水泥灌安装方案

目录

1 工程概况 (1)

2 施工工艺流程 (2)

3 施工方法 (3)

3.1 基础换填 (3)

3.2 基础承台施工 (3)

3.3 风缆的设置 (4)

3.4 水泥罐安装前维修保养 (4)

3.5 水泥罐吊装 (4)

3.6水泥罐防风、防雷 (7)

3.7 水泥罐沉降位移观测 (7)

4 施工主要机械设备及人员配置 (7)

5 施工进度计划 (8)

6 质量保证措施 (8)

7 安全保证措施 (8)

附录1 水泥罐荷载计算 (1)

附录2 防风缆型号及地牛选用计算 (1)

水泥罐安装方案

1 工程概况

为满足地下空间三轴搅拌桩现场施工需要，现拟在地下空间施工区域内安装1座水泥储料罐，详细位置见平面布置图。水泥罐空罐重量为10t，最大装载量为75t，罐身高14.5m，支腿高 3.5m，直径3m。安装区域所处原状土为真空预压后的淤泥层，其承载力可达80kPa（详细资料见灵山岛地址勘探报告），现拟将基础底部2m深地基换填为块石材料，经挖掘机机压实处理后，换填地基可承受150kPa压载作用，在其上做0.8m厚基础承台。布置如图1所示。

图1-1 水泥罐布置位置

图1-2 水泥罐布置图 单位：m

2 施工工艺流程

图2-1 水泥罐施工工艺流程图

3 施工方法

3.1 基础换填

施工现场地质为80kpa 真空预压后的淤泥层。

为了保证水泥罐的安全使用要求，需对施工场地进行换填，主要将基础底部2m 范围内地基换填块石，换填完成后用挖掘机作表面整平处理。

3.2 基础承台施工

基础承台采用钢筋混凝土结构扩大基础，基础尺寸为4m×4m ，高0.8m ，使用C30混凝土浇筑。

图3.2-1 承台基础钢筋布置图

承台基础钢筋布置如图4所示，采用Φ20@200mm 双向钢筋网架结构，保护层厚度为25mm ，在水泥罐支撑脚位置设置60cm×60cm×1cm 厚预埋钢板。

水泥罐脚与基础预埋钢板采用烧焊（满焊）连接，焊缝高度与钢板厚度相同，锚筋采用4Φ20钢筋，焊条采用E502型焊条，预埋件做法详见图5。

图3.2-2 承台基础钢板连接图

3.3 风缆的设置

风缆风缆

水泥罐

地牛

地牛

风缆风缆

地牛

地牛

3.3-1图水泥罐风缆布置

风缆布置如上3.3-1图所示。4个地牛距水泥罐距离为16m，地牛埋深1m、长宽均为0.6m。风缆选用直径为11mm的6×19型钢丝绳4条。

3.4 水泥罐安装前维修保养

水泥罐在安装前需进行维修保养，经检查合格后方可进行安装。水泥罐安装前对水泥罐每个进料及通风孔、管道进行逐项检查，确认其是否畅通；检查水泥罐罐体及支撑脚是否变形，如有则不允许再使用；对水泥罐罐体进行重新喷漆翻新，并做好标识。

3.5 水泥罐吊装

1)安装准备

在基础承台混凝土施工完成后进行水泥罐安装工作，安装前需做好现场施工人员交底及设备使用前检查工作，并对设备的独立基础轴线尺寸、预埋件标高、平整度等进行统一复核。

2 )安装施工

（1）设备选用

准备工作全部完成后，采用50t越野汽车吊进场进行吊装，吊车性能如下表3-1所示：

表3.5-1 50T 越野汽车吊（日产）

（2）吊车位布置

根据上表3.5-1，水泥罐自重10t，吊车作业半径不得大于12m，主臂长度不得大于26m。吊机布置位置如下图3.5-1所示。如水泥罐到基础处距离过大，可采用二次调转的方法，不得超远距离吊装。

图3.5-1 吊机位布置图

（3）吊装步骤

水泥罐吊装步骤：水泥罐水平起吊离地面50cm→将水泥罐放在地面上→竖直起吊→水泥罐基本竖直后调离地面50cm→水泥罐就位安装→调整水泥罐垂直度→水泥罐固定→风缆安装。

水泥罐吊到基础位置后缓缓落下。安装过程中测量人员需用电子经纬仪校定、检查水泥罐垂直度，保证罐体垂直度偏斜不大于1/100。在确认水泥罐中心与基础中心、四支撑脚与预埋钢板位置对准后，焊接人员马上进行支撑脚焊接，支撑脚板与预埋钢板间需焊接牢固，焊缝需饱满。

3）安装过程需注意事项

（1）水泥罐安装按说明书进行，必须符合安全要求，禁止违章作业。

（2）水泥罐使用前必须检查验收。

（3）立罐时必须设安全区，并专人指挥。

（4）安装必须在白天进行，严禁有四级以上大风、暴雨天作业。

（5）禁止将施工中产生的废弃物丢在工地。

3.6水泥罐防风、防雷

水泥罐防雷接地主要用L40×40（长度不小于2米）镀锌角钢埋于基础旁边，用镀锌扁铁与基础节连接，电阻值不大于4Ω。

水泥罐防风采用在水泥罐四个预留拉固点布置防风缆，防风缆采用φ11钢丝绳,基础地牛设置为C30混凝土结构，基础结构为1m×0.6m×0.6m(详细计算过程见附录2)，在基础上预埋拉环以便于与防风缆连接。

防风缆在使用过程中需加强检查看是否有破损与锈损严重，如有则需进行更换。台风来临前需对防风拉缆进行检查看是否拉紧或连接牢固。

3.7 水泥罐沉降位移观测

水泥罐在使用过程中需长期进行沉降位移（罐体倾斜）观测。

在基础承台预埋钢板上设置四个沉降点（水泥罐四个支撑脚边），在安装前测量人员先用水平仪对基础进行原始测量，确定沉降观测原始值。在安装完成后水泥入罐前测量人员再次对沉降位移观测点进行测量看是否有异常。在水泥入罐后，在前期刚投入使用期间，应用水平仪每隔2~3天进行观测一次，投入使用一段时间后如无异常则可以将观测周期延长至每隔7天观测一次。沉降每周期报警值为5mm，累计不能超过50mm。

在观测周期内用全站仪对水泥罐罐体进行位移（倾斜）观测，倾斜率不能超过1%。

上述观测如有观测数据超过报警值，则需采取措施进行加固或禁止再使用。

4 施工主要机械设备及人员配置

表4-1 水泥罐安装人员配置

表4-2 水泥罐安装施工主要机械设备配置

5 施工进度计划

水泥罐安装自基础开始，计划2015年8月6日开始，2015年8月20日安装完成并进行验收。

6 质量保证措施

（1）水泥罐基础施工前需进行受力计算，包括水泥罐整体稳定性及基础承载力验算。

（2）水泥罐块石基础换填需进行分层回填并压实。

（3）水泥罐安装前需组织各技术人员进行罐体检查验收，合格后方可进行安装，不合格的罐体严禁安装。

（4）水泥罐翻新油漆严禁雨天作业，涂油漆前需对罐体进行除锈处理，经验收合格后方可进行油漆，油漆需均匀，严禁有流滴。

（5）基础砼需振捣密实，严禁预埋钢板底有空洞。

（6）基础预埋钢板位置应保持表面平整，安装完成后需用测量仪器进行位置及标高复核，无误后方可进行混凝土浇注。

（7）安装过程中测量人员需随时对罐体垂直度进行观测，在垂直度在允许范围内时方可进行支撑脚固定焊接。

（8）支撑脚与预埋件连接需焊接牢固，焊缝厚度需达到要求。

（9）罐体安装完成后，在使用过程中需加强对罐体沉降位移观测。

7 安全保证措施

（1）施工前需对各作业人员进行书面安全技术交底，并做好交底记录入档。

（2）特种工作业人员，必须经上级有关部门培训合格后持证上岗。

（3）进行吊装作业人员，必须戴好安全帽，高处作业系好安全带，严禁酒后作业。

（4）对安装起重作业区设置防护隔离措施，并设置安全警示标识，安全人员全程监督装作业，严禁非作业人员进入作业区域。

（5）检查索具，工具符合安全技术要求，统一指挥信号。

（6）作业时，机械操作人员必须按设备性能，起重大小，多少进行试吊，确定吊点中心，保证平衡起吊就位，严禁超重吊装。

（7）起吊时，吊臂下和吊件吊及吊臂的回转范围内严禁无关人员停留或通过。

（8）多吊点吊装时，必须防止吊件受力不均匀遭受破坏。应根据吊装工艺及吊装措施进行吊装。

（9）起吊时，吊件上禁止放置或悬挂零星物件。

（10）吊装期间遇有大风、大雨禁止进行吊装工作，当风力大于4级以上时应停止安装作业，夜间施工时，必须有足够的照明。

（11）严禁将重物长时间悬吊空中。

（12）施工现场必须选派具有丰富吊装经验的信号指挥人员、司索人员，作业人员施工前必须检查身体，对患有不宜高空作业疾病的人员不得安排高空作业。作业人员必须持证上岗，吊装挂钩人员必须做到相对固定。吊索具的配备做到齐全、规范、有效，使用前和使用过程中必须经检查合格方可使用。吊装作业时必须统一号令，明确指挥，密切配合。构件吊装时，当构件脱离地面时，暂停起吊，全面检查吊索具、卡具等，确保各方面安全可靠后方能起吊。

附录1 水泥罐荷载计算

水泥罐重10t ，装满水泥共重85t ，水泥罐身高16米。墩台尺寸：4m×4m×0.5m ，混凝土密度2500kg/m 3.

（1）地基承载力计算（最不利情况：水泥罐满罐的情况） 单个墩台底面积：2

44=16m S =? 单个墩台体积：3=440.8=12.8m V ?? 单个墩台自重：

=g=2.512.89.8313.6k G V N

ρ????=墩台墩台台

水泥罐（满罐）自重：=859.8=833G kN

?自重

墩台与水泥罐总自重：

=+=313.6+833=1146.6kN

G G G 总墩台自重

基底均布荷载：

=

=1146.66=71.66k Pa G S σ÷总

1

经过换填施工，基础底部地基承载力为150kPa ＞=71.66k Pa σ，符合地基承载力要求。

（2）水泥罐及基础整体抗倾覆计算（最不利情况：水泥罐空罐）

水

泥

罐

倾覆点

P 2风荷载

罐与基础自重

P 1+P’

基础

风荷载计算：

根据《建筑结构荷载规范》7.1条，风荷载标准值：

k =Z s z o ωβμμω???

0.51.0z S z Z βμμ---高度处风振系数，查表得1.0风荷载体型系数，查表得风压高度变化系数，查表得

经计算可得：2=1.0 1.00.50.6=0.3k /m K N ω???

风力作用面积：223

=d=12.53+

40.52A H m ???=风

风力大小为：

2==0.340.5=12.15k K P A N

ω??风

由以上计算可得，水泥罐及基础自重=G +=109.8+313.6=411.6G G KN ?总0基础空罐

水泥罐形心距离基础面高度：234

+312.58.523=+0.8=8.77m 40.5H ????形心。 风力对水泥罐及基础整体产生的倾覆力矩：

2==12.158.77=106.55m M P H KN ???形心倾覆

水泥罐及基础重心距离倾覆点距离为2m ，产生最小抗倾覆力矩：

=411.62=823.2m M KN ??抗

抗倾覆系数：

823.2===7.73 1.6106.55

M K M >抗倾覆

根据《全国民用建筑工程设计技术措施-结构(地基与基础)》（2009JSCS-2-2）规范8.4.2节相关规定，该水泥罐的抗倾覆稳定安全系数满足规范覆要求。

（3）受冲切承载力验算

依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第8.2.7条。验算公式如下：

100.7hp t m F f h βδ≤

hp β——受冲切承载力截面高度影响系数hp β取值1.0；

t f ——混凝土轴心抗拉强度度设计值，取f t =1.43kPa ；

m δ——冲切破坏椎体边长，/20.6 2.06/2m 1.33m t b a a m δ=+=+=（）（） h 0--承台的有效高度，取h 0=0.5m ； P j ——最大压力设计值，取P j =71.66kpa ； F 1--实际冲切承载力：F 1=P j A j

A j --部分基底面积：A j =2.06×1.92=3.955m 2

F 1=71.66×3.955=283.43kN

允许冲切力为：0.7×1.0×1.34×1330×800=998032N=998.03KN 故，实际冲切力F 1小于允许冲切力设计值，满足要求。 （4）基础抗弯计算

基础面最大弯矩：12/8?/2M ql qa =- 基础底最大弯矩：22

=/2M qa

其中：

a=（4000-2080）/2=960mm q=σ=79.63 kpa l=2080mm

则，M 2= qa 2/2=79.63×0.962/2=36.69kNm

M 1=ql 2/8-qa 2/2=79.63×2.082/8-36.69=6.37 kNm ﹤M 2，去M= M 2

=36.69 kNm 。

配筋面积计算：

10s c M

f bh αα=

，1ξ=，1/2s γξ=-，s 0y

=h f M A γ

1α——混凝土强度等级低于C50，1α取值为1.0；

c f ——混凝土抗压强度设计值；

则6

02

136.6910==0.0026114.34000500

s c M f bh αα????=

1ξ=

1/2=10.0026/2=0.9987s γξ=-- 6

2s 0y 36.9610===246.72m h f 0.9987500300

M A γ??? 最小配筋率min =0.15%ρ时，配筋面积20.15%5004000=3000mm S A =??﹥A 。 现在配筋21Φ20（钢筋间距20cm ），配筋面积A S0=314.2×21=6598mm 2﹥3000mm 2。

附录2 防风缆型号及地牛选用计算

防风缆型号及地牛大小的选用根据无基础情况下，水泥罐受到最大风荷载作用下，防风缆及地牛所能产生的抗倾覆力矩满足安全使用要求。

由以上计算可得，当水泥罐受到单向风力时，水泥罐受到的倾覆力矩为：

==12.157.97=96.84k m M F H N ???形心倾覆

此时，整体受力如图所示，其大小应满足，

F 绳索

可分为

F 受力

及

F 非受力

两个方向的力，

F 非受力

不产生抗倾覆力矩。F 受力

可分为X ，Y 两

个方向的力X F 和

y

F ，其中：

==cos 45

X Y F F F ?受力

因此

=18.54+ 2.54=21.08cos45=96.84X Y M F F F ????抗倾覆受力（），

所以

=6.50k F N 绳索。

根据规范GB/T8918-2006《重要用途钢丝绳》中相关规定，钢丝绳设计拉力：

3.5 6.5

=

==26.76k 0.85

KF F N

δ

?绳索

拉力，

其中 K —安全系数

δ—为不均匀系数。

根据上述计算，如表1所示，选用直径为8mm 的6×7型纤维芯钢丝绳，其抗拉强度为1670MPa ，钢丝绳最小破坏拉力为35.5kN ，符合设计拉力使用要求。

表1 钢丝绳力学性能

地牛重量：==6.5cos 45=4.6kN Y G F ?地牛 地牛体积：34.6

=

==0.19m 2.59.8 2.59.8

G V ??地牛地牛。

根据现场实际地质情况，增强防风缆的安全作用，将地牛尺寸设置为深1m ，长宽均为0.6m 。

锚锭计算：

K 2T 1≤G+g+f

K 2—安全系数，取2

T 1—锚锭受拉力T 后的垂直分力，T 1= F 绳索×sin45°=4.60KN G —锚锭重力 ，G=2.5×9.8×1×0.6×0.6=8.82 KN g —土重力，g=Hbl γ =1×0.6×0.6×17 =6.12KN H —锚锭埋深，取1m b —锚锭宽度，取0.6m l —锚锭长度，取0.6m γ—土的重度，取17KN/m3

f —土摩擦力 ，f=μT 2=0.5×4.6=2.3KN μ—摩擦系数,取0.5m

则，K 2T 1=2×4.6=9.2KN ≤G+g+f =8.82+6.12+2.3=17.42，满足要求。