一种低强超轻大孔率填充体施工方法与流程

本发明涉及筒仓建筑填充体施工技术领域，尤其涉及一种低强超轻大孔率填充体施工方法，特别适用于大体量、低密度、大仰角、复杂变形面情况下填充料储存筒仓施工方法。

背景技术：

对于储存功能的筒仓、煤仓、储仓等，属于储存散料的建筑体，储存筒仓按支撑形式可以分为高架式筒仓和落地式筒仓，按卸料位置可以分为底卸式筒仓和侧卸式筒仓，尤其以底卸式筒仓应用较多。随着筒仓在多种行业的广泛应用，预应力技术、滑模施工技术、气模施工技术在储仓施工中逐渐得到应用。《钢筋混凝土筒仓设计规范》的实施推动了筒仓的应用与技术研究，如筒仓仓底结构选型时，明确要求筒仓：卸料通畅、荷载传递明确、结构受力合理、造型简单、施工方便、填料较少。填料较少，就是要减少填料的用量，降低其自重荷载及其对地板的压力，并提高其经济性，需要设计、材料、施工等技术创新。同样《钢筋混凝土筒仓施工与质量验收规范》中也未涉及填料的施工分项内容，不同筒仓如何减少填料以及填料的施工方法见于报道的也不多。对于需要填料的储仓结构，填料方法由填料方量、地基承载力、仓底结构形式等决定，对于储仓填料，国内外学者主要在材料、结构优化等方面进行研究。储仓填料量与漏斗、椎体等设计功能与参数有关，填料宜少、宜轻，经济安全可靠耐久。传统施工做法，若填充体用料量较小、地基承载力满足要求的仓底，多采用普通混凝土填料；若填充体用量较大，地基承载力有要求、需要减轻结构自重荷载，地基承载力不易满足要求的仓底，采用轻骨料混凝土更为合适，但轻骨料混凝土原材料在偏远地区，特别是矿物开采去，原材料不易就地取材，施工成本较高。此外，轻骨料易吸水，大体积使用，存在裂缝难于控制的问题，此外轻骨料混凝土强度不高，遇到下料漏斗、椎体及成型面复杂的情况下，存在应力集中，不容易满足结构安全验算的难题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种低强超轻大孔率填充体施工方法。

本发明通过以下技术方法实现：一种低强超轻大孔率填充体施工方法，包括以下步骤：

步骤一：填充料围护体验收，作为进行填充料填充的上道关键分项验收，即对储筒结构填料的部位、围护构件的类型、填充体的大小、标高、维度、围护构件成型的质量与实体检查验收，合格后方可进行填充体的后续施工；

步骤二：填充体布孔设计，具体包括填充体材料选择、填充体开孔方式、开孔率、开孔与围护体的构造要求与应力概念分析，形成填充体布孔设计图；

步骤三：填充体施工准备，具体包括填充体材料准备、填充体机具与设备准备、填充体施工技术准备、填充体流水施工与管理、填充体施工特种施工人员与人力资源分析；

步骤四：测量放线，具体包括填充体围护构件定位测量、分层施工控制线测量、开孔与支模控制线测量；

步骤五：支架与封模安装，具体包括安装成孔气模的固定支架，安装端部封闭模板与支撑体系；

步骤六：气模就位，具体包括成孔气模支架安装完毕，验收合格，安装成孔气模，安装顺序为从下往上，沿着横向对称铺设就位；

步骤七：气模固定，具体包括成孔气模固定采用十字相交网格支架加塑料套圈牵引固定；

步骤八：试压与气密性检测，具体包括进行气模试压，试验压力为设计压力的0.8-0.9倍，并稳压5min，压力降不大于10%打压值，通过压力降检查成孔气模的气密性和完好性；

步骤九：气模打压升压，具体包括进行气模打压升压，打压升压顺序与气模安装就位顺序相反，由上往下推进，并控制打压压力为设计压力的1.05倍，并不应超过设计压力的1.1倍；

步骤十：成孔检查，具体包括按照布孔设计图，检查成孔气模的数量、位置、直径、支架安装、气压、以及气模径向偏差、横向的安装偏差；

步骤十一：分层填筑混凝土，具体包括按照填充料的施工方案，分层分段浇筑混凝土，分层时，应将分层界面留置在上下层开孔间距的中线平面位置，不应留置在开孔位置处，采用低频低振幅的振捣棒振动，并不应触及成孔气模；

步骤十二：混凝土养护，具体包括浇筑完毕的混凝土，3h后开始养护，并保持湿润养护方式，湿润养护时间应满足混凝土强度设计抽芯拆模时间；

步骤十三：减压抽芯拆模，具体包括混凝土强度达到抽芯拆模时间，并不低于3.0n/mm²+△p，（△p根据成孔孔径大小、成孔间距和混凝土拆模抽芯强度确定）进行减压抽芯拆模作业；

步骤十四：填充体验收,具体包括填充体实体质量和外观质量验收，涉及混凝土强度、成孔位置、孔径、成孔间距、塌孔、外观质量以及孔径允许偏差等内容。

进一步地，填充体围护构件为仓壁、筒壁、仓底结构、漏斗等部件组成，所述填充料采用强度等级为c15-c20的低强度自流平混凝土，其塌落度为110-140mm，12h同条件养护强度不低于3.0mpa，具体技术特征表现在混凝土为就地取材矿山材料、低强度大流动性、早期强度发展较快、混凝土产生的侧压力较小以及混凝土水化热较低。

进一步地，所述施工准备中，材料准备就是利用当地矿山材料，就地取材，配置设计要求的低强度自流平混凝土；填充体机具与设备准备包括电动空压机、压力计、钢筋加工成型机、混凝土低频振动棒、阀门（供气、放气、安全）以及检测设备等；填充体施工技术准备主要确定填充体的施工技术方案和关键工序控制要点；填充体流水施工与管理，主要确定分段分层施工，组织流水与不间歇施工；填充体施工人员包括气模工、模板工、架子工和电工等特种作业人员等。

进一步地，所述成孔气模为直径φ800-φ1200的圆柱筒，气模充气保压到设计压力，10h压力降不大于10%，气模充气到设计压力的时间不大于8min-10min，气模材料充压外径允许偏差为8mm-10mm，径向长度允许偏差为±20mm。

进一步地，所述布孔设计，具体确定成孔的数量、成孔孔径、成孔率、成孔边缘距离与构造，采用混凝土填充体，填充体开孔率达到40-50%，成孔方式包括：矩形方式布孔、矩阵方式布孔、梅花型方式布孔和井字型方式布孔。

进一步地，所述支架与封模安装，支架采用与成孔方式对应的网格状圆钢条加环形箍固定，端部采用圆孔模板封装固定。

进一步地，所述减压抽芯拆模，拆模时间以混凝土同条件养护混凝土强度和养护条件共同来判定，拆模强度不低于3.0n/mm²+△p，切拆模时间应在混凝土成型养护后12h之后进行。

本发明的有益效果是：

通过采用低强度自流平混凝土、成孔气模控制混凝土体积空隙率以及优化设计等手段，就地取材利用矿物材料，低强度自流平混凝土具有水化热低、流动性大、早期强度发展较快等特点，能有效解决了大体积混凝土的温控裂缝问题、气模成型充压浮力与混凝土侧压力的参数匹配问题，填料体内有效布孔，优化设计，形成高空隙率的填充体结构，有效降低大体量混凝土的自重荷载和承载问题。形成的筒仓填料新方法，对于优化储存筒仓结构设计、提高施工技术有重要意义。与采用轻骨料（如陶粒混凝土轻骨料混凝土）填充体比较，有较大的环境社会与经济效益优势。

附图说明

图1是本发明工艺流程示意图；

图2是根据本发明做出的一个具体实施例结构示意图。

图2中：

1、底仓结构；2、筒壁结构；3、仓内结构；4、椎体结构；5、廊道或洞室；6右侧填料体体；7、左侧填料体体；8、廊道间与椎体填料体。

具体实施方式

为了能更好的了解本发明的内容、特点、方法与有益效果，结合实施例以及图1和图2，对本发明做进一步说明。

某填料通道式筒仓，填料体围护构件主要包括筒壁、立壁、漏斗斜坡、仓底结构等，填料筒仓直径48-60m，填料有效高度最大为24.1m，平均15m，漏斗斜坡坡度达到1:2，单块填充体截面面积达到150m²，成孔率设计为45%。实施案例中，填料体施工主要包括右侧填料体体6、左侧填料体体7、廊道间与椎体填料体8的施工。

实施案例施工步骤如下：

（1）填充料围护体验收

填充料围护体验收合格，是进行填充料填充的上道关键分项验收。交底验收内容包括：储筒结构填料的部位、围护构件的类型、填充体的大小、标高、维度、围护构件成型的质量与实体检查验收内容，合格后方可进行填充体的后续施工。

实施案例图2中，填料围护结构验收包括筒壁、立壁、漏斗斜坡、仓底结构的实体混凝土检验和外观质量检验。构件施工缝留置和处理方法得当，验收合格，方可进行筒体内部填料部分的施工。

（2）布孔设计

填充体布孔设计内容包括：填充体材料选择、填充体开孔方式、开孔率、开孔与围护体的构造要求与应力概念分析，形成填充体布孔设计图。

实施案例中，填充体选择c15低强度自流平混凝土，充分利用当地矿山材料，具体技术要求为塌落度为120mm、12h同条件养护强度不低于3.0mpa、混凝土容重不大于2300kg/m³。填充体成孔采用气模为直径φ1200的圆柱筒，气模充气保压到设计压力，10h压力降不大于10%，气模充气到设计压力的时间不大于10min，气模材料充压外径允许偏差为8mm-10mm，径向长度允许偏差±20mm。

填充体开孔率达到46%，成孔方式采用矩形布孔方式。复杂截面变化出截面应力不大于混凝土抗拉强度。

（3）施工准备

填充体施工准备包括：填充体材料准备、填充体机具与设备准备、填充体施工技术准备、填充体流水施工与管理、填充体施工特种施工人员与人力资源分析等。

所述施工准备中，材料准备，就地取材配置设计要求的低强度自流平混凝土；填充体机具与设备准备包括电动空压机2台、压力计、钢筋加工成型机、混凝土低频振动棒12套、阀门（供气、放气、安全）gps和全站仪以及检测设备1套等；填充体施工技术准备主要确定填充体的施工技术方案和关键工序控制要点；填充体流水施工与管理，主要确定分段分层施工，组织流水与不间歇施工；填充体施工特种施工人员包括气模施工12人、模板工16人、架子工7人和电工2人等。

（4）测量放线

测量放线包括：填充体围护构件定位测量、分层施工控制线测量、开孔与支模控制线测量。测量采用gps和全站仪结合的方式进行，确保成孔位置准确。

（5）支架与封模安装

安装成孔气模的固定支架，安装端部封闭模板与支撑体系。

（6）气模就位

成孔气模支架安装完毕，验收合格，安装成孔气模，安装顺序为从下往上，沿着横向对称铺设就位。

（7）气模固定

成孔气模固定采用十字网格相交支架加塑料套圈牵引固定。

（8）试压与气密性检测

成孔气模就位固定好，可以进行气模试压，试验压力去设计压力的0.8-0.9倍，并稳压5min，压力降不大于10%打压值，通过压力降检查成孔气模的气密性和完好性。

（9）气模打压保压

成孔气模气密性验收合格，进行气模打压升压，打压升压顺序与气模安装就位顺序相反，由上往下推进，并控制打压压力为设计压力的1.05倍，并不应超过设计压力的1.1倍。

（10）成孔检查

成孔气模安装试验合格，按照布孔设计图，检查成孔气模的数量、位置、直径、支架安装、气压、以及气模径向横向的安装偏差。

气模成孔直径、成孔数量、成孔位置、端部距离、打压后气模直径偏差值符合设计与施工方案要求。支架方式和数量符合要求。端部固定模板及支架位置和数量正确，支设牢固可靠。

（11）分层填筑混凝土

成孔检查验收合格，可以按照填充料的施工方案，分层分段浇筑混凝土，分层时，应将分层界面留置在上下层开孔间距的中线平面位置，不应留置在开孔位置处，采用低频低振幅的振捣棒振动，并不应触及成孔气模。

（12）混凝土养护

浇筑完毕的混凝土，3h后开始养护，并保持湿润养护方式，湿润养护时间应满足混凝土强度设计抽芯拆模时间，并不少于12h。

（13）减压抽芯拆模

混凝土强度达到抽芯拆模时间，并不低于3.0n/mm²+△p，△p根据成孔孔径大小、成孔间距和混凝土拆模抽芯强度确定。实施案例中，△p为0.25mpa，即混凝土拆模的强度达到3.5mpa。减压抽芯拆模具体包括：

1）抽芯拆模包括气模缓慢降压，两端先轻微对拉松动，然后从另外一端抽取气模的方式进行。

2）端部固定端模板及支撑架的拆除。

3）气模加压与减压设备与工具整理与维护。

4）依次循环进入下一个流水段施工。

（14）填充体验收

填充体验收，主要包括填充体实体质量和外观质量验收，涉及混凝土强度、成孔位置、孔径、成孔间距、塌孔与外观质量等内容。

本发明提供的一种低强超轻大孔率填充体施工方法，就地取材配置低强度自流平混凝土，绿色环保；合理成孔设计、有效控制孔隙率，解决自重承载、温控、应力集中和变形等目标功能矛盾难题。特别适用于大体量、低密度、大仰角、复杂变形面情况下填充料储存筒仓施工方法。形成的筒仓填料新方法，对于优化储存筒仓结构设计、提高施工技术有重要意义。