240 m煙囪電動升模施工

1-吊籠鋼絲繩;2-吊籠;3-導索;4-內操作架;5-外操作架;6-模板;7-輻射梁; 8-斜支撐; 9-扒桿; 10-井架;11-電氣控制室;12-鼓圈;13-懸索拉桿;14-安全網
70年代我國開始在煙囪施工中應用無井架液壓滑升模板施工工藝,并在相當長的時間內成為煙囪施工的主要工藝,但在長期的生產實踐中,發現滑模工藝存在混凝土表面易拉裂、千斤頂漏油、平臺飄移及扭轉等問題。為克服上述缺陷, 80年代末期開始引進國外技術,探索電動升模工藝,不僅克服了滑模的諸多問題,還能節約滑模工藝所需的大量鋼材(Φ25支承桿)。我公司近年采用該工藝先后施工了多項集束式煙囪工程,本文介紹北侖港發電廠240 m集束式煙囪鋼筋混凝土外筒施工技術。
1工程概況
北侖港發電廠二期240m集束式煙囪是二期3臺60萬kW燃煤發電機組的重要配套工程,煙囪外筒為鋼筋混凝土筒體結構,±0.000m處外徑為26.24m,壁厚1.02m,標高232.000m處外徑為17.2m,壁厚0.33m;在外筒內側有一附著式之字形鋼梯;標高150.000~232.000m外筒的外表涂刷紅、白相間的航空標志;煙囪內筒為3個Φ6.5m、高240m鋼筒;外筒內壁每隔40m左右有一環形牛腿,用以支承鋼平臺。煙囪外筒主要工程實物量為混凝土12 000m3、鋼筋2 200 t。
2電動升模工藝原理
在每層混凝土筒壁上預先留孔,用以安裝爬升靴。每個單元架子系統由一個提升架和一個操作架組成,提升過程中,因提升架已先在高位與筒壁錨固,依靠裝置于其上的電動提升裝置驅動,將操作架徐徐升起。由于操作架和提升架內立柱結構由裝于提升架下的滾輪嵌合而成,兩架相對運行既可減小摩擦,又可互為軌道,使上升方向不偏不斜。當操作架被提到頂后,隨即將其錨固,此時提升架本身又相對地處于低位,可隨時松開提升架上的掛鉤,依靠操作架的錨固,通過反轉電機將其頂升,使之又處于高位,下一施工循環便可開始。這一相互依靠地往復提升,構成了體系的升模施工過程。
3電動升模工藝體系
3.1操作平臺系統
采用電動升模工藝,輻射梁布置較少(與單元架子數量相同)。若采用懸索拉桿空間桁架結構承重方案,輻射梁是壓彎構件;而采用斜支撐承重結構方案,輻射梁是拉彎構件。當輻射梁變成拉彎構件時,平臺鋼圈可少布置,以減輕結構自重,平臺更安全可靠(圖1)。
3.2垂直運輸系統
三孔井架直接擱置在操作平臺上,其上裝置2臺人貨兩用電梯,供運輸材料及施工人員用。
電梯的卷揚機采用蝸輪蝸桿減速卷揚機,為雙筒結構,用2根鋼絲繩起吊(其中1根作為保險用)。在吊籠的頂部安裝斷繩保險裝置。
3.3電動提升系統
電動提升系統由錨固件及內外單元架子組成(圖2)。
3.3.1錨固件
錨固件由爬升靴、錨固螺栓及端頭螺帽等固定在混凝土筒壁上,用以
1-安全網伸縮掛鉤;2-提升螺母;3-提升絲桿;4-外提升架; 5-擺線針輪減速機;6-掛鉤;7-爬升靴;8-外操作架;9-模板; 10-輻射梁支承滾軸;11-輻射梁;12-內操作架
240m集束式煙囪電動升模施工掛操作架和提升架。筒壁施工層澆筑混凝土前,在操作架和提升架的錨固掛鉤位置處的模板上留孔穿入塑料套管?；炷聊唐陂g應對塑料套管加以旋轉,以便順利抽拔。按此法在每節筒壁上預留了孔洞,以便錨固件的固定。
3.3.2內外單元架子
內外單元架子各自組成一個空間結構(本煙囪內外各布置20個單元架子),它是支承整個體系的主要結構,操作平臺擱置于內單元架子頂上。每一單元架子由操作架和提升架組成,內外操作架高均為7.5m,外架寬1.3m,內架寬1.1m。操作架除上升運動功能外,還要依靠由其框架構成的各層操作平臺進行各種操作。操作內容包括模板操作、錨固件安裝拆除及施行體系提升等任務,它的特點在于:(1)利用已有一定強度的混凝土筒壁作為持力點,完成提升作業;(2)操作架內外成對,各自成一獨立系統,能單獨提升,也可統一提升,滿足了施工程序的要求;(3)操作架下掛一吊架,用于內襯施工及筒壁修飾養護(本煙囪無耐火磚內襯)。提升架與提升機械傳動裝置是電動升模工藝中的關鍵,它設計的成功與否,直接關系到整個體系的成功,現將提升架設計為一個大剛度的幾何不變體,提升架通過滾輪套合于操作架內側的槽鋼上,與之互為軌道,以便于交替上升。提升設備采用電動擺線針輪減速機,由它帶動大絲桿進行提升作業。
3.4模板系統
采用雙節模板,每節模板高1.5m,由普通定型鋼模板與特殊加工的收分模板組成,模板的背面水平放置兩道圍檁(圍檁用Φ48×3.5鋼管制作),用可抽拔的對拉螺栓固定。采用二節模板施工法,模板交替拆支,模板支撐受力體系依靠筒壁自行完成,與操作架無關,操作架僅用來調節與固定模板的半徑尺寸。采用二節支模法可比單節支模減少接槎和漏漿等通病,使煙囪外表美觀。
3.5電氣控制系統
電動升模電氣控制系統設計的總體思路是既能進行單元獨立操作,又能滿足整體同步提升要求及設置各種保護裝置。具體作法為:在每個提升架處設立分機控制箱,以滿足分單元獨立操作;平臺上設置總控制臺,以滿足整體同步提升要求。在每個提升架分機控制箱中,設置過載保護裝置及急停開關,不論從哪個控制箱按下急停開關,所有提升架均能同時停止提升作業,以保證提升安全。從總控制臺處通過信號燈亦可發現出現故障的提升架,以便及時排除故障。
4升模施工
4.1升模施工工藝流程
鋼筋綁扎→拆內外模板、清理刷油→支內外模板→整體提升外操作架并固定→提升外提升架并固定→松導索→整體提升內操作架并固定→提升內提升架并固定→緊導索,對中心→模板半徑固定并驗收→穿套管,澆筑混凝土→拔管,混凝土修飾養護……→循環。
4.2對中及標高控制
煙囪的中心用激光鉛垂儀找中(每升一節模板找一次),半徑用鋼尺丈量,因而煙囪中心偏差很小,能控制在15mm以內。標高用測距儀從煙囪外圍測量(每節牛腿測量一次),以便作調整用。
4.3施工注意事項
(1)對掛鉤的松開和掛裝應有專人檢查,切勿疏漏。
(2)提升過程中應隨時檢查,防止因出現障礙而造成機件損壞。
(3)由于全部荷載支承于已有3
d齡期的混凝土筒壁上,故冬期施工時應做同條件養護試件。按電動升模要求,混凝土強度從該節開始往下,第1節、第2節和第3節分別達到5MPa、9MPa、12MPa后方可升模施工。
(4)單元操作架上模板組體的就位對中是系統能夠順利施工的關鍵,應嚴格檢查。
5電動升模工藝與滑模工藝比較
5.1質量方面
電動升模工藝避免和克服了滑模施工中可能產生的以下質量問題:
(1)模板滑升過程中和低齡混凝土摩擦引起的裂縫;
(2)滑模平臺晃動,支承桿因受力振動而影響混凝土與鋼筋的握裹力;
(3)操作控制難以協調,千斤頂不同步引起的體系飄移及扭轉,而這些偏差的糾正,又靠模板與低齡混凝土的擠壓作用實現,這勢必給混凝土本身帶來質量隱患;
(4)液壓系統的漏油污染。
5.2安全方面
在滑模施工史上,我國已有3次平臺倒塌的嚴重事故,這些事故盡管有各種原因,但就工藝本身來說有其先天不足之處,如滑模施工要求出模混凝土強度低,而從施工安全出發又要混凝土出模強度高,加上滑模工藝處于動態的連續施工,使施工人員時時處于緊張狀態,無安全感。
5.3施工管理方面
目前滑模施工中,“結構扭轉”“平臺飄移”和“千斤頂不同步提升”是施工界公認的三大難題,雖有措施,但仍是防不勝防,支承桿失穩也有出現。
5.4施工速度方面
由于電動升模工藝實現了煙囪筒壁、內襯、爬梯、信號平臺一次完成,在正常的施工條件下每天能上升1.5m。就240m煙囪而言,比滑模工藝總工期可縮短一個多月。