时，防止提升时因风力所产生的摇摆，使水柜撞击筒身，用5t倒链在地面控制，如遇大风或雷雨天气应停止提升施工，倒链锁定缆风绳，固定水柜，防止事故发生。
（4）水柜每提升1.5m左右，将上钢圈卡具外多余的提升杆切断。
4、环托梁施工
环托梁（环板）起永久固定水柜的作用，为此，混凝土必须一次成型，不准留施工缝。为了保证水柜能安全就位，在施工托环梁时，应
在砼中加入早强剂，使砼提前达到设计强度要求。
环托梁利用水柜下吊篮施工。支模用的托件，可预先用圆钢或角钢焊成三角架，用焊接或穿螺栓的方法固定，在其上支底模板，再绑钢筋，支侧模板，最后浇注混凝土。
环托梁拆膜、养生后，仍可利用水柜下吊篮刷好托梁装饰材料。
5、钢支架安装及水柜就位
钢支架制作。钢支架应在事前制作完成，制作时严格按设计及国家规范检查，确保合格才可进行安装。 当水柜提升到设计标高时，进行钢支架的安装。钢支架安装。先逐个将支腿与支筒顶的埋件焊牢，再安装支架连接板，支架顶板应保证在一个水平面上，支腿上端中心应在一个圆周上，（次圆周与水柜下环梁中心圆周相同）。钢支架安装时，同时把环托梁中的预制件安好，与钢支架焊牢。水柜就位。钢支架安装完毕，即可将水柜落在钢支架上。在环托梁砼浇注完毕后，强度达到100%，在水柜下环梁与支筒之间的缝隙下部600mm高度内填C30膨胀细石砼，上部100mm高范围内填环氧树脂砂浆，在下环梁高度范围内，支筒外表面事先凿毛，并洗刷干净，在填细石砼和环氧树脂砂浆时应捣实，使其与水柜下环梁及支筒表面紧密粘结，防止漏水。
6、提升设备拆除
水柜提升完后，即可进行提升设备的拆除工作。拆除时，先拆液压系统，再依次拆除上钢圈、千斤顶、下钢圈。拆下的设备件利用顶部抱杆送到地面。
六、水柜提升前的必要条件
（1）水柜在提升前必须提供出钢筋复试报告、钢筋焊接试验报告，钢筋出厂合格证、材质单。
（2）所有钢筋焊接接头出必须做无损探伤检验。
（3）钢筋焊接接头位置要保证两根钢筋必须同心。
七、小结
1、通过水柜提升取代了水柜在高空现浇施工一次成型的难题，地面浇筑既保证了施工的进度，又提高了施工的安全系数，同时水柜的施工质量也得到了相应的保证。同时也为其他类似工程的施工提供了宝贵的施工经验。
2、水柜的提升主要是提升力的均速与水柜的平衡，在施工中要严格指挥，行动一致。
3、水柜的地面预制改变了现场高空浇筑的脚手架施工作业方式，从而使施工成本有效降低。
关键词：平稳；均速；超静定结构
一、概述
本钢冷轧浦项（1700mm）及涂镀生产线工程100m3事故水塔水柜倒锥形为预制钢筋砼薄壁结构，最大半径5.198m，最小内径1.75m高5.82m，由上环梁、上锥壳、中环梁、下锥壳、下环梁几部分组成。水柜下锥壳壁厚140mm， 上锥壳壁厚为60mm。
二、施工难点
由于水柜总重量为105t, 水塔筒身外经1.70m，在提升水柜时水柜与塔身的外径间距仅有50mm的缝隙，水柜提升高度为63m，要求提升水柜要绝对平稳、均速，稍有偏差将会对预制水柜造成损坏。
三、水柜提升时间和条件
水柜砼制作完成后，砼试块与水柜砼同条件养护，15天后砼试块送试验室试压，并现场回弹来确定水柜提升时间。
水柜提升前要认真做好各项检查清点工作，包括：
1）吊装机具是否齐备，并已经过必要的试验。
2）吊装设备的预组装，并确认不存在问题。
3）水柜与支筒间吊装缝合格，并清理干净。
4）水柜混凝土强度确认已达到或超过设计强度之80%。
5）支筒顶部吊装牛腿的平整度是否达到要求。
以上均经认真检测，确认无误后，才可开始提升设备的组装。
2、提升设备的组装
1）提升设备的组成包括：QY-50手压千斤顶10台，其中4台备用；
2）自制提升杆24根，φ25圆钢打坡口对焊（见示意图一），每根长67m；
3）自制顶升支撑架（下钢圈）一套（见示意图二）；
4）自制上钢圈一套；
5）提升卡具60个，其中12个备用；
6）缆风钢丝绳4根；
7）5T倒链4台；
8）吊篮脚手架一套，其中设安全网20个，木制跳板18块锁定；
9）对讲机3部。
四、提升设备的组装
机具组装顺序：支承架（下钢圈）、千斤顶、上钢圈、提升杆（提升下端与水柜下环梁托盘焊接连接）、提升杆下钢圈卡具、上钢圈卡具。必须对提升机具、卡具、提升杆件进行认真检查，符合技术要求方能正常工作。
下钢圈通过钢圈支架，座落在支筒吊装牛腿上，之后，安装千斤顶，再安装上钢圈。丝杆穿入上下钢圈的吊装孔中，分别带好螺母。丝杆下端利用吊杆连接器一根二接，装好吊杆，最下一根吊杆穿过水柜下环梁的吊装孔，将下面螺母拧紧固定。从而通过24组吊装杆把水柜和支筒连接为一个整体。
提升水柜的装置主要由上下钢圈及支承架组成，支承架是倒装有倾角的锥角的钢结构，下端与筒身埋件焊接固定，上端与下钢圈焊接连接。上下钢圈之间均匀布置6台提升用千斤顶，每台千斤顶左右两侧对称各布置4根提升杆。
五、提升设备的工作程序
1、提升设备的工作程序
下钢圈为固定钢圈，上钢圈为可升降的活动钢圈。拧紧上钢圈全部螺母，启动液压泵，千斤顶工作使上钢圈上升，并通过丝杆、吊杆带动整个水柜上升一个千斤顶行程。拧紧下钢圈全部螺母，千斤顶回油，上钢圈下降复位，上下钢圈及千斤顶又恢复到原有的相对位置，这时，水柜挂在吊装杆上，固定在较高的新的位置。
拧紧上钢圈全部螺母，在启动液压泵，同上进行第二个行程，如此往复，使水柜不断提升。
2、水柜提升杆数量计算
水柜总重105t，选用Q235φ25钢筋作为水柜提升杆，Q235φ25抗拉强度为〔f〕=210N/mm2，将水柜自重均匀分配到6个支撑点上如图
其各点受力情况为
N=105×1000×9.8÷6=171.5N∠〔f〕 =180
满足使用要求。
现设计水柜提升杆为24根，水柜受力由静定结构，变成为超静定结构，在所有杆件受力时，水柜提升安全系数为：24÷6=4＞3.53；在3/4组杆件受力时，水柜提升的安全系数为：3/4×24÷6=3＞2.65。由于水箱吊点多，是多（6×4=24）受力的超静定结构，力的分布比较复杂，提升杆焊接接口及杆的切断、操作误差都会早策划功能吊杆内力变化，甚至可能出现较大的荷载集中，形成双点抬吊，有危及施工安全的可能性，因此，应使用电阻应变仪进行监视观察，严格掌握吊杆内力的变化情况。故此设计满足使用要求。
3、开始提升
当所有提升设备安装完毕后，经检验合格后，对千斤顶、提升杆、水柜进行一次试吊。试吊之目的有二：一是最后检查液压系统及千斤顶工作是否正常，做最后的修正。二是测定各吊装杆受力是否均匀，杆件受力情况用电阻应变仪测定，受力不均时可通过千斤顶手动调正。
当水柜提起0.2～0.4m高度时，轮换使3/4的杆件受力，静压36小时。此期间观察吊装牛腿、水柜、吊点等无异常后，再继续提升。当水柜提升起1.5m左右时，安装水柜下部施工用吊篮，之后，便可进入正常提升。
3.1正常提升
（1）提升时卡紧提升杆上的全部卡具，一人指挥、6人手压千斤顶驱动上钢圈，带动提升杆、水柜上升（见示意图三）。同时将下钢圈的卡具向下滑动、紧卡在下下钢圈上，使提升杆、下卡具、水柜固定在新的上升位置。千斤顶回程，上钢圈复位，卡紧上钢圈提升卡具。手压千斤顶开始操作。按照上述程序重复作业，一个冲程、水柜约上升0.25m。
水柜提升的关键是解决同步问题，否则就会出现吊杆受力不匀的现象，解决措施是：
a、在水柜上部安设四个滚轮，以筒身为轨，防止过大的倾斜；
b、每组吊杆受力50kN，吊杆受力大于100kN或小于30kN时，应予调整。内力大小由电阻应变仪测知，用对讲机通知操作人员。
（2）水柜提升2m左右时将安全吊脚篮固定在水柜中环梁安全护栏上，安全网固定在安全护栏和吊脚篮上，18块木制跳板紧固在吊脚篮上。水柜上观测人员随时观察水柜上升时水平情况，如有偏差用对讲机及时筒体上部指挥、操作人员报告，即时调平。，使水柜在相对平衡同步情况下正常提升。
（3）水柜提升至5m 左右时，防止提升时因风力所产生的摇摆，使水柜撞击筒身，用5t倒链在地面控制，如遇大风或雷雨天气应停止提升施工，倒链锁定缆风绳，固定水柜，防止事故发生。
（4）水柜每提升1.5m左右，将上钢圈卡具外多余的提升杆切断。
4、环托梁施工
环托梁（环板）起永久固定水柜的作用，为此，混凝土必须一次成型，不准留施工缝。为了保证水柜能安全就位，在施工托环梁时，应
在砼中加入早强剂，使砼提前达到设计强度要求。
环托梁利用水柜下吊篮施工。支模用的托件，可预先用圆钢或角钢焊成三角架，用焊接或穿螺栓的方法固定，在其上支底模板，再绑钢筋，支侧模板，最后浇注混凝土。
环托梁拆膜、养生后，仍可利用水柜下吊篮刷好托梁装饰材料。
5、钢支架安装及水柜就位
钢支架制作。钢支架应在事前制作完成，制作时严格按设计及国家规范检查，确保合格才可进行安装。 当水柜提升到设计标高时，进行钢支架的安装。钢支架安装。先逐个将支腿与支筒顶的埋件焊牢，再安装支架连接板，支架顶板应保证在一个水平面上，支腿上端中心应在一个圆周上，（次圆周与水柜下环梁中心圆周相同）。钢支架安装时，同时把环托梁中的预制件安好，与钢支架焊牢。水柜就位。钢支架安装完毕，即可将水柜落在钢支架上。在环托梁砼浇注完毕后，强度达到100%，在水柜下环梁与支筒之间的缝隙下部600mm高度内填C30膨胀细石砼，上部100mm高范围内填环氧树脂砂浆，在下环梁高度范围内，支筒外表面事先凿毛，并洗刷干净，在填细石砼和环氧树脂砂浆时应捣实，使其与水柜下环梁及支筒表面紧密粘结，防止漏水。
6、提升设备拆除
水柜提升完后，即可进行提升设备的拆除工作。拆除时，先拆液压系统，再依次拆除上钢圈、千斤顶、下钢圈。拆下的设备件利用顶部抱杆送到地面。
六、水柜提升前的必要条件
（1）水柜在提升前必须提供出钢筋复试报告、钢筋焊接试验报告，钢筋出厂合格证、材质单。
（2）所有钢筋焊接接头出必须做无损探伤检验。
（3）钢筋焊接接头位置要保证两根钢筋必须同心。
七、小结
1、通过水柜提升取代了水柜在高空现浇施工一次成型的难题，地面浇筑既保证了施工的进度，又提高了施工的安全系数，同时水柜的施工质量也得到了相应的保证。同时也为其他类似工程的施工提供了宝贵的施工经验。
2、水柜的提升主要是提升力的均速与水柜的平衡，在施工中要严格指挥，行动一致。
3、水柜的地面预制改变了现场高空浇筑的脚手架施工作业方式，从而使施工成本有效降低。