摘 要:本文通过天津蓟县电厂240m双筒钢筋混凝土烟囱工程的施工实例,介绍采用140m/12孔外井架倒模和无井架倒模相结合的施工方法,施工筒中筒结构钢筋混凝土烟囱的施工技术,该施工方法安全、经济、可行。
关键词:烟囱施工;井架;倒模;筒中筒结构
0 引言
某电厂一期240m双筒钢筋混凝土烟囱,是一期2台50万kw原苏联燃煤发电机组的重要配套
工程。该工程由能源部华北电力设计院设计,北京火电建设公司施工。该烟囱为筒中筒结构,110m以上为单筒,110m以下为双筒。±0•00m处,外筒外径为31•12m,壁厚710,内筒外径为11•5m,壁厚500。烟囱的出口直径为10•5m,壁厚300。外筒的东北角设有一个附着式钢爬梯,分别于105、170、235m标高处,设有三道钢制休息平台,休息平台上装有航空信号灯。外筒筒首的外表面,刷有红白相间的航空讯号标志涂料。烟囱内筒壁每隔15m设有一道环形三角牛腿,内衬采用耐酸陶粒混凝土砌块,厚120,隔热层采用普通岩棉板,厚130。该烟囱为两台1650t/h悬挂式蒸汽锅炉所共用,设有两个烟道。外筒烟道口底标高为6•8m,洞口尺寸6•4×12•4m,内筒烟道口底标高为9•3m,洞口尺寸6•4×19•26m,内筒于+9•5m标高设有积灰平台和隔烟墙。烟囱筒体工程量,c30混凝土8282m3,钢筋985t。
1 烟囱的施工方法
目前国内烟囱的施工方法,可分为有井架倒模、滑模、无井架倒模和电动爬模四种。
1•1 有井架倒模
有井架倒模分为内井架和外井架两种。内井架倒模应用较广,从五十年代起沿用至今。此方法易于掌握,施工费用低,但劳动强度大,并要有足够的施工场地,以满足拉设缆风绳的需要。外井架倒模主要适用于烟囱出口直径较小且不高的烟囱施工。
1•2 滑模
滑模分为单滑、双滑和内砌外滑等施工方法。60年代后期开始使用,滑膜施工的优点是可以降低劳动强度,速度快,筒壁表面平整,外观效果好。缺点是:操作平台整体空间刚度较差,施工安全感差,施工增耗钢材量较大,施工装备费偏高,而利用率低,要求施工人员技术熟练程度高等。
1•3 无井架倒模
70年代后期无井架倒模开始使用。最先用于山西娘子关电厂,后来在山西漳泽电厂的烟囱施工中进一步完善,近年来广泛应用于华北、东北地区。这种施工方法是由冷却塔悬挂式施工法移植而来,操作平台的荷载以集中荷载的形式通过模板和门型起重架的对拉螺栓传递给施工中的筒壁混凝土,垂直运输由横跨筒壁的门型起重架承担,该起重架的横梁可随筒壁直径变化而移动。这种施工方法具有施工装备简单、施工费用低的优点。但在翻提模板时劳动强度较大。
1•4 电动爬模
80年代后期,电动爬模由西北电子建设公司最先使用。其操作平台、随升井架和滑模施工相似,提升系统采用电动提升装置,将操作平台升起。提升时,模板与筒壁面脱开,操作平台及工作架的载荷由锚固螺栓传递给筒壁混凝土。这种施工方法优点是可以避免和克服滑模施工中可能产生的质量通病。施工安全,便于管理,施工速度快。
2 施工方案的选择
针对本工程的特点,我们对以上四种施工方法进行了认真的分析,并对国内部分在施项目山西神头二电厂270m烟囱、太原第一热电厂210m烟囱、西安电视塔等工程进行了现场考察。山西神头二电厂270m双筒钢筋混凝土烟囱,结构形式与本工程完全相同,筒中筒结构,是目前国
内最高的混凝土烟囱,当时,该烟囱已施工至40m标高。整个烟囱施工在90m标高以上采用双滑施工;在90m标高以下,内筒采用双滑施工,外筒采用有井架倒模施工。该工程的施工单位是山西电建二公司,该公司采用倒模、滑模施工烟囱、冷却塔有着丰富的施工经验,采用这种施工方案切实可行。太原第一热电厂210m烟囱为单筒,采用有井架翻板双浇的方法施工,是一种很好的施工方法。西安电视塔是由西北电力建设公司施工,采用电动爬模施工,这种方法在当时是一种比较新的施工方法。北京火电建设公司在有井架倒模和无井架倒模施工方法上,经过十余个烟囱、冷却塔的施工,有着成熟的施工经验和施工机具设备,而新配套滑模和电动爬模的模具费用很高。经过综合分析,整个烟囱施工在110m标高以上采用无井架倒模施工,在110m标高以下,内筒采用无井架倒模施工,外筒采用有井架倒模施工。
3 施工工艺
3•1 模板系统
倒模施工采用三层模板,由于烟囱内外侧模板为圆形,普通模板不能满足施工要求,需要制做专用模板,这种模板分标准模板和异型模板两种,标准模板尺寸为1300×500,异型模板尺寸为1300×400~160,部分异型模板为梯形。筒身内外侧模板采用ф16对拉螺栓拉结,对拉螺栓外套ф32钢套管控制壁厚,每层模板内外侧各设一环形三角架,三角架固定于模板外的对拉螺栓上,三脚架上铺木板,作为施工的环形通道。最下层采用挂吊蓝铺木板的方法拆模板,并将模板周转至最上层,模板拆除后,将对拉螺栓拔出,螺栓孔用加胶水泥砂浆封堵,部分未能拔除的对拉螺栓端头用气割切除。
3•2 垂直运输系统
110m以下外筒壁的垂直运输,采用在外筒北侧距外筒12m处搭设一座140/12—1000竖井架完成。井架上设一个双层载人电梯,限乘10人,两个0•3m3的料斗,一个0•5t的独脚把杆,提升设备(包括吊桥在内)共用5台5t变速卷扬机。井架共设6×4道ф21•5缆风钢丝绳。混凝土由集中搅拌站供应,灌车水平运输,通过井架的两个垂直料斗运输至井架的吊桥上,由小推车从吊桥经烟囱外圈的循环通道运送入模。110m以下内筒和110m以上外筒的垂直运输,采用与烟囱施工同步提升的门形提升装置完成。内筒的门形提升装置于筒壁施工至20m标高开始组装。内外筒20m以下施工均采用40m高的单孔井架施工,内外筒各设一个。外筒施工至20m标高,要将110m以上施工使用的两个提升柱就位于外筒壁,随外筒施工空提至110m,施工中要保证外筒提升柱与内筒提升柱位于同一直线上。无井架倒模的上人、上料系统是靠横跨烟囱直径的三角横梁完成,横梁上设有滑轮,是电梯,料斗的悬挂点,内筒设一个电梯,限乘5人,一个0•3m3的料斗。电梯和料斗的滑道采用ф21•5钢丝绳,用两台5t卷扬机固定,
电梯采用一台5t双筒带抱闸卷扬机,料斗采用5t普通卷扬机。每次升高提升柱要将电梯料斗落地,松开滑道钢丝绳,采用5t倒链提升。
3•3 104~110m内外筒交汇处施工
该烟囱施工的难点就在于104~110m内外筒交汇处的施工,在104m以下施工过程中,外筒施工要始终高于内筒三板混凝土(便于找中)。104m标高处,内外筒间距为800,此间距施工有一定的困难。当外筒施工至104m时,停下来,待其筒壁混凝土强度达到50%设计强度时,将外筒内壁的三角架拆除,外筒外壁三角架、模板及外筒内壁模板依然用对拉螺栓连接,以保持外筒内、外模具的稳定性。当内筒施工至94•2m时,此时内筒外壁与外筒内壁间距为1•25m,标准三角架水平杆长度为1•4m,根据此烟囱特点,对三角架的水平杆加以改造,将其水平杆长度改为0•75m,内筒内壁三角架水平杆不变。当内筒亦施工至104m时,外筒提升柱顶与内筒提升柱顶同高,此时,外筒提升柱中心间距为13•7m而内筒提升横梁长度为12•16m,故在此横梁两端各延长1•0m,使横梁长度达到14•16m以满足外筒利用附着式三角架方法继续施工的要求。同时利用外筒三角架提升系统对内筒的三角架模具及提升柱进行拆除,拆除140m井架,转入外筒施工,完成内外筒无井架倒模施工的过度。104~110m内筒的封堵砌砖,等砌内衬时,利用砌内衬的吊架施工。
3•4 烟道口的施工
该烟筒104m以下为内外双筒,共有4个烟道口,因其外接烟道为钢烟道,故此烟道口四周要予埋铁件,焊接钢框,这是与一般烟囱的不同之处。该烟囱外烟道口为6•4×12•4m内烟道口为6•4×19•26m,可见该烟道口较高,施工难度较一般烟囱烟道口大。在倒模系统通过烟道口时,烟道口部位的内外模板照常支设,以维持整个模板的稳定性,洞口按设计埋设予埋铁件,两侧用木板支设洞口侧模。烟道口用100×100木方竖向支设,间距为500,木方与木方之间加支撑,施工时,模板空翻,拆模后的烟道口木方内外侧再用ф32钢筋做环向加固,共设3~5道,施工效果较好。
3•5 中心控制
在筒壁施工前,将烟囱的中心点校核准确,并埋设铁板,中心点钉铜芯,做好保护。测量仪器采用原苏联产jp—2型激光经纬仪。在烟囱104m以下内外筒施工过程中,始终使内筒施工低于外筒施工三板混凝土,以便于外筒找中。找中时,将激光经纬仪安置在激光室内,打开仪器,接通电源,调平并对准底部中心,将激光仪水平旋转360度,使红色光束始终集中于一点上,形成一条垂直的激光束。在上部烟囱的中心点挂一靶盘,调整拉紧靶盘的钢丝绳,使靶心对准激光束,然后利用靶中心挂钢尺测量筒身半径。每板测两次,钢筋找中一次,模板找中一次。在施工过程中,为确保烟囱施工的垂直度,每15天用经纬仪在烟囱外围成90度角的两个方向对筒身
的垂直度作一次复核。
3•6 钢筋的吊运
施工外筒时,钢筋采用12孔井架上的独脚把杆吊运。内筒及110m以上施工时,钢筋采用料斗卷扬机从筒内吊运,吊运时将料斗卸下,将钢筋捆绑成束垂直起吊,钢筋底端插入一个特制的铁桶内,以防吊运过程中钢筋坠落,卷扬机的钢丝绳紧固在钢筋一端的铁桶上,钢筋的另一端附着在钢丝绳上,保持钢筋在起吊过程中垂直。在钢筋起吊的过程中,任何人不得进入内筒。
3•7 内衬的施工
烟囱内衬采用北京良乡电力研究所研制的新型耐酸陶粒混凝土砌块,规格370×240×120,采用耐酸陶粒砂浆砌筑,隔热层采用袋装岩棉,与内衬一齐施工,内衬在外筒结构施工到顶后进行,烟囱结构施工完毕后将模板和提升柱全部拆除,保留提升横梁,在筒首绑扎钢筋后埋设四个ф22“u”型吊环,使其与筒壁主筋焊牢。砌筑内衬采用专门设计的砌筑平台,平台用4根ф19•5钢丝绳悬挂于“u”型吊环上,平台的提升采用4个5t倒链。垂直运输仍采用原来的电梯、料斗。
3•8 电梯、料斗的控制系统
电梯、料斗的控制是通过设在卷扬机棚、烟囱筒底和操作平台的三个控制台来实现,每个控制台均设有电铃、电话、指示灯和控制按钮,并由专人操作。当上升时,首先按筒底操作台上的电铃按钮,烟囱上面的电铃响,如果上面准备就序,便按上面的电铃按钮来回答,此时下面的电铃响,下面按上升按钮启动。上升过程中,上、下红灯亮,上升接近操作平台时,上面铃响,停止时由上面按停止按钮,此时上、下黄灯亮。下降时,首先由上面按电铃按钮;下面的电铃响,当下面准备完毕后,按下面电铃回答上面可以启动,此时,由上面操作下降按钮,下降过程中,上下绿灯亮,接近地面时,下面铃响,停止时由下面按停止按钮,此时,上、下黄灯亮。所有操作均受卷扬机棚的总控制台监控。操作过程中要严守信号,并定期对卷扬机及控制系统进行检查。
4 结语
采用有井架倒模与无井架倒模结合的方法施工双筒钢筋混凝土烟囱,能够保证工程质量,安全可行;充分利用现有的机具设备收到较好的经济效益;外筒上下均采用倒模的施工方法,使外筒壁混凝土表面纹理一致,外观效果好;采用这种方法施工,劳动强度大,工期较长,拉设井架缆风绳需要一定的场地。
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