1-吊籠鋼絲繩;2-吊籠;3-導(dǎo)索;4-內(nèi)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(wǎng)
70年代我國(guó)開始在煙囪施工中應(yīng)用無井架液壓滑升模板施工工藝,并在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)成為煙囪施工的主要工藝,但在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中,發(fā)現(xiàn)滑模工藝存在混凝土表面易拉裂、千斤頂漏油、平臺(tái)飄移及扭轉(zhuǎn)等問題。為克服上述缺陷, 80年代末期開始引進(jìn)國(guó)外技術(shù),探索電動(dòng)升模工藝,不僅克服了滑模的諸多問題,還能節(jié)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(xiàng)集束式煙囪工程,本文介紹北侖港發(fā)電廠240 m集束式煙囪鋼筋混凝土外筒施工技術(shù)。
1工程概況
北侖港發(fā)電廠二期240m集束式煙囪是二期3臺(tái)60萬kW燃煤發(fā)電機(jī)組的重要配套工程,煙囪外筒為鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu),±0.000m處外徑為26.24m,壁厚1.02m,標(biāo)高232.000m處外徑為17.2m,壁厚0.33m;在外筒內(nèi)側(cè)有一附著式之字形鋼梯;標(biāo)高150.000~232.000m外筒的外表涂刷紅、白相間的航空標(biāo)志;煙囪內(nèi)筒為3個(gè)Φ6.5m、高240m鋼筒;外筒內(nèi)壁每隔40m左右有一環(huán)形牛腿,用以支承鋼平臺(tái)。煙囪外筒主要工程實(shí)物量為混凝土12 000m3、鋼筋2 200 t。
2電動(dòng)升模工藝原理
在每層混凝土筒壁上預(yù)先留孔,用以安裝爬升靴。每個(gè)單元架子系統(tǒng)由一個(gè)提升架和一個(gè)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(dòng)提升裝置驅(qū)動(dòng),將操作架徐徐升起。由于操作架和提升架內(nèi)立柱結(jié)構(gòu)由裝于提升架下的滾輪嵌合而成,兩架相對(duì)運(yùn)行既可減小摩擦,又可互為軌道,使上升方向不偏不斜。當(dāng)操作架被提到頂后,隨即將其錨固,此時(shí)提升架本身又相對(duì)地處于低位,可隨時(shí)松開提升架上的掛鉤,依靠操作架的錨固,通過反轉(zhuǎn)電機(jī)將其頂升,使之又處于高位,下一施工循環(huán)便可開始。這一相互依靠地往復(fù)提升,構(gòu)成了體系的升模施工過程。
3電動(dòng)升模工藝體系
3.1操作平臺(tái)系統(tǒng)
采用電動(dòng)升模工藝,輻射梁布置較少(與單元架子數(shù)量相同)。若采用懸索拉桿空間桁架結(jié)構(gòu)承重方案,輻射梁是壓彎構(gòu)件;而采用斜支撐承重結(jié)構(gòu)方案,輻射梁是拉彎構(gòu)件。當(dāng)輻射梁變成拉彎構(gòu)件時(shí),平臺(tái)鋼圈可少布置,以減輕結(jié)構(gòu)自重,平臺(tái)更安全可靠(圖1)。
3.2垂直運(yùn)輸系統(tǒng)
三孔井架直接擱置在操作平臺(tái)上,其上裝置2臺(tái)人貨兩用電梯,供運(yùn)輸材料及施工人員用。
電梯的卷?yè)P(yáng)機(jī)采用蝸輪蝸桿減速卷?yè)P(yáng)機(jī),為雙筒結(jié)構(gòu),用2根鋼絲繩起吊(其中1根作為保險(xiǎn)用)。在吊籠的頂部安裝斷繩保險(xiǎn)裝置。
3.3電動(dòng)提升系統(tǒng)
電動(dòng)提升系統(tǒng)由錨固件及內(nèi)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(wǎng)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(jī);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(nèi)操作架
240m集束式煙囪電動(dòng)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(yīng)對(duì)塑料套管加以旋轉(zhuǎn),以便順利抽拔。按此法在每節(jié)筒壁上預(yù)留了孔洞,以便錨固件的固定。
3.3.2內(nèi)外單元架子
內(nèi)外單元架子各自組成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)(本煙囪內(nèi)外各布置20個(gè)單元架子),它是支承整個(gè)體系的主要結(jié)構(gòu),操作平臺(tái)擱置于內(nèi)單元架子頂上。每一單元架子由操作架和提升架組成,內(nèi)外操作架高均為7.5m,外架寬1.3m,內(nèi)架寬1.1m。操作架除上升運(yùn)動(dòng)功能外,還要依靠由其框架構(gòu)成的各層操作平臺(tái)進(jìn)行各種操作。操作內(nèi)容包括模板操作、錨固件安裝拆除及施行體系提升等任務(wù),它的特點(diǎn)在于:(1)利用已有一定強(qiáng)度的混凝土筒壁作為持力點(diǎn),完成提升作業(yè);(2)操作架內(nèi)外成對(duì),各自成一獨(dú)立系統(tǒng),能單獨(dú)提升,也可統(tǒng)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(nèi)襯施工及筒壁修飾養(yǎng)護(hù)(本煙囪無耐火磚內(nèi)襯)。提升架與提升機(jī)械傳動(dòng)裝置是電動(dòng)升模工藝中的關(guān)鍵,它設(shè)計(jì)的成功與否,直接關(guān)系到整個(gè)體系的成功,現(xiàn)將提升架設(shè)計(jì)為一個(gè)大剛度的幾何不變體,提升架通過滾輪套合于操作架內(nèi)側(cè)的槽鋼上,與之互為軌道,以便于交替上升。提升設(shè)備采用電動(dòng)擺線針輪減速機(jī),由它帶動(dòng)大絲桿進(jìn)行提升作業(yè)。
3.4模板系統(tǒng)
采用雙節(jié)模板,每節(jié)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(duì)拉螺栓固定。采用二節(jié)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(guān),操作架僅用來調(diào)節(jié)與固定模板的半徑尺寸。采用二節(jié)支模法可比單節(jié)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(tǒng)
電動(dòng)升模電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體思路是既能進(jìn)行單元獨(dú)立操作,又能滿足整體同步提升要求及設(shè)置各種保護(hù)裝置。具體作法為:在每個(gè)提升架處設(shè)立分機(jī)控制箱,以滿足分單元獨(dú)立操作;平臺(tái)上設(shè)置總控制臺(tái),以滿足整體同步提升要求。在每個(gè)提升架分機(jī)控制箱中,設(shè)置過載保護(hù)裝置及急停開關(guān),不論從哪個(gè)控制箱按下急停開關(guān),所有提升架均能同時(shí)停止提升作業(yè),以保證提升安全。從總控制臺(tái)處通過信號(hào)燈亦可發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障的提升架,以便及時(shí)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(nèi)外模板、清理刷油→支內(nèi)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(dǎo)索→整體提升內(nèi)操作架并固定→提升內(nèi)提升架并固定→緊導(dǎo)索,對(duì)中心→模板半徑固定并驗(yàn)收→穿套管,澆筑混凝土→拔管,混凝土修飾養(yǎng)護(hù)……→循環(huán)。
4.2對(duì)中及標(biāo)高控制
煙囪的中心用激光鉛垂儀找中(每升一節(jié)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(nèi)。標(biāo)高用測(cè)距儀從煙囪外圍測(cè)量(每節(jié)牛腿測(cè)量一次),以便作調(diào)整用。
4.3施工注意事項(xiàng)
(1)對(duì)掛鉤的松開和掛裝應(yīng)有專人檢查,切勿疏漏。
(2)提升過程中應(yīng)隨時(shí)檢查,防止因出現(xiàn)障礙而造成機(jī)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(shí)應(yīng)做同條件養(yǎng)護(hù)試件。按電動(dòng)升模要求,混凝土強(qiáng)度從該節(jié)開始往下,第1節(jié)、第2節(jié)和第3節(jié)分別達(dá)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(duì)中是系統(tǒng)能夠順利施工的關(guān)鍵,應(yīng)嚴(yán)格檢查。
5電動(dòng)升模工藝與滑模工藝比較
5.1質(zhì)量方面
電動(dòng)升模工藝避免和克服了滑模施工中可能產(chǎn)生的以下質(zhì)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(tái)晃動(dòng),支承桿因受力振動(dòng)而影響混凝土與鋼筋的握裹力;
(3)操作控制難以協(xié)調(diào),千斤頂不同步引起的體系飄移及扭轉(zhuǎn),而這些偏差的糾正,又靠模板與低齡混凝土的擠壓作用實(shí)現(xiàn),這勢(shì)必給混凝土本身帶來質(zhì)量隱患;
(4)液壓系統(tǒng)的漏油污染。
5.2安全方面
在滑模施工史上,我國(guó)已有3次平臺(tái)倒塌的嚴(yán)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(qiáng)度低,而從施工安全出發(fā)又要混凝土出模強(qiáng)度高,加上滑模工藝處于動(dòng)態(tài)的連續(xù)施工,使施工人員時(shí)時(shí)處于緊張狀態(tài),無安全感。
5.3施工管理方面
目前滑模施工中,“結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)”“平臺(tái)飄移”和“千斤頂不同步提升”是施工界公認(rèn)的三大難題,雖有措施,但仍是防不勝防,支承桿失穩(wěn)也有出現(xiàn)。
5.4施工速度方面
由于電動(dòng)升模工藝實(shí)現(xiàn)了煙囪筒壁、內(nèi)襯、爬梯、信號(hào)平臺(tái)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(gè)多月。
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