210m /7m套筒式烟囱电动升模施工技术
摘要:电动升模工艺目前已广泛应用于钢筋混凝土烟囱的施工,随着施工技术水平的不断提高,电动升模系统得到了进一步的改进和完善。本文通过工程实例对改进后的XDS-Ⅲ型电动升模工艺原理、系统结构、电动升模施工及该工艺的优点进行总结介绍,实践证明该工艺一项先进的施工技术,为创精品工程提供了有力的技术支持。
1 前言
70年代我国开始在钢筋混凝土烟囱施工中采用无井架液压滑模施工工艺,长期以来成为烟囱施工的主要施工工艺。工程实践表明滑模工艺易造成烟囱筒体扭转,坡度不规则,混凝土拉裂等缺陷的出现。80年代初,我国引进国外先进技术,开发研制了钢筋混凝土烟囱电动升模工艺,实践证明,它具有工效高、施工质量好、安全经济等诸多优点,比液压滑模施工工艺有较大的进步,成为当今烟囱施工普遍采用的一种主流施工工艺,目前已发展到第三代,即XDS-Ⅲ型体系。我公司自1990年引进电动升模工艺以来,施工了多座150m~210m烟囱工程,积累了大量的施工经验,与此同时电动升模系统得到了进一步的改进和完善,安全度更高,工程质量得到较大提高。本文介绍阳宗海电厂三期210m套筒式烟囱钢筋混凝土外筒XDS-Ⅲ型电动升模施工技术。
2 工程概况
国电阳宗海电厂三期建设规模为2×300MW燃煤机组,烟囱设计为210m/7m套筒式结构,外筒为钢筋混凝土结构,排烟内筒为分段支撑的砖砌体结构。外筒±0.00m,外半径11.95m,出口外半径为5.45m。筒身壁厚由底部的700mm逐步变为顶端的250mm。外筒内壁表面涂刷OM防腐涂料,外筒24.15m以上采用XDS-Ⅲ型电动升模施工工艺。主要工程量为:混凝土4417m3、钢筋650t、OM涂料8044m²。
采用三节1.5m长轨道模板、补偿模板用穿墙锚固件固定附着在混凝土筒壁上,三节模板交替拆支。操作架和提升架通过插销分别与轨道模板连接形成提升受力点。提升中的全部荷载通过固定轨道模板的剪力环、锚固螺栓传递给第3节混凝土筒壁,如图1所示。操作架和提升架通过滚轮机构联结组成提升门架,两者互为轨道,交替上升。电动减速机安装在提升架上,提升丝杆螺母安全装在操作架上。提升时,利用处于高位的提升架为着力点,开启提升装置将操作架平缓提升一个标准节(1.5m)并用插销固定好,支承在操作架上的平台也相应提高。提升完毕后随即进行其它工序作业。下一循环开始时,提升架相对于操作架又处于低位,此时利用操作架为支承点,通过反转电机使提升架顶升至新的高位并用插销固定好,为提升操作架做好准备。提升架和操作架如此相互依靠,互为轨道、相互提升,循环完成整个体系的提升。这便是电动升模工艺的提升原理。
4 电动升模系统结构
XDS-Ⅲ型电动升模系统主要由电动提升系统、操作平台系统、垂直运输系统、模板系统、操作控制系统及配套安全设施等几部分组成。改进后的系统结构如图2所示。
4.1 电动提升系统
根据具体烟囱直径,沿筒壁外侧布置16个提升单元、中心距为4.1 m (一般为3.5m~4.5m左右为宜,且为偶数配置)。每个提升单元由提升门架、提升动力装置、轨道模板、补偿摸板、穿墙锚固件(剪力环、锚固螺栓、螺母)组合成电动提升系统。
每个提升门架由操作架和提升架组成,高6.8m,宽0.75m,施工中可循环提升到顶(顶部中心距为2.1m)。单元提升门架提升力控制在5t左右,操作架间用可伸缩之脚手板环向连通构成外围操作平台,完成提升、模板装拆、钢筋安装、筒壁修饰和养护工作。
4.2 操作平台系统
操作平台是烟囱施工过程的主体工作平台,包括主施工平台、内操作平台、井架。主施工平台由中央鼓圈、辐射梁、斜拉索、平台板、井架、井架斜撑等共同组成一个辐射状柔性拉索桁架结构。平台组装时起拱400mm,防止平台在施工过程中产生过大挠度。
内操作平台共计2个,按功能划分为支模层平台和拆模层平台,拆模层平台还兼做内壁防腐施工平台(单筒烟囱可利用此平台进行内衬施工)。人员通过设在鼓圈带护笼垂直爬梯上下。井架为2孔,高度10.4m,采用焊接钢管套接和φ16螺栓连接而成。顶部装有避雷针和天滑轮。
4.3 垂直运输系统
由起重拔杆、柔性滑道、吊笼、安全装置、卷扬机、地锚等组成。在平台井架上安装2部人货混载吊笼,负责施工人员、混凝土、内筒材料等垂直运输。吊笼卷扬机采用2台5t双筒双速卷扬机。吊笼顶部设置断绳保险装置。吊笼分为两层,上层乘人,下层为混凝土料斗,容量0.5m3。
4.4 模板系统
由内外定型钢模板(包括收分板)、钢管围檩、外模调节螺杆、专用轨道模板等组成。模板长度1.5m,共配置3节用量。标准定型模板采用1.5m×0.4m柔性模板,两操作架间加设横档上设调节螺杆与模板围檩连接调节固定外模半径。
4.5 操作控制系统
包括提升机械、卷扬机、照明、焊接设备四部分电气控制。在上平台、零米、外围卷扬机房设三个操作控制台,可同时控制总电源。各控制台配有各类控制按钮、信号灯、电铃、对讲机等设备。
上平台提升机械总控制盘设有总动和分动装置,启动总动装置减速机同时动作。启动分动装置,每个减速机单独动作。同时在每个单元架上设有分动开关,以有效控制单元架的提升。井架上部设三道吊笼高度限位,确保吊笼运行安全。第一、二道限位控制卷扬机电源,第三道限位控制施工总电源。施工照明采用36V安全电压。
5 电动升模施工
5.1 工艺流程
电动升模施工工艺流程如图3所示。
5.2 中心及标高控制
按模板模数编制烟囱半径、标高、壁厚等参数控制表,以便于过程控制。
筒壁中心采用50kg线锤来进行吊中定位。由于平台扭转较小,中心误差可控制在5mm内。筒壁每层施工均要仔细测量,确保中心、半径尺寸准确。高程控制采用加长钢尺从筒壁内将基准点引至施工平台,用水准仪进行找平测量,每个牛腿层施工找平测量一次,消除累积误差。
5.3 电升模施工的注意事项
烟囱电动升模施工周期较长,为保证施工阶段整个系统的安全,应特别注意以下几点:
1)在电升模施工初期,对平台荷载要加强管理,应时常清理不用物料,尽量减轻平台重量,提升时的总荷载要小于提升门架的提升力。
2)在提升过程中,要定人、定责全过程进行监控,避免出现故障而造成机件损伤。
3)轨道模板就位对中是本系统能够顺利进行的关键。安装时要对此要认真校正轨道模板的垂直度和水平度,处理好轨道间接缝,保证接口平滑,以此来控制平台扭转,保证烟囱中心准确及吊笼运行安全。
4)施工荷载主要作用在平台下部第3节混凝土筒壁。如强度不足将造成平台下沉,严重的要导致平台倒塌。提模前,平台以下第1、2、3节混凝土强度要达到5Mpa, 9Mpa, 12Mpa。在冬季施工或提速施工时要调整好混凝土配合比,混凝土浇筑时取两组试块,提升时对试块做强度试验,达到要求后方可提升。
6 电动升模工艺的主要优点
XDS-Ⅲ型电动升模工艺的主要优点从以下几个方面得到体现:
1)电动升模采用行星摆线针轮减速机作为提升动力,同步性能好,提升时沿轨道上升,有效的控制了系统的中心漂移和扭转现象。
2)钢筋绑扎、模板装拆、混凝土浇筑都在平台静止状态下作业,有一个良好的工作界面,利于质量控制和保证施工安全。
3)内操作平台双层辐射梁结构设置,多层高处坠落防护,使内部作业环境更加安全。
4) 3节倒模与其他电升模工艺中采用2节或1节倒模板工艺相比,可减少漏浆、接槎明显等质量通病, 0.4m柔性模板的使用减少了模板竖缝、圆弧度更平滑自然。
5)本系统一次组装完毕,循环施工到顶,不用在中途进行改装拆除工作,节约了时间,降低了安全风险。
6)采用电升模工艺正常情况每天能施工1.5m,条件许可时可达到2天4.5m,由于可实现烟囱筒壁、内衬、爬梯一次完成。因此总体施工进度较快, 210m单筒式烟囱施工周期约为12个月、砖砌内套的筒式烟囱约增加2个月。
7 结束语
综上所述, XDS-Ⅲ型电动升模工艺是一项先进的施工技术。工效高、施工质量好、安全经济也得到了较多工程实践的证明。不仅适用于各种高度、口径的钢筋混凝土烟囱,通过适当改造完善同样可应用到筒仓、电梯井、高层框架剪力墙等结构施工中,是一项具有广阔发展潜力的施工技术。
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