0 引言

　　作为目前全球应用最广、发展最迅速的仓储结构，筒仓应用于工业、农业、商业、建筑业等多个行业。被广泛作为粮食、煤炭等行业存储物资的设施，同时在搅拌站、水泥工业厂房等建筑施工领域的应用也非常广泛。近些年，随着我国基础建设规模的显著增长，配套筒仓直径越来越大，高度日趋增加，筒仓顶部隔层越来越大，功能也越来越多样化。传统筒仓施工方法是在筒仓筒体滑模施工完成后，将滑模体系拆除，再搭设模板支架体系进行筒仓内顶板施工。该方法需从筒仓最底层搭设满堂脚手架，对管材及模板需求量较大，投入劳动力较多，同时模架体系在实施过程中，劳动强度大、危险系数高。施工完毕后，模架体系拆除、材料外运和清理工作也非常耗时，会影响工期，同时对周围环境也会造成一定影响。

　　1 工程概况

　　山西省某筒仓工程内径15m，总高43.6m，容积3 000t，且在筒仓20.7m处设楼层混凝土板，施工中，20.7m和顶部43.6m处模板支设需搭设脚手架。由于筒仓内部空间狭小，施工难度大，施工时严重不安全，而且架体材料投入量大，安装和拆除劳动强度较大，拆除及运输架体材料工作费时费力，大大影响了后序施工，针对以上问题，对桁架进行改造。

　　1)对筒仓滑模操作平台改造的门架结构进行简化，使其符合结构受力计算要求，并对上部荷载进行科学、合理的数据分析和计算，满足承载力、刚度和稳定性要求。

　　2)滑模在基础环梁上开始制作安装，利用滑模完成筒壁施工，且筒壁混凝土浇筑时，在43.6m处设置预埋吊环，利用吊环及手扳葫芦将筒仓滑模操作平台吊至43.6m并改造成门架结构。

　　3)将筒仓滑模操作平台改造成门架结构后，作为筒仓顶板模板支架的支撑面和工作面，根据筒仓结构与顶板模板标高进行平台设置和标高计算，从而减少顶板模板支撑架的使用量及工作量。

　　2 实施方案

　　该技术是在筒仓滑模操作平台桁架基础上，进行桁架节点有限元受力分析、优化模架支撑体系，将滑模桁架改造成新型门架组合式结构，在门架组合式结构上搭设满堂支撑架，通过塔式起重机吊装，与筒壁内侧周围预埋的钢牛腿进行焊接，形成一种新型的组合式支撑体系，大幅降低了模架搭设高度，减少了架体搭设工作量。

　　该技术将BIM技术应用于组合式支撑体系定位，钢结构支架设计、制作及安装的各个环节，运用BIM技术进行模拟施工，保证了施工的顺利进行。

　　2.1 前期工作

　　1)将筒仓滑模操作平台结构进行简化，改造成新型门架组合式结构，使其符合结构受力的简化要求。

　　2)对平台上部所有荷载进行科学、合理的分析、综合归纳，使结构形式的设计更符合实际施工。通过受力分析软件的试算，设计一种更科学、合理、便于施工的结构形式。

　　3)筒仓滑模操作平台作为顶盖模架体系的基础，需考虑上部结构及施工荷载，要求滑模操作平台结构自身具有足够强度、刚度、稳定性和承载力。为满足以上要求，需在滑模最初施工时考虑好滑模所使用的操作平台结构形式、材料及改造方案，以便下一步对操作平台进行改造。

　　2.2 施工技术

　　筒仓滑模操作平台设计验算→筒仓滑模操作平台制作→筒壁预埋钢牛腿→筒壁预埋拆模吊环→吊装筒仓滑模操作平台→焊接钢牛腿→安装筒仓滑模操作平台→安装模板及支撑体系(包括安装模架竖杆)→拆除模板及支撑体系→拆除筒仓滑模操作平台(包括拆除外围防护平台)。

　　1)筒仓滑模操作平台设计验算对筒仓滑模操作平台上的所有荷载进行分析、计算，包括操作平台上的钢筋、液压提升设备、脚手架板等荷载。通过对平台上结构自重、材料、设备等施工荷载的计算，确定操作平台与钢牛腿尺寸及形状。并对筒仓滑模操作平台刚度、节点强度、稳定性进行计算。

　　2)筒仓滑模操作平台制作通过计算和验算，选定各杆件几何尺寸和平台方案。筒仓滑模操作平台包括上、下钢牛腿，三脚架，钢桁架。三脚架安装在下钢牛腿与钢桁架之间，相互连接;钢桁架在筒壁之间利用三脚架连接，落在上钢牛腿上，位置准确定位后与之刚接。钢桁架由下弦杆、上弦杆、右弦杆、左斜杆、腹杆和横向连接杆组成。三脚架由竖杆和斜杆焊接组成，竖杆一端与斜杆垂直焊接连接，另一端与钢桁架下弦杆焊接连接。筒仓滑模操作平台如图1所示。

　　图1 筒仓滑模操作平台  

　　3)筒壁内侧预埋钢牛腿选定符合计算要求的钢牛腿预埋件材料，按设计好的尺寸进行加工切割，并将钢牛腿预埋件与锚固钢筋焊接，在指定位置进行钢牛腿预埋件预埋，与筒壁钢筋焊接连接，最后浇筑混凝土。

　　4)筒壁顶预埋吊环使用符合要求的钢筋制作加工已设计好的吊环，将吊环预埋至设计指定位置，并与筒壁钢筋焊接，最后浇筑混凝土，完成吊环预埋件埋设。

　　5)吊装筒仓滑模操作平台至指定高度并焊接钢牛腿筒壁混凝土浇筑完成后，将不需要的施工设施和设备拆除，将滑模操作平台和预埋吊环与倒链连接牢固，通过倒链将筒仓滑模操作平台吊装至钢牛腿预埋件处，在平台上将钢牛腿与钢牛腿预埋件焊接牢固。

　　6)安装筒仓滑模操作平台所有钢牛腿预埋件与钢牛腿焊接完成后，通过预埋吊环将筒仓滑模操作平台钢桁架吊装至钢牛腿上，将钢桁架调整就位至设计位置，然后放松倒链使钢桁架落在钢牛腿上，然后将钢牛腿与钢桁架进行焊接连接。

　　7)安装模架体系在已安装好的筒仓滑模操作平台(门架组合式结构)上按施工组织方案搭设满堂脚手架并安装模板。

　　操作平台桁架改造成门架结构，筒壁内径为15mm，筒仓总高43.6m。最大桁架直径为14 990mm，其余桁架间距1m逐渐缩短，平行排列。桁架长度依次为148 660,14 446,13 737mm等。

　　门架承载自重、上部模架、结构荷载及施工荷载。经受力计算及分析可得，筒仓滑模操作平台计算总荷载为1 700kN。

　　3 创新施工技术

　　1)滑模滑至筒仓顶处，利用吊环和倒链将筒仓滑模操作平台降至43.6,20.7m高度处。梁、板、模板支撑体以下作为模架支撑体系基础。

　　2)将原滑模桁架改造成门架结构，在门架结构上方搭设满堂脚手架，通过塔式起重机吊装与筒壁内侧周圈预埋件焊接固定，形成一种新型组合式支撑体系，大幅降低了模架搭设高度。

　　3)运用BIM技术模拟施工过程(见图2)，定位钢结构支架设计、制作、安装的各个环节，保证模板支撑体系和主体混凝土结构质量。

　　图2 BIM模拟施工 

　　4 施工安全保证措施

　　1)滑模施工组织必须确保施工过程中结构的刚度、强度、稳定性，吊装机具和操作平台应严格按施工组织设计安装。平台四周要有护身栏杆和密目式安全网，平台上的铺板要铺设紧密不得留有空隙。施工区域下方必须设围栏，经常出入的通道要搭设安全通道。

　　2)滑模平台在提升前应对全部设备装置进行检查，调试合格后方可使用。

　　3)滑模在提升时，应统一指挥，并有专人负责量测千斤顶，如发现异常情况，立即停止滑升。滑升过程中，要经常调整水平、垂直度偏差，防止平台扭转和水平位移。

　　4)平台内、外脚手架必须设置坚实牢固的护身栏杆和加挂密目式安全网，经验收合格后方可使用，平台上荷载不得超过设计规定荷载，且要均匀堆载材料等施工物资。

　　5)应在外侧设置可靠楼梯或在建筑物内及时安装上下楼梯。

　　6)施工时要统一指挥，所有机械设备要专人操作，其他人员不得擅自操作。操作平台上的照明采用36V低压电灯，并保证场地有足够照明。

　　7)避雷设备应接地线装置，平台上的振动器、电机等应进行接地保护。

　　8)模板拆除应均衡对称，拆下的模板、设备应利用绳索吊下，不得抛掷。

　　5 效益分析

　　1)社会效益筒仓滑模操作平台改造成门架组合式结构支撑体系的使用，缩短工期，减少人工投入，材料周转期缩短，直接成本降低。尤其减少了高空作业风险，营造安全施工环境。减少施工事故发生，值得应用和推广，最适合筒仓内混凝土顶盖板施工。

　　2)经济效益根据以往施工方法，钢管用量231t，扣件21 500个;而按新的施工方法，钢管用量37t，扣件3 540个。

　　3)劳动力投入按常规施工方法需346工日、拆除模架240工日;按新的施工方法需104工日，拆除模架42工日。

　　6 结语

　　1)对滑模操作平台进行改造制作成门架结构，使其具有支撑自重、上部模架、上部施工荷载及结构荷载的能力，作为楼层混凝土梁板的支撑体系和基础。以桁架为基础，通过改造成门架，提高整体承载力，满足工程对架体的强度要求，利用架体与筒壁预埋件的连接增强架体刚度和稳定性。

　　2)利用其操作平台，可提高劳动效率、减少安全隐患、减轻劳动强度，施工过程简单，操作方便，降低成本，进度加快。与传统施工方法相比，其安全、可靠，施工工艺先进，解决了筒仓内部空间狭小、施工难度大的问题，降低传统模架体系在高空拆除的危险性。

　　3)利用筒仓滑模操作平台作为顶盖板模板支撑体系的施工技术，并结合BIM技术进行施工模拟，保证施工安全、质量，同时降低了成本，产生了巨大的经济效益和社会效益，具有广阔的应用前景。