1.向大支承杆方向发展
在滑模施工中,支承杆失稳现象时有发生,近年来支承杆失稳现象有增无减,其公认的原因是荷载较大,平台倾斜、扭转、千斤顶不同步等带来附加荷载太大等等,为避免或尽量减少支承杆失稳的问题,滑模工程的设计者只好把千斤顶和支承杆的承载能力降低。也就是把安全系数K值加大,具体做法就是增加支承杆和千斤顶的数量来保证滑模施工的顺利进行,但实际结果并不理想。例如:600m²/层的高层建筑,千斤顶数量从220~240增加到300台。在开始的几层还比较顺利,往往在十层之后,支承杆φ25钢筋的失稳现象就多起来了,但从来没有发生过千斤顶失效(破坏)的问题。这个严峻现实引起了我们的深思,经我们分析认为:施工现场管理工作粗放,工人素质的下降固然是导致支承杆失稳的主要原因(在70年代支承杆失稳现象比较少,就是因为施工管理比较细),目前使用的35型千斤顶与φ25钢筋支承杆不相适应也是一个很重要的原因。
根据有关规定,油压小于16MPa的液压千斤顶在进行耐压试验时,要求达到额定油压的1.5倍,35型小顶的极限承载力为52.5kN,滑模施工设计只允许取额定承载力(最大起重量)的1/2(即17.5kN)为限值。千斤顶的安全度至少为3(而在实际施工中,千斤顶的设计承载力往往低于15kN)而φ25钢筋支承杆的安全度为2,其极限承载力为30kN(见《液压滑动模板施工技术规范》GBJll3—87中4.1.4条及规范的条文说明5.3.6条)。所以说,千斤顶和φ25钢筋支承杆的极限承载力相差甚多,两者之间的安全系数是不一致的,前者为3,而后者为2,从而说明35型千厅顶与其相配的φ25钢筋支承杆是不适应的。由此可见,在滑模施工中往往出现支承杆失稳的问题是不足为怪的。
为什么在千斤顶和支承杆的数量增加后还没有解决支承杆的失稳问题呢?这是由于千斤顶的增加势必缩短了千斤顶之间的距离。这样一来,由于千斤顶的不同步给支承杆带来的附加荷载急剧增大。根据毛风林等同志所著《滑升模板》一书中有关论述,其附加荷载值是与千斤顶的三次方成反比,如果间距缩短20%,因千斤顶不同步带来的附加荷载可增大一倍。另外,千斤顶增多与其相应的油路、针形阀等亦增加,给管理工作增添困难。我们在施工现场看到,滑模施工的额定油压为8MPa,而实际上有时达到10.OMPa,对于这个油压值,千斤顶虽然超负荷工作,但离12.0MPa的试验油压还有一定距离,而对支承杆来说,其平均承载力已超过极限承载力了。在这种情况下,部分支承杆失稳也是理所当然了。由此可见,单纯地增加千斤顶及支承杆数量不能有效地解决支承杆的失稳问题。只有增大支承杆自身的承载能力才能彻底解决这个问题。因此,我们认为滑模施工的发展方向之一,就是向大支承杆的方向发展。
那么选择什么样的大支承杆为最合理呢?经过我们多次试验及工程应用中的反复考核,认为选择φ48×3.5脚手架钢管(内焊的钢管)为好。其理由有三:一是钢管的惯性矩J值为φ25钢筋的六倍多(由1.91cm4增至12.16cm4)即刚度增加五倍多;二是该钢管来源方便;三是钢管的强度也可满足要求,而且每米的重量与φ25钢筋相比还略有下降。
2.向大吨位千斤顶方向发展
大支承杆确定之后,就要研究与之相适应的大吨位千斤顶。那么起重量多大为合适呢?我们在研制大吨位千斤顶过程中,最初考虑,千斤顶是为配合φ48×3.5脚手架钢管为支承杆或水柜提升杆的配套设备。当用于水柜提升时,φ48×3.5钢管的最大受拉能力是117.4kN(指钢材达到屈服强度),当用于滑模时,钢管作支承杆是压杆,其承载能力包括K=2的安全系数,也不允许超过117.4kN。因此就要求千斤顶的极限承载力达到120kN。按建设部有关液压千斤顶的规定,千斤顶出厂的试验压力为额定工作压力的1.5倍,其承载力要达120kN,其正常的工作起重量应是80kN。在选择工作压力为10.0MPa的条件下(因公称压力中没有9MPa这一级,若8MPa压力时仅为73.2kN),结合市场供应的密封圈的标准规格最后设计的理论起重量为91.5kN。这样的起重量不仅对(1148×3.5钢管已完全满足,而且在必要时,也可适用于直径为48,厚度较3.5mm大些的钢管或强度较高的φ48冷拔钢管。从后来的工程实践来看,千斤顶起重量过大,则使用时就要把千斤顶布置的距离拉得很大,对滑模平台布置将会带来困难,因此90kN应该是足够用的了。如果再降低起重量,可能缩小一些千斤顶的外廓尺寸,可以减轻些重量,可以稍稍降低些造价,但是其应用范围,就受较大限制。权衡利弊,我们选择了90kN的起重量。后来我们了解到德国现在用于滑模施工的千斤顶,其起重量也为90kN。这也许是一种不谋而合。我们认为这种90kN的大吨位千斤顶与φ48×3.5脚手架钢管基本上是相匹配的。
3.大Ⅱ屯位千斤顶向具有松卡、自动拔管性能的方向发展
原来小吨位的滑模千斤顶将上,下卡块装置均设置在缸简内。由于滑模施工的环境在露天、条件极差,当卡块的齿槽内粘满了各种杂物时,就必须把千斤顶换下来拆开缸筒及油路部分才能对卡块清洗或更换。可是拆开缸筒并非容易的事,而卡块的更换与清洗又在所难免,因此往往在现场需要配置大量备用千斤顶。因此在研制大吨位滑模千斤顶时,必须充分考虑到千斤顶卡块在施工现场更换方便问题。
在我国,钢材一直是很紧张的,而且价格较高。因此节约钢材是一个长期的,很重要的问题,滑模施工如能把支承杆拔出重复使用,则可节约大量钢材,大大降低施工费用。小吨位滑模千斤顶在工作时,由于千斤顶的构造只允许作向上的单向运动,当向上拔支承杆时,卡块楔紧钢筋不放,只能将支承杆连同千斤顶一起拔出或是用氧气割断支承杆,再把千斤顶取下再拔支承杆,因此很麻烦,加上千斤顶用量大,动辄数百根支承杆拔出工作量很大,难以实施。若采用90kN的大吨位千斤顶后,支承杆可减少2/3~3/4,再从千斤顶结构上考虑为拔出支承杆提供方便,拔出支承杆就完全可行了。我们研制的SQD90—35型松卡式千斤顶,就是在卡块附近设置了松开卡块的装置。
从而解决了长期以来想解决而没能解决的松卡问题,使在施工现场更换卡块、拔出支承杆成为现实。
如果大吨位千斤顶不仅能松卡,而且还具有自动拔管的性能那就更理想了。现在我们正在向自动拔管的方向努力。
综上所述,大吨位千斤顶应向具有松卡、进而能自动拔管的方向努力。
4.模板的脱模技术向简便的脱模方向发展
在滑模施工中,’模板的脱模问题是一个老大难问题。采用现有的脱模剂效果都不佳,而且很难涂刷。采用小铲子去清除粘结在钢模板上的混凝土也很困难,既清不干净,又费工费时。由于钢模板清不干净,必然给滑模施工带来不少弊端,首先是滑模时,钢模板与混凝土之间的摩擦系数加大,从而造成提升力的增大,使千斤顶和支承杆超负荷工作或采取增加千斤顶、支承杆数量的办法,这就造成滑模施工投入的增加,其次是滑模后的混凝土质量的降低,抹灰量与装修量的增加,直接影响了经济效益。因此说,在滑模施工中,必须解决好脱模问题,我们的有关研究人员,针对滑模施工中的脱模困难问题,研究成了一种简便的混凝土脱模方法一一电脱模技术。它是利用新浇灌混凝土中所含胶体粒子与水在电场作用下的电渗和电解效应。利用电脱模器对置于新浇灌混凝土中的一导体(小电极)与导电模板之间施加一电场,使新浇混凝土与金属模板之间的界面上形成一薄层汽和水共存的润滑隔离层,从而减少了混凝土与模板之间的粘结力,达到易于脱模的效果。该项技术的应用,可使滑模施工中的脱模难题得以解决。
5.液压系统向高压方向发展
在液压滑模施工中,由于液压控制柜的压力一般在10~12MPa。千斤顶的额定压力控制在8~10MPa,以往采用的都是小吨位千斤顶,千斤顶的重量也不显得重。一般35kN型的小顶自重在13kg左右,现在的滑模千斤顶要向大吨位的方向发展,但目前相配套的液压控制柜仍然是12MPa的,因此千斤顶额定油压也只能控制在8~lOMPa左右。由于液压不能提高,势必造成千斤顶的重量较重。千斤顶较重,就往往造成操作人员的劳动强度较大。为此,为了适应滑模千斤顶向大吨位方向发展,那么液压控制系统就必须向高压的方向发展。假如千斤顶的额定油压提到20MPa,(液压控制的额定油压为25MPa),那么同样吨位的千斤顶重量就可相应减轻,这样一来,既便于工人操作,又方便了施工,同时造价还有所下降。现在我国的液压工业是在不断向高压方向发展的。就建筑业而言,在预应力施工中所采用的液压系统就是高压、超高压的。所用的油泵的额定油压可达到50或63MPa,所用的千斤顶的额定油压一般都在40MPa以上。也有少量的已达到63MPa,超高压胶管在我国已有产品。当然滑模施工的液压系统与预应力施工设备还不能相提并论,它们的工况是不一样的。滑模施工用的液压控制柜带动的千斤顶是几十台以至几瓦台。预应力施工的一般只带动一台或数台(预应力压折施工)。但可以看到滑模施工中液压系统的发展,应向高压方向发展。在我国也已有能力生产25MPa液压控制柜。这就说明,我国滑模施工中的液压系统向高压方向发展已基本具备条件,是完全可以实现的。