倒锥形水塔水箱提升工法.doc
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倒锥形水塔水箱提升工法
（获1991年度总公司级工法）
主编：
顾智明等
提升法，水塔水箱围绕水塔筒身在地面预制、试漏、检验合格后（水箱砼强度达到70%以上后）提升到塔身顶部安装就位，避免了水箱制作的高空作业，提高了施工作业的安全裕度，方法简便可靠，为确保工程质量，加快工程进度，创造了有利的作业条件。
1特点
用穿心式液压千斤顶提升倒锥形钢筋砼水塔水箱（见图1）与国内目前常用的普通液压千斤顶升水塔水箱（见图2）［建筑施工手册（下册）中所介绍的用普通液压千斤顶顶升上环梁来提升水塔水箱的一种施工方法，本文为了与用穿心式液压千斤顶提升水塔的方法相区别，特称为顶升法。
］相比，有以下几个特点：
1.1简化施工工艺
水箱提升时，操作者只需控制液压操作台的开关，调整一下水平度。
每提升3～4米时，用乙炔气割切一次提升杆。
省去了顶升法中千斤顶每走一个行程就调整一次丝杠上的螺母，对于每组提升杆来说，每升2米就得取掉一节提升杆的繁琐程序；
1.2提高工作效率，加快施工进度
由于提升法省略了顶升法中螺母调整和提升杆逐节摘除的繁重劳动，从而提高了工作效率，大大加快了施工进度；
1.3提高了提升的平稳性和可靠性
顶升法中，提升杆需分批脱挂摘杆。
摘杆挂钩后，又有一个定位和加力的过程。
在这一过程中势必产生应力重新分布问题，内力调整和操作误
图1提升法示意图图2提升法示意图
1塔体2调篮3安全阀4围栏1塔体2吊篮3安全阀4水箱5联结器
5水箱6提升杆7支承架8千斤顶6提升杆7支承架8千斤顶9上环架
10丝杠11围栏12缆绳13井架14爬梯
差都有使水箱倾斜的可能。
提升法则不存在摘杆的问题，尽管千斤顶不同步或千斤顶回油时的落差会产生提升杆受力不均的问题，但比起顶升法中急剧的应力变化要小，从而保证了提升法的平稳性和安全性。
1.4减少加工费用，节约原材料
顶升法塔顶钢结构架的环梁支座需两道：
每一根提升杆端部都需要一段长3米，材质为45#钢I40×6-2的丝杠。
另外提升杆每隔2米就得设置一个联结器。
提升法的提升杆采用φ25的钢筋，材质为A3，只需将每根钢筋端头用砂轮切割机切平，然后用闪光对接焊连接成36米长的提升杆，将焊口用砂轮磨平即可。
支承架上的支座环梁也只需一道。
1.5减少了附属设备和占地面积
顶升法的液压系统采用工作压力为40MPa的高压油泵作动力，需用无缝钢管作输油管。
另外在水塔旁边还需立一个井架。
提升法油泵工作压力仅10MPa，液压操作台直接放在支承架的平台上，不需加设井架，对施工场地也没有什么特殊的要求。
2适用范围
本工法适用于钢筋砼水塔水箱，地面预制成型，塔顶就位安装。
3工艺原理
倒锥形水塔水箱提升施工工艺如图1所示，筒身顶部安装一支承架，在支承架顶部根据所需提升杆数量均布（倒置）着穿心式液压千斤顶（每根提升杆串2个千斤顶）。
在水箱底部均匀予埋着吊环，φ25的提升杆下端与吊环连接，提升杆顶部由千斤顶内孔穿过。
千斤顶的工作原理参见图3；通过液压控制台的供油、回油，千斤顶将水箱向上提起。
每当提升杆从千斤顶底部提出4米左右时，用乙炔切割器割掉继续提升，如此循环往复，直至将水箱提升到筒身顶部安装就位。
4主要设计与计算
4.1确定提升杆和千斤顶的数量
4.1.1提升杆需用量
（1）
式中：
K-动载系数，K=1.4；
G-总提升量（KN）；
－提升杆对接焊缝的抗拉允许应力，（N/mm2）；
A-提升杆截面积，φ25圆钢，A=491mm2。
图3千斤顶的工作原理图4提升杆下端点
a进油b爬升c排油1提升杆（φ25）2焊缝
3联结环4预埋环
4.1.2千斤顶需用量
（2）
式中：
－千斤顶的计算承载力（KN）
4.1.3以上两者中取大者来决定提升杆和的千斤顶数量。
4.2确定工作油压
4.2.1初选工作油压：
P′=7Mpa
4.2.2起吊富余系数：
（3）
式中：
A-千斤顶活塞面积（mm2）
4.3验算提升杆强度
4.3.1单根提升杆平均应力
（4）
4.3.2在加压提升中，由于千斤顶不同步，同时为了保证提升杆在选定工作油压条件下的安全，特对提升杆做如下超载应力计算：
（5）
4.4提升杆下端点的设计与计算
提升杆下端点采用图4所示的Ⅱ型吊环焊接方案
（6）
式中：
-提升杆的允许抗拉应力（N/mm2）；
-焊缝的允许抗剪应力（N/mm2）；
he－焊缝高度（mm）
4.5支承架的设计与计算
支承架承受提升水箱时的全部动荷载，支承架形状如图5所示；由环形支座与立柱两部分构成。
环形支座工作时承受着弯矩、剪力和扭矩。
图5支承架图6支承架立柱计算简图
1围栏2环形支座3牛腿4立柱
支承架立柱承担着水箱提升时的动荷载、支座产生的扭矩M扭及支承架上的活荷载和支座重量。
立柱可采用工字钢。
受力分析如图6所示。
立柱截面验算如下：
平面内稳定：
（7）
强度承载力:
（8）
平面外的稳定:
（9）
式中：
A-立柱截面积，（mm2）
N－动荷载，（KN）
φ－在弯矩作用平面内，不计弯矩作用时轴心构件的稳定系数；
Bmax－等效弯矩系数，B=1
e-偏心矩，（mm）
M扭-支座环梁产生的扭矩，（KN·M）
Yx-截面塑性发展系数，（Yx=1.05）
-欧拉力，
Wx－弯矩作用平面内受压最大纤维的主截面抵杭矩，（mm3）
Mx－作用在主平面内的弯矩，（KN·M）
Φy-在弯矩作用平面外的稳定系数，
Φh－整体稳定系数，
Btx－平面外等效弯矩系数，Btx=1。
4.6油路设计
油路采用了图7所示的二级分油并联油路。
为了便于水箱提升过程中的调平和更换千斤顶，特在分油器处设置了针形阀，每一个针形阀控制着一组（两个）千斤顶。
在提升过程中如发现水箱倾斜，可通过调整针形阀。
如果个别提升杆松弛，也可通过针形阀的调整来抽紧松弛的提升杆。
这样就可基本上消除由于千斤顶不同步及千斤顶回油时的落差不等等因素所造成的累积误差。
图7油路布置图
1千斤顶2针形阀3钢丝软管
4分油器5操作台
5工艺流程
水箱围绕筒身地面预制成型→塔顶支承架安装→安装液压千斤顶及液压操作台→液压系统联动试车→提升杆安装→提升杆与水箱吊环焊接→水箱初提升→吊篮及安全网安装→水箱正常提升→水箱到位支上水箱支座→绕铸钢筋砼支承环梁→拆除液压千斤顶及操作台→筒身装修→支承架拆除→水箱顶盖施工。
6主要机具设备
序号
机具名称
规格
数量
备注
1
液压控制台
YZKT-36型
1台
2
液压千斤顶
GYO-35型
22台
3
支承架
1个
自制
4
提升杆
φ25*36m
36根
自制
5
高压胶管
φ6*2m
72根
6
针阀
φ7
36个
7
分油器
φ48*500
8个
8
吊蓝脚手
1套
自制
9
安全网
1套
10
摇头拔杆
1T
1台
自制
7劳动组织
序号
工种
人数
工作地点
职责
1
总指挥
1
操作台
负责上下联系，发出操作指令，在异常情况下提出处理措施
2
司泵
1
操作台
操纵油泵，维护油路
3
气焊工
1
操作台
切割提升杆
4
架子工
1
操作台
协助切割提升杆
5
观察员
1
水箱上
观察水箱上升情况，对提升杆受力不均及水箱偏斜等问题及时向总指挥汇报
6
观察员
1
筒体内
提升时观察筒体有无裂缝，如有异常情况，立即向总指挥汇报
7
电焊工
2
水箱就位时，焊接水箱支座
8质量要求
8.1本工法根据以下规范、规程编制：
《钢筋砼工程施工及验收规范》GBJ204-83
《钢结构工程施工及验收规范》GBJ205-83
《钢筋焊接及验收规范》JGJ18-84
《液压滑动模板施工技术规范》GBJ113-87
《建筑安装工程质量检验评定标准》GBJ300-88
8.2技术要求
8.2.1所有钢结构部分（包括提升杆、吊环等）的焊接必须由具有焊接合格证的焊工焊接，并应由检查员签字方可投入使用；
8.2.2提升杆采用闪光对接焊后，必须逐根作145N/mm的抗拉强度试验；
8.2.3各部检查确认无问题后，以1MPa的油压将松驰的提升杆抽紧，然后进行加压提升，上升到100mm时停止，再次详细检查，24小时后，在确保无误的情况下方可继续升；
8.2.4水箱提升时应尽量减小千斤顶回油所产生的冲击荷载；如果发现水箱偏斜，应在提升过程中，通过调整针形阀，减小偏高那面千斤顶的提升量，从而达到调平的目的；
8.2.5水箱上升到规定标高还有50mm时，再进行一次严格精密的调平。
到位后，应按图纸要求对水箱的水平度及对中情况进行仔细检查，并做好记录。
8.3安装质量标准
项目
允许偏差
备注
标高误差
±10mm
中心线位置偏差
±5mm
不平误差
±5mm
9安全措施
9.1严格遵守国家有关法规、法令、认真执行安全生产的各项规定；
9.2严格执行施工方案，确保施工工艺正确，机具设备选用可靠；
9.3施工现场布置半径为35米的警戒区，上下指挥联络应确保畅通；
9.4提升前应由专职检查员认真完成各项检查，确认无问题时方可提升；
9.5正常提升时每班提升前必须做好检查和交接班工作；
9.6提升时各岗位必须职责清楚，工作协调；
9.7支承架顶部应安装避雷针，工作台应有防雨、防滑、防火等措施。
10效益分析
采用提升法可将水箱提升速度提高2.5倍左右,每班可节约劳动力1/2之多,另外它省去了顶升法中每节提升杆之间的连接器及每组提升杆顶部长3米，材质为45#钢T40×6-2的丝杠，仅提升杆丝杠和联接器的加工就可节约一笔可观的费用。
两种方法投入分析比较表
序
号
名称
顶升法
提升法
数量
金额
（万元）
备注
数量
金额
（万元）
备注
1
提升杆
7.2T
0.8600
材质45#（包括联接
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