1、超大型倒锥水箱液压提升技术摘要：本文主要阐述了倒锥水塔水箱整体吊装的施工工艺及操作要点。 关键词：倒锥水箱；液压提升；操作要点 中图分类号： TU822 文献标识码： A 一、前言 倒锥水塔水箱以占地面积小、贮水量大、造型美观而广泛应用，水塔施工的关键和难点是水箱的施工。常用的施工方式为地面预制、整体吊装。因它所需的设备数量多，工作协调要求高，施工组织难度较大,使其成为施工中的难点。水箱提升采用液压提升法施工，施工中应严格控制，保证施工的顺利完成。某钢厂的 1000m3 超大型倒锥水塔水箱采用液压提升法施工，顺利完成了施工任务。 二、工艺原理 液压倒装法提升水塔水箱。根据水箱的重量，均匀布置液
2、压千斤顶，将水塔水箱提升到指定高度。 进行环梁和防水的施工，能较好的保证水塔的施工质量和施工工期。 三、操作要点 3.1 现场条件的勘察准备 一般水箱的重量较重，预制时为保证水箱的质量，避免水箱在浇筑混凝土时产生不均匀沉降，以水塔为中心，15m 范围进行夯实，将水塔中心半径 3m4m 范围内回填 200mm 厚碎石，浇筑 200mm 厚 C25 混凝土，4m-15m 范围内回填 200mm 厚碎石，浇筑 100mm 厚 C25 混凝土；围绕筒身就地预制水箱,在水箱下环梁与混凝土地面之间铺两层油毡，作为分隔带，在下环梁两侧用长 500mm，25200 的钢筋设置地锚,保证水箱下环梁的椭圆度。水箱
3、下环梁受较大的集中荷载作用，故先对吊点处的环梁截面进行抗剪验算，根据验算结果在吊点处增加抗剪钢筋。为使吊点处混凝土受力均匀，增加一块与下环梁中预埋 48*5.5 钢管相焊接的承压钢板。3.2 按照安装吊杆平面布置尺寸,预埋 70 根 485.5 无缝钢管、无缝钢管打 60 度坡口与水箱下环梁埋件进行焊接，并在无缝管上焊接12100 长 300mm 的锚固筋，使无缝管与砼更好的形成整体。 （见下图） 。3.3 水塔支筒采用滑模工艺,筒体施工完成达到设计强度后，可进行水箱安装。水箱在浇筑砼时预留 5 组砼试块，进行抗压试验，当水箱的混凝土抗压强度达到设计强度的 90%以上时,开始进行吊装,吊装前将
4、水箱下环梁与地面接触面凿空 70%左右，减小大气压的压力。 3.4 塔身四周弹出 46 条标高线，并用红漆标出明显标高尺寸，吊杆每 5m 用红漆作出标记，以便提升时随时观察水箱的水平度。吊装示意图如下： 水箱吊装示意图 四、吊杆和千斤顶数量的确定 4.1 荷载的确定 1000m3 安全水塔水箱重 420t，直径 48mm，吊杆重18t。提升水箱的总荷载 Q=438t。 4.2 吊杆及千斤顶的数量的确定 为保证在起吊局部失衡或个别部件在损坏更换时的起吊安全，确定起吊部件的安全系数不小于 5 倍。 吊杆采用 485.5 无缝钢管材质为 10#钢，吊杆的容许应力35t。吊杆数量为 70 根，每根串联
5、 2 个千斤顶，共计 140 个千斤顶。 提升验算：35*70=2450t/438t=5.59，符合要求； QYD-60 型千斤顶的摩擦阻力为 3 N/mm2 即 300t /m2；140 个千斤顶的总阻力为：3.14160.0240.0240.3140300=22.8t，每个千斤顶最大提升力为 6t，6*140=840t438+22.8t=460.8t。 4.3 液压系统的布置液压系统布置见下示意图： 采用 HY-56 型液压控制台，给 70*2=140 只千斤顶供油，分 5 路向千斤顶供油,每路用电磁阀和 3/4针形阀控制油路。每路通过分油器向 7根吊杆上的千斤顶供油。每根吊杆安两台千斤顶
6、,串联供油,在最下一台千斤顶安 3/8针形阀控制油路。共设置 70 个吊装点，从控制台经 DN25的软管到 5 个两通分油器，经 3/4软管到 10 个多路分油器，经 3/8软管到千斤顶。 千斤顶串接及油路连接方式见下示意图： 4.4 吊杆的对焊及焊口检验 每根吊杆焊接成 42m 长,整体安装。吊杆受非对称循环变应力，接头对焊的质量关系到水箱提升的成败。接头用坡口焊，内穿丝杆，加圆钢钉并进行塞焊，用手提砂轮把焊口打平磨光。施工时吊杆对焊和安装时都要注意把焊接接头错开，对焊时采用手工焊，用 422 焊条焊接。 焊接及连接方式： 五、水箱提升支架构造设计及安装 5.1 水箱提升支架见下图： 5.2
7、 提升架的受力计算 提升水箱主要由两层钢圈、支承架及底座组成,钢圈用 14mm 厚的钢板焊接成 180*180mm 的方管，支承架是一个装有倾角的锥台钢结构,下端用电焊与筒身固定,上部支承着钢圈,用螺栓与支架固定，上层钢圈上设置 70*2=140 个提升用千斤顶,下层钢圈上设置防坠器 70 个。 整个水箱提升架，上部采用 24 根 H 型钢 250*250*9*14 作为千斤顶固定平台梁，其下部采用 12 根 H 型钢 250*250*9*14 钢斜撑，均匀分布，H 型钢间采用十字形角钢支撑进行拉接。在支筒中心洞孔处放置两块1000*1000*10 钢板，下面的一块放在支筒顶板上，采用圆钢将该
8、钢板与12 根 H 型钢斜撑底部可靠焊接，上层同样采用圆钢将上部钢板与 24 根 H型钢斜撑上部进行可靠焊接，该处钢板悬空。 提升架剖面图： 提升架受力分析图： 图中：W每根斜支撑受力，N斜支撑轴向力，T-斜支撑处圈梁水平力 1 提升架载荷 Q： Q=（水箱重+吊杆重+千斤顶重）*安全系数=（420+18+2.8）*2=882t； 2 斜支撑受力 1）每根斜撑受力：W=Q/24=882/24=36.75t； 2) 每根斜撑轴向力：N=W/COS=36.75/ 0.9896=37.14t； 每根斜撑强度：N/斜撑截面=371400/1975*2=94.03N/mm2f=215 N/mm2 满足要
9、求； 3) 斜撑稳定性： 截面回转半径：r=； 斜支撑的长细比：l/r=2033/38.8=52.480，无须换算斜支撑的稳定性。 3 上圈梁受力计算： 斜撑对上圈梁的水平力 T：T=W*tg=37.35*0.145=5.33t； 上圈梁的均布力Q：Q=T*24/6180=5.33*24/3.1416*6180=6.59t/m； 上圈梁的强度 P：P=250200/9296=26.9N/mm2f=215 N/mm2，满足要求。 4 吊杆受力计算： 70 根吊杆按均匀受力计算： 每根吊杆受力：882/70=12.6t，吊杆截面 734mm2； 吊杆强度：12.6*10000/734=171.66
10、N/mm2f=215 N/mm2，满足要求。六、提升架吊装 提升支架用 70t 汽吊车接副杆进行安装，由于提升架总重为 8.6t，把提升架平分为三半，分三钩进行吊装，安装到 40m 高的水塔筒体上。 筒身顶部提升架,斜支柱下钢板、千斤顶、吊杆加固及液压系统等组装后应对连接件焊缝进行检查，对油路整体进行试压，符合技术要求后才能正常使用。 6.1 提升方法 正式提升前应进行试提升，对各重点部位（结合点、焊接等）进行检查，没问题后进行正式提升。 液压提升系统组装经检验合格后，对水箱进行一次试提升，使水箱离开底模 5cm-10cm,静止 3h，观察测量水箱的水平度，如发现水箱出现倾斜偏差及时对水箱进行
11、纠偏，调整较低处 10 个左右千斤顶，使水箱锥壳的水平度满足提升要求，开始组织提升。当水箱提升到离地面 2m 高度后，围绕筒身挂设钢管脚手吊篮，与水箱同时上升，水箱就位后，即可在吊篮里浇筑环板混凝土和涂刷筒身外壁的乳胶漆。 6.2 环托梁施工 当水箱底标高提升到 40m,水箱提升完毕，安装完成钢支架后，水箱就位，浇筑环托梁并达到一定强度后,拆除吊杆、设备机具和支承架,提升工艺结束。 七、水箱提升吊装措施 7.1 水箱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 水箱与支筒间吊装缝合格，并清理干净。 4 水箱混
12、凝土强度确认已达到或超过设计强度 90%。 5 支筒顶部吊装环梁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。 7.2 提升设备的组装 提升设备的组成包括：吊装杆、千斤顶、液压泵、分油盘、油路管等。提升设备的组装程序：千斤顶吊装杆油压系统。 然后将液压控制台溢流阀压力调整到 1.5MPa 收紧吊杆。用水平仪在每根吊杆上抄好水平标记线,在水箱栏杆上分八点抄好水平线,在水箱提到设计标高后,用水平仪检查这 8 个点评定水箱的水平度。在筒身外表面抄一条水平线,每隔 1m 向上翻一次。在水塔的南边和东边各架一台经纬仪、镜头十字对准钢提升架立柱的上端,观察水箱离地的瞬间,钢立柱的侧向位移。 7.3 水箱初升 关闭 3/4针形阀,将液压控制台流阀调到 6MPa。打开针形阀,向千斤顶供油,千斤顶倒拔吊杆,在油泵回油过程中吊杆回降 4mm-5mm,千斤顶有效行程约为 15mm 左右。每个行程的时间为
