六安发电厂烟囱筒体结构电动升模施工技术
王林伟
(安徽电力建设第一工程公司,安徽合肥230088)
摘要:介绍了六安发电厂烟囱筒体结构电动升模施工方法的适用范围、工艺特点和工作原理,阐述了电动升模装置体系的主要构成和施工要点,并从经济效益和技术指标等方面与滑模施工工艺进行了分析比较,该施工方法在安徽省内首次使用,取得了良好效果。
关键词:烟囱;电动升模装置;工艺质量;工作原理;施工要点
烟囱是火电厂最高的构筑物,也是火电厂三大主体建筑之一。随着现代建筑业的发展,火电厂土建施工工艺质量越来越引起人们的重视,业主和施工单位对清水混凝土外观工艺质量的要求也在日益提高。同时,烟囱无疑也是评价整个电厂土建质量好坏的重要标志之一,施工单位已经将烟囱施工从传统的内在质量控制发展到外观工艺质量控制。
近几年来,全国各电力施工单位为建设高质量的烟囱,在烟囱施工方法上,注重改进施工工艺,努力提高施工技术水平,并取得了较大的成功,下面将2005年我公司在华电六安发电厂烟囱筒身施工中的电动升模施工工法作一介绍。
1 工程概况
华电六安发电厂钢筋混凝土烟囱设计高度为180 m,基础埋深5.0 m,下口直径16.60 m(外径),出口直径为5.8 m。该烟囱由钢筋混凝土基础、钢筋混凝土筒身、积灰平台、信号平台(两层)、烟道接口及其附属设施等组成。筒身采用C30混凝土,壁厚自下而上为460 mm、420 mm、360 mm、300 mm、260 mm、220 mm、180 mm。筒身内侧依次为防腐涂料层、憎水珍珠岩隔热保温板、水玻璃耐酸胶泥砌筑隔热轻质耐酸砌块内衬层,均支承于筒身混凝土环形挑耳上。整个筒身全高将分为三个坡度±0.00m～+30.0 m为7%,+30.0 m～+100.0 m为3%,+100.0 m～+180.0为1.5%,共计混凝土工程量约为3 630 m3。
2 适用范围
适用于钢筋混凝土烟囱,也可以在钢筋混凝土筒仓、钢筋混凝土水塔等高耸筒体结构施工中推广使用。
3 工艺特点
(1)电动升模工法与滑模工法在动力提升或受力传递上都不相同。电动升模工法采用电动提升机械代替滑模施工中的千斤顶,整个体系通过平台辐射梁把力传到内或外操作架上(通常对直径偏小的烟囱仅采用外操作架即可,本烟囱采用外操作架体系),操作架再将力通过爬升靴、锚固件螺栓直接传到具有一定强度的混凝土筒壁上。传力方式与滑模不同,不需要圆钢爬杆支撑,体系安全,装置投入费用低。
(2)电动升模平台体系通过辐射梁直接搁置在操作架上,为柔性连接结构,整体受力更加均匀,稳定性好。提升过程中,通过同步电动机带动丝杆把操作架提升到设定高度。
(3)模板采用一节模板提模施工。既可采用定型P3015钢模板加可调收分模板,也可采用木模板施工。本工程就采用了15 mm厚的优质竹胶模板,每次模板安装前均可整形、清理、擦油,能够保证筒体外观质量。
(4)平台每提升一节,烟囱中心重新对中一次,烟囱筒体半径在一个中心点下进行校正,从而保证了垂直度。采用电动升模施工,200 m以上烟囱的中心垂直度偏差能控制在40 mm以内,本工程180m高烟囱的中心垂直度偏差实际控制在20 mm以内,小于规范要求120 mm。
(5)电动升模体系设有3层作业平台,烟囱筒身和内衬同步交叉作业,加快了施工进度,降低了劳动强度。
(6)该体系提升时,受力混凝土强度一般控制在8 MPa～10 MPa,施工作业基本在静态环境下进行,从根本上克服了滑模施工工艺易发生的中心漂移和筒体扭转的现象。
4 工作原理和工艺流程
4.1 电动升模工作原理
以固定在已浇筑混凝土筒壁上的爬升靴(固定在筒壁锚固件螺栓上)为支点,以电动摆线针轮减速机为动力,通过提升螺杆传动使提升架及操作架交替爬升,从而使固定在操作架上的模板达到所需要的安装高度。进行下一循环的提升时,提升架相对操作架处于低位,要将提升架先升到高位,再重复以上过程即可达到新的高度。如此循环,相互提升,互为轨道,循环往复,直到整个体系提升到烟囱设计高度。
4.2 电动升模的工艺流程
钢筋绑扎→内、外模脱开、清理→提升架提升固定在爬升靴上,松导索→操作架及整个平台系统提升,固定,紧导索→内、外模就位→平台对中,内外模板固定→穿套管,浇注混凝土→拔管,预留洞封堵,筒体内壁防腐,内衬施工→下一个循环。
4.3 电动升模步骤
上一模钢筋绑扎结束后,把已经浇注过的下一模筒壁内、外模板脱开、清理、修整;随后开动电动摆线针轮减速机反转,把提升架相对于操作架提升至高处,并挂在筒壁上、中层爬升靴上后,按提升按钮,电动摆线针轮减速机开始正转工作,并带动螺杆传动把操作架提升至设定高度,挂在筒壁爬升靴上,这样操作架和整个平台就提升到一个新的标准层(1.6m)。然后,依次进行安装模板系统、浇注混凝土、拔管、预留洞封堵、筒体内壁防腐和内衬施工等工序。六安发电厂180 m烟囱施工平台组装示意图见图1。
5 电动升模装置体系的主要构成
电动升模装置由六大部分组成:电动提升系统,模板系统,随升井架及操作平台系统(包括砌筑吊平台),垂直运输系统,电气操作控制系统和通讯联络系统。
5.1 电动提升系统
提升系统由操作架、提升架、电动提升机械设备及锚固件组成。本烟囱操作架共布置十个单元。
采用电动升模标准设备,高7.25 m,截面尺寸1.2m×0.9 m,操作架顶部支承平台辐射梁,承受操作平台、随升井架及全部施工荷载,内部吊挂设砌筑平台,操作架各榀之间上下均设环形作业通道。
提升架位于操作架内侧,通过提升传动螺杆与操作架相联接,操作架内侧槽钢导轨上装有滑动导轮,可保证操作架和提升架上下相互滑动的位置准确。提升架上装有电动提升设备,电动机通过摆线针轮减速器降速带动提升传动螺杆转动,完成对操作架的提升作业和自身的提升作业,电动机功率2.2 kW,减速比为59,提升速度246 mm/min。操作架、提升架各有4个挂钩固定滑道,可安装4个挂钩,挂钩可从滑道抽出挂在筒壁锚固的爬升靴上,内外爬升靴用φ40 mm-Tr38×6穿筒壁螺栓锚固。
5.2 模板系统
该烟囱模板采用一节优质竹胶木模板,高1.6 m,由固定、收分、锥形、接缝和牛腿5种模板组成。模板体系采用单元式大面积构造,20个单元组体独立地吊挂,外模吊挂在操作架的专用吊钩上,并通过可旋动的顶紧丝杆固定在操作架立柱上,从而可以将模板进行压紧和退出的操作;内模则直接通过吊钩悬挂在辐射梁上,通过对拉螺杆固定,施工中均随外操作架提升;围檩采用两道[8槽钢制作,围檩两端用销子连接,并用M20双头螺栓调节弧度,模板通过顶紧丝杆支撑于操作架内柱上,见图2所示。
5.3 随升井架和操作平台系统
安装双孔10 m高随升井架及天轮支架梁并用临时缆索拉正井架,随升井架搁置于随升平台中心。平台由辐射梁及钢圈组成,辐射梁支承于外操作架上,铺方木檩条及40 mm厚平台木铺板,每根辐射梁下设一道下弦拉索与中心鼓圈连接,六根辐射梁上设大斜硬支撑与井架顶端相连,形成一个空间桁架结构;在操作平台下部设一层砌筑平台,砌筑平台与鼓圈之间设“十”字型材料转运通道,通过法兰螺栓调节运输平台中心,确保电梯安全通过,整个系统随操作架的提升而提升。
5.4 垂直运输系统
垂直运输设备为两座吊笼电梯与一座φ159mm×6,L=12 m的钢管摇头拔杆,主要由卷扬机、钢丝绳、吊笼电梯、抱刹装置、天地滑轮、导索、摇头扒杆等组成。电梯承担防腐隔热内衬材料及+20.0m以上筒壁混凝土垂直运输和人员上下,摇头扒杆承担吊运钢筋、模板等。电梯在柔性滑道导索上升降、起落,导索采用φ21 mm钢丝绳。由2台5 t葫芦张紧,整个垂直运输系统均由设在地面的集中控制室控制。
5.5 电气操作控制系统
主要由卷扬机动力用电和信号控制、电梯防冒顶蹲底限位及行程控制、电动提升控制、钢丝绳力矩控制和施工照明组成。该工程采用高度集中控制与电气联锁,在烟囱底部地面设集中控制室1个,负责电梯卷扬机和施工照明控制;操作平台中央位置随升井架上设控制盘1个,负责电动升模系统整体提升控制;每榀提升架设控制箱1个,控制每个提升架单独提升。
5.6 通讯联络系统
采用多渠道上下通讯系统,平台上下及集控室采用电铃、电话及无线对讲机进行联络指挥,摇头扒杆运输及对中时采用无线对讲机进行上下联络。
6 施工要点和注意事项
(1)电动升模平台组装高度一般在积灰平台以上7 m,体系投入正常使用应在烟道口上口以上7 m,平台体系过烟道口时可采用“空滑”施工方法。该烟囱有四榀提升操作架布置于烟道口,呈半边着位状态,为此在烟道口搭设竖向加密钢管脚手架夹扣于内外筒壁,局部做焊接加强处理,以增加其稳定性。在脚手架上模拟预留洞用以安装锚固螺杆和及爬升靴,作为烟道口处提升操作架的着力点,确保洞口处操作架与相邻操作架同步提升。
(2)电动升模体系组装后要做检查和负荷试验合格后,方能投入正常使用。检查内容主要包括组装中各种型钢规格、材质应符合规范和设计要求、辐射梁的变化、电气系统绝缘、吊笼减速机指示灯、通信联络是否畅通、避雷针接地、斜拉索是否均匀受力、操作平台上荷载是否均匀等。试验内容包括提升操作架载荷试验、刨刹试验、限位试验、平台荷载试验、提升试验、吊笼荷载试验和小扒杆试验。
(3)卷扬机控制系统在地面设有集中控制台,安排专人操作,操作人员必须经过培训合格,取证上岗。
(4)平台每次提升前,要将吊笼放置到底,并松开导索,派人对系统进行全面检查,防止出现异常情况,提升后及时把导索和筒壁外操作架上的护栏、安全网张紧恢复。
(5)每次提升时,必须派专人操作,并在每榀提升操作架旁安排专人监护,以确保电动升模过程中正常运行。
(6)筒身正常施工中,每天由专人对提升体系进行检查和保养,发现问题及时处理,以保证整套体系的正常运行,并要求形成每日检查记录。另外,要求做好交接班记录。
(7)遇到大风、雷雨天气,应停止施工。7经济效益和技术指标分析
(1)消除了滑模施工中的4个质量通病:即中心漂移、筒体扭转、压痕、筒壁混凝土局部拉裂,能够保证混凝土的内在结构质量和外观工艺质量。
(2)烟囱中心垂直偏差大大减小,该烟囱中心垂直度偏差控制在20 mm以内;另外,施工安全感改善,施工体系稳定,提升同步性好,克服了有井架翻模施工要拉设揽风绳的缺点。
(3)有利于缩短工期。施工速度较快,做到烟囱筒壁和内衬施工同步,常温天气下100 m以下基本做到1天施工1节,100 m～180 m可保证2天施工3节;在冬季施工中,采取早强措施(如加早强剂、温水拌制混凝土等)也可保证1天施工1节。
(4)施工用消耗钢材量低于滑模和有井架施工。180 m烟囱筒壁整个提升平台体系施工装备一次性投入约45万元左右,且施工装置可周转使用,与滑模相比较仅滑升爬杆一项就可节约钢材15 t,降低装备成本约15%。另外,整个体系为电动提升,劳动强度大大降低了,耗工降低近10%。
8 结语
烟囱筒壁电动升模工法是目前较为先进的施工工艺。电动升模确实能够避免滑模施工工艺的缺点,有效的防止平台扭转,减少施工中的危险因素,保证混凝土的外观工艺质量。该工艺能够使筒壁与内衬同步施工,有效缩短了工期,提高了劳动工效,节约了钢材耗量,降低了成本。
|
