摘 要：通過歸納不同條件下水塔工程的施工經驗，總結出各種條件下倒錐型水箱水塔的施工方案，通過對安全、工期、成本等各種因素的綜合分析，對不同條件下的水塔施工方案進行了對比分析與總結，為今后施工倒錐型水箱的水塔施工提供借鑒意義。

　　關鍵詞：機械科技評職論文,核心期刊,水塔,倒錐形水箱,鋼絞線,桁架

　　一、前言

　　隨著城市供水系統與各種應急措施的不斷完善，高位水塔在民用供水中的作用越來越少，但在一些工業生產中，為確保安全生產，應急各種事故，依然布置一些高位水塔。

　　在我國高位水塔的水箱外形主要成25°、30°、45°等各種不同傾斜角度的倒錐形水箱，整個水箱坐落在水塔直筒頂端，水箱外側設計有各種不同的彩色圖案，具有占地面積小，外形美觀等特點，如圖1所示。目前滑膜施工工藝在煙囪筒身等圓筒構筑物施工中的工藝已經很成熟，而水塔的高度一般在60M以下，筒身直徑一般在4M以內的水塔居多，在水塔施工方案選擇討論過程中主要圍繞的是水箱澆注、提升與落位方案的選擇，而不是筒身施工方案的選擇。

　　下面就水塔筒身施工做一簡單的介紹，同時重點對各種不同施工環境條件下的水塔倒錐形水箱的施工方法作一歸納與總結。

　　二、現場條件分析

　　1、不同的設計特點

　　倒錐形水箱的水塔筒身一般呈直筒結構，水箱坐落在筒身上部的環板上，但為了增加結構穩定性與外觀審美效果，有的水塔筒身呈下大上小的收分結構，不同筒身結構形式直接影響到水塔水箱的落位安裝方法，簡而言之，直筒式筒身結構的水箱既可以采取先在地面預制成型，然后再提升到位后安裝，也可以直接在高空支模現澆成型，而對于一些筒身存在收分或異型結構的水塔水箱只能選擇在高空支模現澆成型。

　　2、不同的現場施工平面條件

　　倒錐形水箱結構的水塔筒身直徑一般在4m以內，占地面積小的特點，但水箱的投影面積較大，在選擇水箱地面預制成型過程中，施工平面的大小、平面內的土質狀況直接與水箱澆注時的支模方式密切相關。

　　3、不同的當地資源狀況及成本因素

　　在當地鋼管租賃市場不理想、勞動力不足的狀況下，就不易選用搭設滿堂腳手架的方式支設水箱模板，在同個項目中依次承建多座水塔時，需要選擇方案用料能夠多次周轉且能快速安裝于拆除的方案等。

　　三、水塔筒身段施工

　　水塔筒身一般采用滑膜工藝，以下是某一水箱300m³的水塔滑膜設備系統作一簡單介紹：滑模系統一般由中心軸、操作平臺、提升架、天架、液壓系統、卷揚機上料系統等組成，其中操作平臺采用剛性平臺，中心為直徑200×長2500中空鋼管，與提升架用8榀輻射鋼桁架連接，提升架外附三角架、下掛吊籃、內掛施工吊籃及液壓操作系統平臺。內外模板分別使用1.2×0.2m及1.0×0.2m定型模板，模板錐度0.3%，如圖2所示，模板由8#槽鋼內外圍圈4道護著，上料由天架通過卷揚機繩吊料。按裝具體是以中心支柱為中心，裝上輻射鋼桁架，蓋上鋼桁架主板踏板，裝上內圍圈、模板、外圍圈、外環內環梁，再主裝門架，用模梁與中心支柱螺絲連接裝上外挑梁三角架和蓋板，在上模梁組裝天架主副撐和吊料天架、吊料主軸和六個滑輪，最后裝上外圍護欄。經荷載計算，均勻布置8個千斤頂(GYD-35)，液壓控制箱放在操作平臺下部，用高壓膠管連接各個千斤頂，并使各組油管長度一致，每個千斤頂安一個針閥，見圖3。

　　四、各種條件下的水箱施工方法

　　1、水箱地面成型，整體吊裝落位方法

　　1.1水箱地面成型模板支設方法小結

　　根據施工平面條件，結合成本控制等綜合情況，水箱的支模方法一般有以下兩種方法：

　　方法一是搭設滿堂架的方式：即先硬化水塔施工區域的地面，然后搭設滿堂腳手架作為水箱施工過程中模板支設的支撐系統，見圖4。該種施工工藝只需采用一般建筑鋼管，對建筑輔材品種要求不高等優點，但存在以下弊端：施工前水箱投影所在地面須硬化，同時在一些關鍵支撐點需要澆注成混凝土墩子，鋼管量大，鋼管腳手架搭設過程鋼管需要切割成不同長短的型號，鋼管損耗大，腳手架搭設所需的勞動力多。

　　方法二采用桁架式支撐結構，主要是在水箱施工前，先根據倒錐型水箱下錐殼的傾斜角度制作一定數量的簡易桁架、水箱承重支撐結構、可調試斜拉桿等構件，當水塔筒身施工完后，把已經制作好的桁架、支撐結構及拉桿與焊接在水塔直筒上的埋件進行連接固定，整體平穩后即可開始水箱下錐殼模板的鋪設與加固工作，見圖5。該方法具有以下優點：

　　(1)對施工平面要求低：該方法采用的懸挑支撐結構，對施工區域平面要求低，在工期緊張的時候，水箱施工與進入水塔的外管網施工可以同步進行，有利于總工期的安排;

　　(2)方法易于掌握：該方法中提到的桁架制作、承重支撐結構等構件結構上非常簡單，選擇合適的角鋼即可下料制作，制作過程只需進行簡單的切割與焊接;安裝過程主要采用螺栓連接，操作簡單;

　　(3)勞動強度低：整個模板支撐系統主要采用組合式結構，在施工前準備好即可，桁架數量不多，單片重量輕，主要采用螺栓連接，與滿堂腳手架施工相比在勞動強度明顯降低。

　　(4)經濟效益：該方法施工模板支撐結構速度快，節省工期，同時支撐結構可以按水箱下錐殼角度不同，制作成標準系列化構件，易于周轉使用。

　　(5)安全可靠：結合倒錐型水箱結構特點，水箱重量主要作用在下環梁上，通過在水箱下環梁底部布置支撐系統，同時桁架之間通過鋼筋連接成一整體，整個水箱施工過程結構穩定，安全可靠。

　　1.2水箱提升安裝過程小結

　　目前水箱提升方法大致有3種：千斤頂提升法、卷揚機提升法和倒置穿心千斤頂提升法，目前一般采用千斤頂提升法，該提升方法技術成熟，設備(包括鋼絞線)周轉率高。現把工作原理、系統組成、如下：

　　(1)原理：利用千斤頂連接油路后，將支架上鋼圈頂升，帶動鋼絞線上升，使水箱提升。

　　(2)優缺點:優點：操作平穩、安全可靠，便于施工，吊桿應力及同步提升容易控制，水箱到達設計標高后上下調整方便容易，提升過程中可隨時中斷，不受影響，周轉率高，缺點：提升較長，一次性投資成本高。

　　(3)提升系統組成：提升結構由上環梁、下環梁、千斤頂、提升支架等組成，其中上環梁可隨千斤頂柱塞起落，下環梁是與支架連接的支架環梁，支架與水塔支筒相連。

　　(4)吊桿系統由鋼絞線(直徑18mm，長45m，共24根)、工具貓、工作錨。鋼絞線布置與連接，見圖7、8。

　　(5)千斤頂數量核算

　　倒錐殼水柜圍著水塔筒省=身在地面預制好后，由電動油泵、分離式油壓千斤頂和鋼絞線機具提升水柜。千斤頂臺數n按下式計算。

　　nP≥N+G

　　式中n——千斤頂最少數量(臺)

　　N——水柜重量，t

　　G——吊桿及施工機具重量，t

　　P——千斤頂允許承載力，t

　　一般300m3水塔水柜重量約N=130T，鋼絞線施工機具重量約5t，FQ50-Y千斤頂額定起重量為50t，安全系數取2，允許承載力為25t，由上式求的

　　n≥4.14，采用6臺，整個水柜提升系統見圖9

　　(6)提升系統介紹

　　提升液壓系統：提升水柜所使用的“電動油泵站”和“分離式油壓千斤頂”與滑膜施工使用“液壓控制裝置”和“爬桿式千斤頂”有所不同。

　　千斤頂座：千斤頂座安裝在上平臺與下平臺之間，共設置六個千斤頂座。千斤頂座成“凹”字型，千斤頂放置在“凹”口內，千斤頂不工作時，上平臺降落在千斤頂座上。當千斤頂發生故障時，能方便地撤換千斤頂。

　　(7)水柜提升工作原理

　　提升機具在安裝時先將錨具錨著鋼絞線，水柜重量傳遞如下：水柜重量、鋼絞線、錨具、千斤頂座、下平臺、水塔筒身。

　　第一次提升：將上錨具錨住鋼絞線后，開啟電動油泵站，當油泵站空載工作正常時，將三位四通換向閥的手柄轉向“P1位置，千斤頂活塞開始起升，上平臺被頂升，水柜亦上升。水柜重量、鋼絞線、錨具、上平臺、千斤頂、千斤頂座、下平臺、水塔筒身。當千斤頂起升到最大高度時，將三位四通換向閥的手柄轉向“O”位置。

　　落上平臺：首先把已經被提起的錨具移至千斤頂座底部，并卡緊。將三位四通換向閥手柄打向“P2”位置，當千斤頂活塞開始下降，上平臺也同時下降。由于下錨具的作用，鋼絞線和水柜則不能下降，維持在這一高度，水柜重量傳遞與開始提升前相同。

　　但那個千斤頂活塞全部收縮完，上平臺亦全部降落在千斤頂座上時將三位四通換向閥手柄轉至“O”位置，這時第一次提升工作全部結束。

　　第二次提升時，便可直接將三位四通換向閥手柄打向“P1”位置，如此往復，將水柜提升到設計高度。

　　2、水箱高空現澆成型施工工藝介紹

　　水箱的高空澆注：在支筒施工完后，將掛架和支筒頂的預埋件連接固定，然后將懸架和掛架連接，掛架外懸端用拉素和內井架相連，利用掛架作徑向龍骨，再加上環向拉桿和支撐，就構成了一個錐形的施工操作平臺。這套水箱施工的模具設計原則，實際上是根據倒錐殼水箱的受力機理，即垂直荷載通過徑向構件(這里是懸架和底模的徑向龍骨)傳向支筒，水平張力則通過一系列的環向構件自相平衡。水箱高空現澆成型施工方法中的模板支撐體系一般也采用桁架式結構，垂直上料系統才喲個外井架方式，見圖10。

　　高空現澆水箱存在的優缺點歸納如下：優點：對施工平面要求較低，不需要配置專用的提升設備，一次性投入少，沒有水箱提升前必須養護28天的條件，縮短了施工工期。缺點：全高空支模，安全隱患大，水箱水位以下必須連續施工，上料系統慢，增加水箱下錐殼澆注過程中的施工縫，增加滲水隱患。

　　四、結束語

　　在滑膜施工技術日趨完善的今天，水塔施工方案的選擇主要是圍繞水箱的成型方式與落位方式，本文對不同條件下水塔水箱施工方式進行了對比分析，介紹了不同條件下的施工方案，強調了各種施工方案中應注意的有關事項，并且各種方案均在不同環境條件下得到了應用，目前各水塔水箱蓄水運行均正常，為以后水塔施工方案的選擇有一定借鑒作用。

　　參考文獻：

　　[1]建筑施工手冊(第四版)，中國建筑工業出版社.

　　[2]國家建筑標準設計圖集《鋼筋混凝土倒錐殼不保溫水塔》(04S802-2)，中國建筑標準設計研究院.