大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法工法特点

《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》的工法特点是：

1.采用跳仓施工法，对大体积混凝土基础进行合理分块，同时控制混凝土浇筑块体因水泥水化热引起起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差和隆温速度。从而有效地控制因水泥水化热引起升温而产生有害裂缝，解决了采用整体浇筑法施工时，混凝土有害裂缝难以控制的技术难题。

2.进行分块跳仓的同时，在混凝土表面采取增加钢筋网片等抗裂措施，避免转炉基础大体积混凝土的有害裂缝发生。

3.对转炉基础进行适当的分块，使转炉基础可以进行流水施工，便于劳动力合理组合。

4.螺栓安装采用独立体系的钢固定架，并与钢筋支撑、模板加固的对拉螺栓杆相分离，螺栓固定架落在桩头上，保证了预埋螺栓标高和中心的精度。

炼钢转炉基础设计一般采用钢筋混凝土整体式筏板基础，其长度、宽度、厚度尺寸较大，如马钢新区转炉基础长。宽、高尺寸分别为92米、44米、3米，混凝土施工—次性浇筑量达到10000立方米以上。如此大体积的混凝土工程中，其基础模板安装、混凝土浇筑成型工艺、控制温度防止混凝土有害裂缝发生等施工具有一定的技术难度。

为了确保大型炼钢转炉基础混凝土施工质量，中国十七冶集团有限公司、攀钢集团冶金工程技术有限公司联合设计单位开展科技创新，研究开发了大体积混凝土“分块跳仓、抗放结合”综合施工技术，其中混凝土分块跳仓技术、混凝土配合比优化技术、混凝土温控技术和螺栓直埋技术等，对转炉基础大体积混凝土的施工质量和精度控制有明显效果。

2008年《3×3001转炉基础大体积混凝土“分块跳仓、抗放结合”法施工技术》通过中冶集团技术成果鉴定，并形成《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》。

大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法适用范围

《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》适用于大型炼钢转炉设备基础及公共建（构）筑物的大体积混凝土的施工。

大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法工艺原理

《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》的工艺原理叙述如下：

一、基本原理

根据分块组合原理，采用跳仓施工法，通过伸缩缝间距计算，合理地对基础进行分块，将大体积划分为若干个小体积，分块浇筑混凝土，控制混凝土体因水泥水化热引起的温升、混凝土体的内外温差和降温速度，对混凝土内的温度应力，采用“抗放结合”的方法，同时采取相应的抗裂措施，避免和控制转炉基础大体积混凝土的有害裂缝发生。例如马钢新区300吨转炉大体积混凝土基础，沿基础底板长度方向分成36.8米、27米和28.2米三块，先施工两端的块体，经过短期应力释放后，再施工中间段连成整体，依靠混凝土自身抗拉强度抵抗下一段的温度收缩应力，达到抗放结合彼此约束的效果，如图1。

二、裂缝控制计算（以马钢新区转炉基础为例）

1.混凝土浇筑前进行裂缝控制计算（按30天龄期）

计算条件：

1）商品混凝土公司经实验确定配合比（表1）。

2）基础配筋率∶

u（纵向）=0.372%、u（横向）=0.3424%、混凝土入模温度T₀=14（℃）。

2.伸缩缝间距计算

伸缩缝间距计算

L_max=1.5（H·E_c/C_x）^2/2·arch[∣αT∣/（∣αT∣-ε_p）]

式中H——板厚；

L——板长；

E_c——混凝土弹性模量；

C_x——地基水平阻力系数；

T——综合温差，包括水化热温差、气温差和收缩当量温差；

α——钢筋混凝土的线膨胀系数，取10×10^-6；

ε_p——混凝土的极限变形值；

arch——双曲线余弦函数的反函数。

经计算伸缩缝间距L_max=45.99（米）≈46（米）；

通过计算，马钢新区转炉基础混凝土采用整体浇筑时，转炉基础混凝土在水泥水化热温差及收缩作用下，将不可避免地产生有害裂缝。而采用“分块跳仓”后每一块体的最大整浇长度均不超过46米，完全能避免产生有害裂缝。

三、施工缝处理

施工缝处理采用双层密目钢丝网加固，如图2。

参考资料：

大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法施工工艺

• 工艺流程

《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》的施工工艺流程是：

测量施工→土方开挖→垫层混凝土→桩头锚固→基础四周脚手架→基础底板底层钢筋绑扎→螺栓固定架及基础上层钢筋固定架施工→基础上层钢筋安装及插筋安装→基础侧面钢筋安装→基础外侧模板安装→螺栓安装及测温探头布设→两端块浇灌混凝土→混凝土测温控制及养护→中间块浇灌混凝土→混凝土测温控制及养护→底板混凝土验收→转炉支墩施工→回填土。

• 操作要点

《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》的操作要点如下：

一、施工测量

1.为保证转炉基础施工需要，将炼钢二级测量控制网在转炉区域进行加密。

2.在控制桩四周1米范围用φ48×3.5毫米钢管进行围护，护栏高度1.2米，并涂刷红白相间油漆，以保护控制桩不被破坏。

3.标高控制从控制桩上高程点引测，以控制基础各部位标高。

4.中心线控制采用经纬仪、钢尺，从加密控制网引测以控制基础及其内部螺栓等的中心位置。

二、土方开挖

1.根据图纸、施工方案确定基坑开挖尺寸和放坡系数，土方开挖采用反铲挖土机挖土，自卸汽车运土。土方由基础中部开始向两侧分层、分级放坡开挖。分级之间设置过渡平台，平台宽度2.0米，边坡采用塑料薄模覆盖。

2.基坑的底部四周设盲沟，盲沟宽度0.4米，深度0.6米；坑底分别设置盲沟，盲沟宽度0.4米，深度0.4米。基坑四角及四边中间设1.0×1.0×1.0米集水井8座。用潜水泵抽水，排向场区排水沟。

三、验桩及截桩

1.土方开挖后，及时对施打的桩进行桩位复测，以检查桩位是否符合设计及规范要求，并要求提出桩施工中间交接竣工资料。

2.桩头标高与设计标高偏差在-50～ 100毫米之间，根据规范要求不进行桩头处理，超过上述偏差范围，需按设计要求对桩头进行处理。

3.桩头破除采用混凝土切割机，切割至设计标高-50~ 100毫米之间。

4.及时清理垫层面上混凝土碎渣，保证垫层面清洁。

5.如桩顶标高不够高，则按设计要求进行接桩处理。

四、钢筋工程

钢筋工程先焊接桩头锚筋，绑扎底板钢筋、暗梁钢筋，再绑扎顶板钢筋及侧壁钢筋。

1.钢筋制作

钢筋安排在加工场加工，钢筋加工后人工运输至基坑内。

2.钢筋绑扎

1）钢筋保护层按图纸要求控制，底层钢筋利用桩头架空钢筋，架空高度100毫米。基础侧面用1:2水泥砂浆垫块80毫米×80毫米×A；基础底面用C15混凝土垫块100毫米×100毫米×A（A为钢筋保护层厚度）。

2）基础钢筋上部钢筋采用∟50×5角钢作固定架。

3）钢筋绑扎和螺栓固定合理组织施工顺序，可避免因螺栓安装而割除钢筋现象，两道工序的合理配合既保证了钢筋的质量，又保证了螺栓的精度。

4）转炉基础钢筋连接采用直螺纹连接，连接直螺纹钢筋时注意正反丝扣，套筒要拧到位，并采用力矩扳手检测。当同一根通长钢筋有几个接头时，施工下一接头要对已施工接头保护，应沿同一方向向前推进，防止直螺纹连接时钢筋转动使已施工接头丝扣松弛，直螺纹连接要进行拉伸试验和拧紧力矩试验。底板、顶板钢筋接头按50%错开（图3）。

五、模板工程

1.转炉基础的模板采用胶合板模板，模板接缝粘贴双面胶，避免漏浆，模板安装时，先采用两块方木，把几块木模板上口及下口连接成一个整体再进行安装，以保证模板不错缝，接缝严密。（图4）

2.模板采用50毫米×100毫米方木及φ48×3.5毫米钢管作背楞，φ12螺栓杆作对拉螺栓。对拉螺栓一端焊于基础水平钢筋上，螺栓杆倾角最大不超过45°，且焊于同一根钢筋上，模板加固螺杆竖向@450毫米，水平@600毫米。

3.模板的质量控制完全按清水混凝土的要求控制。

六、螺栓安装

螺栓安装采用“基础预埋螺栓的中心线找正和标高调整装置”专有技术，采用型钢焊接成固定架的方法施工，固定架成独立体系，与钢筋支撑及模板加固对拉螺栓杆相分离，并在固定架上面测定螺栓的中心线及标高，以利于螺栓安装（图5）。

七、混凝土施工

1.大体积混凝土施工过程中，由于水泥水化热引起混凝土浇筑块体内部温度和温度应力剧烈变化，而可能导致混凝土发生裂缝，因此控制混凝土浇筑块体因水泥水化热引起的温升、混凝土浇灌块体的里外温差及降温速度，防止混凝土出现有害裂缝是施工的关键。

2.大体积混凝土施工应采取温控施工技术，对混凝土的材料选择、配合比设计、拌制、运输、浇筑、混凝土的保温养护及施工过程中混凝土的温度监测等进行严格及合理的设计和控制。

3.温度应力计算∶分段后的混凝土在每段浇筑时，仍然按要求进行温度应力计算。

4.混凝土的供应；根据混凝土的初凝时间及每层混凝土的浇筑量确定混凝土每小时供应量（混凝土每小时供应量应不小于120立方米），并安排2台输送泵车（臂长37米）分别布置于基础东西两侧，同时安排1台泵车现场备用。

5.因转炉基础平面尺寸较大，底板较厚，采用“整体分层连续”浇筑混凝土，分层厚度经计算确定。

6.混凝土振捣采用机械振捣，振捣工作应从浇筑层底层开始，逐渐上移。在混凝土浇筑坡度的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土卸料点，主要解决上部混凝土的振实；因转炉基础底板底层钢筋较密，第二道布置在混凝土坡脚处，确保下部混凝土的密实，随着混凝土浇筑工作向前推进，振动器也相应跟上。

每台泵车布料范围由2个小组负责振捣。

混凝土振捣过程中，表面的泌水处理采用1时潜水泵抽排。

混凝土浇至顶面后4~5小时左右，将混凝土表面进行找平，并在混凝土初凝前用木抹子打磨压实3遍，以闭合收水裂缝。

八、混凝土测温

1.为了及时掌握大体积混凝土浇筑温度以及浇筑层的温升变化、内外温差、降温速度，需要对混凝土进行温度监测，确定计算实际温度应力是否满足要求，以便调整混凝土的保温措施。

2.测温点布置

在平面方向上，沿基础中心轴线设置测温点，在基础厚度方向，南、中块平面点设置四个测温点，北块平面点设置三个测温点，混凝土上表面测温点布置在距混凝土上表面以内50毫米处，混凝土底表面测温点布置在距混凝土底表面以上50毫米处，测温点布置见附图6。

3.混凝土浇灌2天至7天期间，每隔2小时测温一次，7~15天，每工作班测温二次，15天至30天每昼夜测温2次，以后每昼夜测温一次，直至基坑回填完。

4.混凝土温度测试由专人负责，认真填写测温记录，并交技术负责人审查，及时掌握混凝土温度变化动态。对于温控指标超过有关要求的，及时采取有效措施加以处理。

5.温控指标

混凝土浇灌前温度收缩综合应力需估算控制；混凝土浇灌后根据实测温度计算，温度应力≤同龄期混凝土抗拉强度。

6.测温设备

采用JDC—2型便携式电子测温仪4台，预埋式温度传感器33个，传感器外包2层胶布与传感器固定架绝热，传感器导线沿固定架引出，并通过固定架固定牢固。

九、混凝土的保温养护

保温养护的目的主要是降低混凝土内外温差，以及控制混凝土的降温速度，因此混凝土终凝后应及时进行保温养护。

保温措施采用在上表面洒水润湿并覆盖一层塑料薄膜和二层麻袋，保温措施应根据实际温差情况进行调整。混凝土侧面用二层草袋覆盖，以减少空气对流。

十、混凝土试块

按有关要求每200立方米留设一组标养试块，南、北、中三块分别设置四组同条件养护试块。标养试块在温度为20±2℃的标准养护室内进行养护。同条件养护试块放在基础边，并与基础同条件养护。

十一、混凝土侧模拆除

需待混凝土表面温度与外界大气温度之差≤20℃时方可进行。

十二、混凝土掺料

掺合矿粉和粉煤，推进废弃资源再生利用，同时节约水泥用量并降低水化热。

• 主要材料

《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》配备施工周转材料见表2。

• 主要机械设备

《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》施工机械设备见表3。

参考资料：

《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》的质量控制要求如下：

一、施工执行的标准及规范

《大体积混凝土施工规范》GB 50496-2009；

《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300-2001；

《冶金建筑工程施工质量验收规范》YB 4147-2006。

二、工程质量控制标准

1.跳仓最大分块尺寸≤40米。

2.跳仓间隔施工时间≥7天。

3.混凝土浇筑体表面与大气温差≤20℃。

4.设备基础模板安装的偏差应符合表4。

5.基础拆模后的尺寸偏差应符合表5。

三、质量保证措施

1.大体积混凝土施工应采取温控施工技术，对混凝土的材料选择、配合比设计、拌制、运输、浇筑、混凝土的保温养护及施工过程中混凝土的温度监测等进行严格及合理的设计和控制。

2.根据混凝土的初凝时间及每层混凝土的浇筑量确定混凝土每小时供应量（混凝土每小时供应量应不小于120立方米），并安排2台输送泵车（臂长37米）分别布置于基础东西两侧，同时安排1台泵车现场备用。

3.因转炉基础平面尺寸较大，底板较厚，采用“整体分层连续”浇筑混凝土，分层厚度经计算确定。

4.混凝土振捣采用机械振捣，振捣工作应从浇筑层底层开始，逐渐上移。在混凝土浇筑坡度的前后布置两道振动器，第一道布置在混凝土卸料点，主要解决上部混凝土的振实；因转炉基础底板底层钢筋较密，第二道布置在混凝土坡脚处，确保下部混凝土的密实，随着混凝土浇筑工作向前推进，振动器也相应跟上。

5.为了及时掌握大体积混凝土浇筑温度以及浇筑层的温升变化、内外温差、降温速度，需要对混凝土进行温度监测，确定计算实际温度应力是否满足要求，以便调整混凝土的保温措施。

6.保温措施采用在上表面洒水润湿并覆盖一层塑料薄膜和二层麻袋，保温措施应根据实际温差情况进行调整。混凝土侧面用二层草袋覆盖，以减少空气对流。

采用《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

1.施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。

2.各类房屋、库房、料场等消防安全距离做到符合公安部门的规定，室内不堆放易燃品；严格做到不在木工加工场、料库等处吸烟；随时清除现场的易燃杂物；不在有火种的场所或其近旁堆放生产物资。

3.氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防止回火的安全装置。

4.施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。

5.电缆线路应采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度和线间距除按安全规定要求进行外，将其布置在专用电杆上。

6.施工现场使用的手持照明灯使用36伏的安全电压。

7.室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。

8.对将要较长时间停工的开挖作业面，不论地层好坏均应作网喷混凝土封闭。

9.建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。

《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》的环保措施如下：

1.成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理。遵守有防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，认真接受城市交通管理，随时接受相关单位的监督检查。

2.将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。

3.施工区域道路必须畅通无阻，平整无坑洼，保持整洁，无落浆，无积水，无撒落物，道路上严禁堆物，严禁在道路上乱排水、乱倒土，落下的土方及时清理。

4.施工现场各种机具、设备、工具、吊索具应按规定放置。

5.施工现场砂石料应分类集中堆放，砌体分类成垛，施工用料必须归类码放整齐，并挂牌标识。

6.现场周转材料、制品、半成品、成品等构配料，必须按平面布置图指定位置，按品种、规格分类码放整齐，有收、发、存制度，对周转材料要做好回收工作。

7.现场仓库、工具间应有专人管理，各类物品堆放整齐，有收、发、存管理制度，并保持内部整洁、地面、货架、物品无积压。

8.基坑排出的水经过检测合格后方可排放至污水管。

9.电锯等噪声较大的设备施工时应进行检测，并要求符合规范要求，否则，采取设置隔音棚等隔音措施。

《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》的效益分析是：

1.节省了水泥用量。跳仓法施工与整体浇筑相比较，能减小混凝土水灰比，节约了水泥的用量。

2.加快了施工速度。采用“分块跳仓”法混凝土浇筑，合理调配劳动力组合，提高工效、进度，从而大大加快了施工速度，缩短施工工期30天。

《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》分别在宝钢浦钢炼钢转炉工程、马钢新区转炉工程和攀钢炼钢厂RH真空处理工程中得到了应用。

• 实例1：宝钢浦钢炼钢转炉工程

转炉基础位于主厂房H—J列（6）-（9）线之间，平面尺寸为77.6米×35米，底板厚度为2.8米，底板底标高▽-4.300，底板顶标高▽-1.500，底板顶面设置多种标高的柱基础及设备基础。9线一7线混凝土浇筑于2006年3月29日11时至2006年3月30日11时结束，7线一6线混凝土浇筑于2006年6月7日15时～6月8日22时结束；支墩混凝土于6月29日5时~30日7时。主要实物工作量；基础底板混凝土约8000立方米。

在施工过程中，通过“分块跳仓”法等施工措施，解决了大体积混凝土裂缝问题、使内外温差控制在25℃以内。

• 实例2：马钢新区转炉工程

3×300吨转炉基础采用整体筏板基础，底板几何尺寸长×宽×厚=92米×44米×3米，整体混凝土浇筑量约14000立方米，含有主厂房高层框架柱和转炉倾动支座基础。基础底板标高为-6.000~▽-3.000，混凝土强度等级为C30；地基处理方式采用钻孔灌注桩，数量共465根，桩身入中风化岩内≥1.0米。

在3×300吨转炉基础大体积混凝土施工过程中，合理地对基础进行分块，采用“分块跳仓”法浇筑混凝土，控制混凝土浇筑块体因水泥水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差和降温速度，避免和控制了转炉基础大体积混凝土的有害裂缝发生。

• 实例3：攀钢炼钢厂RH真空处理工程

转炉基础大体积混凝土施工过程中，合理地对基础进行分块，采用“分块跳仓”法浇筑混凝土，控制混凝土浇筑块体因水泥水化热引起的温升、混凝土浇筑块体的内外温差和降温速度，避免和控制了转炉基础大体积混凝土的有害裂缝发生。

在施工过程中，通过“分块跳仓”法等施工措施，解决了大体积混凝土裂缝问题，使内外温差控制在25℃以内。

2010年，《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》被批准为部级工法（编号∶YG64-2010）。

2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《大型炼钢转炉基础混凝土“分块跳仓”法施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。 2100433B

转炉炼钢(converter steelmaking)是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹；按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大，单炉产量高、成本低、投资少，为使用最普遍的炼钢设备。转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼 。

方解石转炉炼钢方法专利目的

《方解石转炉炼钢方法》的目的是通过方解石的使用以解决2012年10月之前的转炉炼钢中存在的缺点的方解石转炉炼钢方法。

方解石转炉炼钢方法技术方案

《方解石转炉炼钢方法》首先制定方解石的粒度、成分，然后送至高位料仓，根据铁水成分、温度、重量计算废钢比和方解石的加入量，其中方解石的加入量需按下列公式进行计算：

该发明采用方解石炼钢则省去一道工艺工序，降低人工、能源及设备、安装成本，采用石灰炼钢，一般吨钢消耗50公斤石灰，每公斤石灰约合0.3元，吨钢费用为15元，采用方解石炼钢吨钢消耗约为70公斤，每公斤方解石约合0.06元，吨钢费用为4.2元，这样每吨钢成本会下降10.8元。

为了克服空气侧吹转炉炼钢热效率低、钢中含氮量高的缺点，用氧气代替空气吹炼是惟一的出路，但一般耐火材料喷嘴承受不了吹氧炼钢时的强烈侵蚀。1973年，中国东北工学院(冶金系、沈阳第一钢厂、唐山钢厂参照氧气底吹转炉使用油、氧喷嘴的经验，将侧吹转炉的风嘴改为油、氧喷嘴，解决了吹氧炼钢的喷嘴寿命问题。于是空气侧吹碱性转炉炼钢法被改造成为氧气侧吹转炉炼钢法。氧气侧吹转炉炼钢的工艺操作和空气侧吹碱性转炉炼钢基本相同。只是由于不再把空气中大量的氮吹入炉内，热效率提高，原料中废钢比可达10%～25%，钢铁料消耗降低30～100kg/t钢，铁损减少使炉龄也有了提高。油、氧喷嘴的构造如图4所示。它由两根同心套管组成，外管为无缝钢管，内管为紫铜管。铜管内通氧气，外壁切削出几条细的螺旋油槽，和外层钢管构成轻柴油的通路。轻柴油和氧同时吹入炉内，轻柴油在喷嘴出口受热气化和裂解，吸收了很多热量，使喷嘴受到冷却，喷嘴出口温度保持在200～250℃，使喷嘴能正常吹氧而保持较长的寿命。

从1974年到1976年，中国有26座空气侧吹碱性转炉改造成氧气侧吹转炉，总容量达150_t。在推广应用吹氧后，发现氧气侧吹转炉容量仍然不能增大。侧吹转炉的除尘设备大(因为需要在吹炼时倾动炉身，8t侧吹转炉和25t顶吹转炉的除尘设备相当);氧气侧吹转炉消耗轻柴油4～8L/t;钢铁料消耗比顶吹转炉高10～20kg/t。由于存在这些缺点，到90年代初，除唐山钢厂一个氧气侧吹转炉车间还在继续生产外，其余的氧气侧吹转炉或改为顶吹氧气转炉，或者停止了生产。

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