工業儲罐大型球面薄殼基礎施工技術

唐文禮

（攀鋼集團工程技術有限公司，四川 攀枝花 617000）

工業儲罐大型球面薄殼混凝土及表面瀝青混凝土基礎具有穩定性好、可靠性高、適應性強、承重能力大等優點，廣泛用于選礦、冶金、建筑及化工等煤氣柜罐體、液化氣罐體等基礎。國內針對工業儲罐大型球面薄殼混凝土及表面瀝青混凝土基礎施工方法不多，施工過程中球面弧度控制困難，表面易出現凹凸不平等系列質量問題，如何有效地控制保證球面弧度等各項參數指標是施工工藝技術難題。2018年5月，攀鋼工程技術有限公司采用“工業儲罐大型球面薄殼基礎施工技術”，成功地解決了“攀鋼釩能源動力分公司新建煤氣柜工程轉爐煤氣柜（8萬m3）”球面薄殼基礎圓弧度難以控制、混凝土流動性大、表面質量差、工期效率低等難題，工程質量優良（基礎直徑φ=58m，基礎面為球形，球型弧度R=147.85m，圓拱頂面至基礎面高2.25m，基礎混凝土標號C25，基礎球形拱面混凝土底板厚度為0.2m，基礎球面鋪設0.05m厚瀝青混凝土）。

1 工業儲罐大型球面薄殼基礎施工技術特點

（1）球面薄殼基礎弧度通過在合適間距呈梅花形均勻焊設多根立筋，運用高程行控制。

（2）采用鐵絲網按球面頂點一定間距雙層鋼筋之間梯形狀設置控制混凝土的流動距離。

（3）根據球面弧度制作模具，控制弧度的精度。

（4）在成型后的混凝土球面上做餅，餅與餅連接成網帶有效地控制表面瀝青混凝土的圓弧精度。

（5）采用攤鋪機、壓路機及人工配合完成表面瀝青混凝土基礎的施工。

2 工業儲罐大型球面薄殼基礎施工技術工藝流程及操作要點

2.1 施工工藝流程

基礎復測→基礎碾壓→鋼筋的安裝→梯形網片布設安裝→球面高程的控制→球面混凝土的澆筑→混凝土的養護→基礎復測做餅并形成網帶→瀝青混凝土的攤鋪、碾壓

2.2 操作要點

（1）基礎復測。①使用全站儀、激光經緯儀和水準儀對建設地點進行測量定位，并進行軸線投測、放線和標高的投測；②使用全站儀對建設單位提供的坐標點進行校測，布設閉合導線，將坐標及方位傳遞于場內平差后，作為定位依據；使用激光經緯儀，由圓心向各處的控制點進行投射，并引至結構面上，放線應在結構平面上校核并投測軸線；③用水準儀利用中心控制點進行標高的投測，直接投測到要求的位置。

（2）基礎碾壓。測量高程控制點，在成型的地基上鋪設墊層并壓實，采用壓路機按200mm厚分層碾壓，壓路機碾壓不到的地方用打夯機夯實或平板式振動器振搗密實，在成型好的球面基礎上分層壓實,詳見圖1所示。

圖1 工業儲罐大型球面薄殼分層碾壓夯實示意圖

（3）鋼筋制安。按球面形狀在混凝土墊層上分段制作球面拱板鋼筋，定位水平筋和扇形鋼筋綁扎牢固，為防止澆筑混凝土工程中鋼筋整體偏移，在其底邊四周按1m間隔焊撐片和墊層支撐鋼筋；根據定位軸線，在墊層上彈出模板線，模板采用定型鋼模板，接縫處用膠帶封閉。

（4）球面梯形網片布設。控制薄殼基礎球面的高程及混凝土的流動性是關鍵。在墊層上均布立筋，立筋上用油漆標注，設置立筋可按每5根立筋構成一個正五邊形的方式布設，或者是安裝從球面中心頂點向四周呈放射狀的形式布設，布設時需保證徑向每隔1m設置一圈層立筋，每一圈層上的立筋的間隔也可為1m。1m的間隔主要是便于工人后續采用弧形模具校準球面圓弧度。混凝土的流動性采取網片在上下雙層鋼筋之間按1m梯形狀設置5m網眼鐵絲網片加以控制，詳見圖2所示。

（5）球面高程的控制。鋼筋安裝綁扎完成后在墊層上每隔1m呈梅花形設置立筋，在立筋上用油漆標注該點球面混凝土澆筑標高控制點，詳見圖3所示。

圖2 梯形網片布設安裝示意圖 圖3 混凝土澆筑標高控制點示意圖

（6）球面混凝土澆筑。①為保證基礎混凝土成型質量，整個球面板混凝土由低向高處的順序按梯形一次澆筑成型；為控制混凝土的流淌性，調整混凝土的塌落度為70～90mm；澆筑期間以標高緩緩控制球面弧度對混凝土進行振搗密實并根據設計圖紙粗找弧度，對照立筋上的標注采用木搓板拍壓找平密實，然后通過設計制作的分段弧形模具來校準球面圓弧度。②球面控制重點是弧度，為了配合各段弧度控制，在混凝土澆筑時，按照從下部四周往中心按梯形狀遞進的方式進行澆筑，每一圈層的徑向寬與兩相鄰立筋圈層的間距相同；按照兩相鄰立筋圈層的間距和弧度分段進行模具設計制作，做到分段混凝土澆筑，分段控制球面弧度。

（7）混凝土的養護。澆注期間做好混凝土的保濕養護，混凝土拍實搓平后鋪設塑料薄膜進行養護，保持薄膜內有凝結水。

（8）基礎復測做餅并形成網帶。基礎直徑58m，面積較大，為解決球面最后一道工序圓弧坡度控制的技術難題，在瀝清混凝土施工前采取在混凝土球面弧度按1m間距布置采用瀝青混凝土做餅，將餅縱橫連成網帶狀確保工業儲罐大型球面薄殼基礎的弧度。

（9）瀝青混凝土鋪設。①通過連接成的網帶利用瀝青攤鋪機、壓路機及人工配合在相鄰網帶之間滾壓鋪設瀝青混凝土。由于混凝土層已經對球面拱板的球面度做了精確的控制，因此只需控制要瀝青混凝土的厚度即可保證最終球面拱板的表面質量，通過做餅再將餅連成帶狀，壓路機的輥筒在帶狀上輥壓，使瀝青混凝土填滿筋之間的空間即可得到圓弧度的球面；②為了提高做餅的效率和提高安裝精度，在特定位置立筋上安裝圓形模具，然后在圓形模具內填充瀝青混凝土，做餅時根據餅所連成的相鄰筋之間的間距不大于壓路機輥筒長度選擇立筋；③通過在墊層上布設多根立筋，在立筋上設置標高控制點來保證在混凝土澆筑過程中對球面拱板各處標高的精確，并用分段弧形模具來校準球面圓弧度，隨后利用立筋的高度來做餅、抽筋，保證瀝青混凝土鋪設的圓弧坡度及平整度。

3 技術創新點

（1）在完成鋼筋安裝綁扎后在墊層上每隔1m呈梅花形設置立筋，在立筋上用油漆標注該點球面混凝土澆筑標高控制點，然后進行混凝土澆筑。

（2）在球面200mm厚鋼筋混凝土上下雙層鋼筋之間，按1m階梯形設置5mm網眼的鐵絲網片，作為控制混凝土流淌攔網。

（3）按照兩相鄰立筋圈層的間距和弧度設計分段弧形模具,保證混凝土分段澆筑、分段控制球面弧度。

（4）在球面混凝土上按設計弧度做餅，再把餅連成帶狀，用瀝青混凝土填滿筋之間的空間，以保證最終瀝青混凝土的成型弧度。

4 實施效果

“工業儲罐大型球面薄殼基礎施工技術”分別于2018年3月、2018年5月在“攀鋼高爐渣提鈦產業化示范項目-高溫碳化工程（2萬m3煤氣柜）”和“攀鋼釩能源動力分公司轉爐煤氣柜工程（8萬m3）”球面薄殼基礎施工中得到了成功應用，兩個工程的工期分別縮短了5天、9天，工程質量優良，取得了良好的效果。該施工技術操作安全、質量可靠、效率高。2018年，“大型圓形球面拱板混凝土及表面瀝青混凝土基礎施工方法”申請了發明專利和省級工法。