严寒区混凝土冬期施工自助提升暖棚施工工法

1、严寒区混凝土冬期施工自动提升暖棚施工工法 严寒区混凝土冬期施工自动提升暖棚施工工法黑龙江省建工集团有限责任公司 浙江昆仑建设集团股份有限公司张 厚 王玉林 李悦 姚华军 李钧强1.前 言我国严寒地区地域辽阔，占全国领土面积的20%以上，冬期时间长达 36个月，绝大部分工程在此期间处于冬期停工状态，大部分时间被浪费，即使有小部分工程进行冬期施工，通常也是采用混凝土综合蓄热法和掺外加剂法施工，主要施工地下结构部分，暖封闭后才能进行装饰工程、层数较低的框架结构及零星混凝土工程施工，施工周期长、效率低，增加工程成本。为了更好地解决严寒地区冬期施工、工程量大、工期紧的问题，延长我国北方严寒地区施工时间，

2、加速施工进度，拓展冬期施工技术，促进建筑业的发展，充分利用冬期时间进行钢筋混凝土结构施工，黑龙江省建工集团有限责任公司和浙江昆仑建设集团股份有限公司联合研发了自动提升暖棚施工技术。该技术具有自身整体提升、投料口自动开启、棚内温度可控等特点，在哈尔滨国际会议展览体育中心2#工程、哈尔滨世茂滨江新城一期四区3#楼工程、黑龙江省亚布力大冬会运动员村1#、2#工程、哈尔滨医科大学附属第一医院外科病房楼等多项工程中应用获得成功，在此基础上总结形成工法。该项施工技术经过黑龙江省查新咨询中心查新及黑龙江省建设厅科学技术委员会技术鉴定，结论为该技术达到国内领先水平。2.工法特点传统暖棚多用于基础施工阶段，暖棚

3、采用固定方式，作业空间小，施工速度慢，造价高；采用焦炭炉取暖，不环保，增加火灾隐患，满足不了主体钢筋混凝土结构的冬期施工要求。而自动提升暖棚具有如下特点：2.0.1 暖棚系统自成体系，自动提升，保证建筑物正常施工，保证有足够的作业空间。2.0.2 棚盖采用钢网架、桁架及张弦结构等形式设计，棚盖自动提升，同时暖棚四周竖向结构随棚盖整体提升，不影响结构施工，方便灵活。2.0.3钢结构棚盖可周转使用，安拆方便，自动提升，施工速度快；四周竖向结构利用主体施工采用的双排钢管脚手架（低层）或爬升式脚手架（高层），节省材料；围护材料采用岩棉被保温也可周转使用，无损耗。2.0.4棚盖设多处自动控制投料口，方便

4、投料，减少热量的损失。2.0.5棚内采暖采用蒸汽排管加热系统，棚内温度根据室外气温情况可调节，保证棚内作业环境温度，提高作业舒适度，保证工程质量、节省能源、无环境污染、无火灾隐患、保证作业人员身体健康，利于环境保护。3.适用范围本工法适用于钢筋混凝土结构形式的民用建筑、工业建筑以及其它结构形式的工程冬期施工。4.工艺原理传统暖棚法多用于基础施工阶段，暖棚采用固定方式，采用焦炭炉取暖，不环保，增加火灾隐患，满足不了主体钢筋混凝土结构的冬期施工要求。严寒区混凝土冬期施工自动提升暖棚施工工法攻克了建筑业在深冬季节无法保证钢筋混凝土结构施工质量的难题，其工艺原理是：按区域安装钢柱及提升装置，现场组装钢

5、结构棚盖，棚盖通过自动提升装置沿钢柱提升到预定位置，同时进行四周竖向结构安装提升，棚盖与四周竖向结构铺设保温材料；根据需要在棚盖上留设投料口，采用电动开启方式；棚内采用蒸汽排管加热系统调节棚内温度，满足施工现场的温度要求，最终形成冬期施工钢筋混凝土现浇结构随楼层自动提升的新型暖棚。5.施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程（见图5.1）图5.1 施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 暖棚设计在冬期施工前，根据施工任务情况、施工面积大小、施工区划分情况进行暖棚设计，选择钢柱型号、间距、数量及棚盖的结构形式，绘制暖棚施工图纸。5.2.2 施工准备、构件加工根据暖棚施工图纸及现场情况，编制施工方

6、案及构件加工准备计划，落实人员、材料、设备计划。5.2.3 钢柱及提升装置安装1、低层和地下钢筋混凝土结构工程施工时，钢柱可一次接长到使用高度，上端借助空间缆风绳体系稳定，下端简支在混凝土基础上，每根钢柱安装完成设临时缆风绳固定，缆风绳要避开障碍物的影响。图5.2.3 钢柱安装过程图2、高层钢筋混凝土结构施工时，钢柱上端借助空间缆风绳体系稳定，下端预埋在施工作业层以下二个层高的竖向承重结构上（浇筑钢管混凝土），用法兰连接接头，采用塔式起重机分节安装，随着主体结构升高而接长。3、提升装置悬挂在钢柱的吊耳上，与钢柱同时安装。5.2.4 钢结构棚盖组装棚盖采用钢网架、桁架及张弦结构等结构形式，现场组

7、装。图5.2.4 钢结构网架组装5.2.5 钢结构棚盖提升棚盖采用自动提升系统沿钢柱提升，第一次提升一个楼层层高加上作业空间高度，以后随着主体结构的升高逐步向上提升，棚盖提升到预定位置后采用自锁功能锁牢。（图5.2.5-1） 图5.2.5-1 棚盖提升过程1、自动提升系统由承重、动力和控制系统三部分组成，钢丝绳和导链为承重系统，电源为动力源，电控台和传感器组成控制系统。1）电动倒链 采用10t倒链，倒链悬挂在钢柱的吊耳上,倒链用28mm钢丝绳兜住吊点(即上弦球节点)。2）控制台 采用1台主控制台,控制台设置在各个提升点都能看到的位置，在控制台上可观察到任何位置的提升情况。2、提升方法：棚盖利用

8、电动导链自动提升，控制台同步控制提升的方法沿钢柱把棚盖提升到预定位置。1）提升工作原理提升时要求各提升点同步进行，各吊点提升高度经过高差传感器测量，反馈到中央控制台，再由中央控制台调整各吊点的提升速度、高度，实施全部吊点的同步提升。（见图5.2.5-2）电源控制台信息反馈信号电动倒链传感器钢结构棚盖图5.2.5-2 自动提升工作原理图2）提升参数选择导链起重负荷10t/个，钢丝绳安全系数大于3，网架提升速度2.6m/h，提升位置偏差为±10mm。5.2.6 四周竖向结构安装提升四周竖向结构根据主体结构施工采用的双排钢管脚手架（低层）及爬升式脚手架（高层）的形式进行搭设提升。5.2.7

9、铺设外保温材料棚盖围护材料采用透光、阻燃、强度好的材料。 四周竖向围护材料采用岩棉被保温。（见图5.2.7）图5.2.7 四周竖向围护施工图 5.2.8投料口根据需要在棚盖上留设投料口，选用张拉索做轨道，小型电动卷扬机作为开闭的动力，及时开闭，减少棚内热量流失。5.2.9 采暖供热系统安装试运行根据工程需要设置蒸汽排管加热系统，用于暖棚内采暖。蒸汽热源通过现场安装锅炉房解决。临时采暖系统采用无缝钢管通过管道井接入施工作业层内，立管用槽钢8作支架16圆钢做卡环固定，管道用50mm厚岩棉管壳外缠玻璃丝布进行保温，蒸汽排管采用脚手钢管及橡皮管连接，可周转使用。采暖工艺流程图（见图5.2.9）。图5.

10、2.9 蒸汽排管施工流程图采暖系统安装完成，经过系统运行检验能够正常运行后，进行下道工序施工。5.2.10检查验收棚盖和四周竖向结构经过提升、围护及安装采暖供热系统，形成新型暖棚，（见图5.2.10）工程项目技术负责人组织相关人员进行检查验收，满足要求后，进行钢筋混凝土结构施工。图5.2.10 自动提升暖棚全景图5.2.11钢筋混凝土结构施工暖棚提升完成，棚内温度达到使用要求后，钢筋混凝土结构按照常温要求进行施工。5.2.12钢柱接长钢筋混凝土结构施工完成，通过塔吊把钢柱进行分段安装，法兰连接接长。5.2.13暖棚提升重复棚盖提升、四周竖向结构提升、外保温围护、供热系统安装等操作过程，完成暖棚

11、提升，保证钢筋混凝土结构继续进行下一层施工。5.2.14暖棚拆除冬期施工结束后，先拆除围护结构，钢结构棚盖下滑到结构楼板上，拆除钢柱揽风绳，再把棚盖拆分成若干单元，用塔吊运到地面指定地点。5.3 劳动力组织（见表5.3）表5.3 劳动力组织表序 号工种人数备注1管理人员2人2技术人员4人3钢结构棚盖制作组装10人4棚盖提升6人5架子工20人6采暖工6人7杂 工10人合 计58人6.材料与设备6.1 材料6.1.1 钢柱：选用圆钢管制作，规格选择须根据钢结构棚盖的规模、施工工况验算情况确定。6.1.2 钢结构棚盖：根据工程情况进行设计，采用网架、桁架、张弦等结构形式，周转使用。6.1.3 岩棉被

12、：选用防风性能好、阻燃型、可多次周转的材料。6.1.4 棚盖围护材料：采用透光、阻燃、强度好的材料。6.1.5 采暖系统：1、热源：2t锅炉；2、供热管线：采用无缝钢管制作；3、排管：采用无缝钢管制作。6.2 机具及设备（见表6.2）表6.2 机具设备表序 号设备名称型号单位数量备 注1控制台台1控制同步提升2电动倒链10T个根据需要动力装置3钢丝绳、卡环根据工况验算根据需要4塔吊根据需要利用工程已安置完设备5电焊机AS -300台26无齿锯3120k台27手电钻Mod.1005台27.质量控制7.1质量要求7.1.1严格按照钢结构工程质量验收规范（GB50205-2001）及有关标准施工。7

13、.1.2钢网架选用Q235B级钢、钢桁架选用Q235B级钢、其他钢材选用Q235级钢，焊接材料选用E4303。7.1.3焊接球加工允许偏差（见表7.1.3）。表7.1.3 焊接球加工允许偏差表项 目允许偏差（mm）方 法直 径±0.05d用卡尺和游标卡尺圆 度2.5用卡尺和游标卡尺壁厚减薄量0.13t且1.5用卡尺和测厚仪对口错边量1.0用套模和游标卡尺7.1.4杆件其长度允许偏差±1mm， 钢柱下料允许偏差±1mm。7.1.5 钢柱安装允许偏差：底柱偏移 ±10mm；垂直度 H/1000且30mm。7.1.6 网架或桁架：（见表7.1.6）表7.1.6

14、 网架或桁架制作安装检查表项 目允许偏差检验方法纵向、横向长度L/2000,且不大于30-L/2000，且不小于-30用钢尺实测支座中心偏移L/3000，且不大于30用钢尺和经纬仪实测周边支撑网架相邻支座高差L/400，且不大于15用钢尺和水准仪实测支座最大高差30多点支撑网架相邻支座高差L1/800，且不大于307.2质量保证措施7.2.1 保证钢柱加工质量和网架构件加工精度。7.2.2 网架结构的制作、拼装和安装的每道工序均应进行质量检查，凡未经检查，不得进行下一道工序施工。安装完成后必须进行检查验收。7.2.3 提升装置、钢丝绳、卡环、控制装置、揽风绳、锅炉均有出场合格证，并且检验合格后

15、方可使用。7.2.4 保温材料连续封闭铺设，满足保温要求。7.2.5 采暖系统安装维护设专人负责，在棚内设置测温点，每天进行测温，随时做好测温记录，保证棚内温度。8.安全措施8.1 根据工程规模、进度，合理配备操作人员，在施工过程中严格按照中华人民共和国安全生产法及有关法律法规的规定施工。操作人员认真学习安全知识，熟悉施工程序和操作规程，班前认真进行安全交底，人人懂得安全防范，临边洞口加强围护、封闭，做到防护到位。8.2 项目部成立安全检查领导小组，负责进行安全设施、防护设施、防火设施、劳动防护用品的使用检查及电气设备的防触电安全检查，消除事故隐患。8.3棚盖结构必须经过设计计算，强度及稳定性

16、符合要求后编制施工方案，并按方案实施。8.4 施工前应充分考虑可能的各种工况，预留安全系数进行验算，根据验算结果选择满足使用要求的钢柱、提升装置、钢丝绳、卡环。8.5钢柱安装基础必须满足承载力要求，安装在混凝土结构上时，必须验算其强度是否满足要求。8.6提升系统安全要求8.6.1控制导链实际起重量，钢丝绳安全系数大于3。导链具有自锁功能，防止棚盖失速下落。8.6.2电路采用自动闭锁装置，保证重物不会下落。8.6.3严禁搭载提升，防止超载，确保安全。8.7建立专门的提升指挥系统，确保提升中的统一协调和同步指挥；提升前履行书面会签程序，各相关部门联合检查确认后方可提升，每次提升完成后锁定驱动装置。

17、8.8提升过程中根据作业面的大小专门配备一定数量的安全观察员，对提升系统各个部件进行观察，发现问题立即停止提升。提升过程中提升系统或观察员发现任何问题，立即停止提升，然后再对发现的问题进行分析，排除故障后继续提升。8.9 脚手架等外围护结构不能与钢柱、棚盖硬性连接，避免传递风荷载。8.10 围护结构用材料要选择保温阻燃型材料。8.11严格执行用火审批制度，加强棚内用火管理，禁止吸烟与明火作业，电气焊作业时，严加管理，专人负责，防止火灾隐患发生。8.12 临时用电线路派专人检查维护，防止触电事故和电气火灾隐患的发生。8.13 设置专人负责采暖加热系统的安装、维护、测温工作，保证采暖加热系统正常运

18、行和棚内温度的控制，避免蒸汽烫伤、热量损失和能源浪费等现象的发生。8.14加强棚内空气质量的监控，随时通过通风口和投料口进行通风处理，保证棚内的空气质量。9.环保控制9.0.1工程施工过程中应严格遵守中华人民共和国环境保护法和相关法规。9.0.2 对钢结构制作安装操作过程噪音进行控制，钢结构网架采用工厂加工，减少现场敲击作业；调整作业时间，与周围居民休息、职工办公时间错开，减少对周围环境的影响；吊装施工前，做好书面交底，过程中做好监控，杜绝不必要的敲击。9.0.3 搭设暖棚的剩余废料及时回收，码放到指定地点。9.0.4 采暖设备使用蒸汽排管加热系统，防止空气污染。10.经济效益分析10.0.1

19、经济效益自动提升暖棚安装整体性好、操作简单、施工方便、节省材料、节省人工、施工速度快、施工效率高、可周转使用，保证工程质量，降低冬期施工费用，在黑龙江省多项工程中成功应用，增加了公司施工产值3亿多元人民币，此项工法受到很多投资商特别是俄罗斯、蒙古等国外投资商的广泛关注，使公司获得非常可观的经济效益。10.0.2社会效益采用自动提升暖棚法施工，解决了严寒地区冬期停歇时间长的问题，攻克了建筑业在深冬季节无法保证钢筋混凝土结构施工质量的难题，实现了深冬季节钢筋混凝土结构正温化施工，保证严寒地区冬期施工的建筑工程正常施工，提前总工期2个月以上。同时增加建设资金的流动，节约建设资金，能够有效解决2100

20、多人的冬期就业问题，改善施工作业环境，提高工作效率，保证工程质量。本工法施工工期短，无需单独大型设备，无污染、不产生噪声、废气、废水，所用的钢柱、棚盖、提升装置、围护材料等设备材料均可重复利用，不产生建筑垃圾，节能环保。本工法将钢结构提升工艺与普通暖棚施工技术有机结合，形成了一种自动提升暖棚的施工方法，是传统工艺与现代科技的完美结合。采用此技术冬期施工钢筋混凝土结构，质量可靠、安全、绿色、节能、环保，得到建设单位和监理单位的高度评价。该项技术经过技术鉴定达到国内领先水平，实现在严寒地区全天候施工，提高建设速度，增加社会工作量安排就业。11.工程实例11.1 哈尔滨国际会议展览体育中心2#工程1

21、1.1.1 工程概况该工程位于哈尔滨市南岗区红旗大街301号，建筑面积101300m2，地下2层，地上38层，2006年9月4日开工，2007年11月30日竣工，筒中筒结构。工程照片（见图11.1.1）。图11.1.1哈尔滨国际会议展览体育中心2#工程外立面图11.1.2 施工情况及完成结果根据建设单位及工期要求，自2006年10月20日至2007年4月30日进行冬期施工，施工完成高层宾馆部分25层至38层主体结构，施工面积14500 m2。如果按常规冬期施工方法，在非常寒冷的情况下是无法保证工程质量的，采用自动提升暖棚法外加蒸汽排管采暖系统施工，保证2007年11月30日主体如期竣工封顶，保

22、证了工程质量，这是黑龙江省进行深冬施工的一大创举，保证了第17届中国哈尔滨国际经济贸易洽谈会的如期召开，得到建设单位的充分肯定。该工程获得2008年度黑龙江省建筑业新技术应用 “金牌示范工程”奖，荣获2008年度黑龙江省建设工程质量“龙江杯”奖（见图11.1.2）。 图11.1.2 工程获奖证书及奖牌11.2 哈尔滨世茂滨江新城一期四区3#楼工程11.2.1 工程概况哈尔滨世茂滨江新城一期四区3#楼工程，位于哈尔滨市松北区世茂大道88号，建筑面积71053m2，地下1层，地上33层，2006年10月20日开工，2007年12月30日竣工，短肢剪力墙结构。工程照片（见图11.2.1）。图11.2

23、.1 哈尔滨世茂滨江新城一期四区3#楼外立面图11.2.2 施工情况及完成结果根据建设单位及工期要求，自2006年10月20日至2007年1月30日进行冬期施工，完成25层至33层主体结构，施工面积18500。采用公司自主研发自动提升暖棚法进行施工，利用冬期时间110天，为2007年室内外装饰装修工程提供充足时间，保证工程质量，赢得业主高度赞扬。该工程获得2008年度黑龙江省建筑业新技术应用 “金牌示范工程”奖，荣获2008年度黑龙江省建设工程质量“龙江杯”奖（见图11.2.2）。11.2.2 工程获奖证书及奖牌图11.3 黑龙江省亚布力大冬会运动员村1#、2#楼工程11.3.1工程概况该工程位于黑龙江省亚布力风车山庄内，建筑面积55000m2，占地面积10000m2，地下2层，地上5层，2007年10月1日开工，2008年12月30日竣工，框架结构。工程照片（见图11.3.1）。图11.3.2 黑龙江省亚布力大冬会运动员村1#、2#楼外立面图11.3.2施工情况及完成结果2008年11月15日完成了基础底板施工，按常规冬期施工方法，基础完成后覆盖保温，进入冬停，避免主体结构进入深冬施工。但采用新型暖棚法施工