1-吊笼钢丝绳;2-吊笼;3-导索;4-内操作架;5-外操作架;6-模板;7-辐射梁; 8-斜支撑; 9-扒杆; 10-井架;11-电气控制室;12-鼓圈;13-悬索拉杆;14-安全网
70年代我国开始在烟囱施工中应用无井架液压滑升模板施工工艺,并在相当长的时间内成为烟囱施工的主要工艺,但在长期的生产实践中,发现滑模工艺存在混凝土表面易拉裂、千斤顶漏油、平台飘移及扭转等问题。为克服上述缺陷, 80年代末期开始引进国外技术,探索电动升模工艺,不仅克服了滑模的诸多问题,还能节约滑模工艺所需的大量钢材(Φ25支承杆)。我公司近年采用该工艺先后施工了多项集束式烟囱工程,本文介绍北仑港发电厂240 m集束式烟囱钢筋混凝土外筒施工技术。
1工程概况
北仑港发电厂二期240m集束式烟囱是二期3台60万kW燃煤发电机组的重要配套工程,烟囱外筒为钢筋混凝土筒体结构,±0.000m处外径为26.24m,壁厚1.02m,标高232.000m处外径为17.2m,壁厚0.33m;在外筒内侧有一附着式之字形钢梯;标高150.000~232.000m外筒的外表涂刷红、白相间的航空标志;烟囱内筒为3个Φ6.5m、高240m钢筒;外筒内壁每隔40m左右有一环形牛腿,用以支承钢平台。烟囱外筒主要工程实物量为混凝土12 000m3、钢筋2 200 t。
2电动升模工艺原理
在每层混凝土筒壁上预先留孔,用以安装爬升靴。每个单元架子系统由一个提升架和一个操作架组成,提升过程中,因提升架已先在高位与筒壁锚固,依靠装置于其上的电动提升装置驱动,将操作架徐徐升起。由于操作架和提升架内立柱结构由装于提升架下的滚轮嵌合而成,两架相对运行既可减小摩擦,又可互为轨道,使上升方向不偏不斜。当操作架被提到顶后,随即将其锚固,此时提升架本身又相对地处于低位,可随时松开提升架上的挂钩,依靠操作架的锚固,通过反转电机将其顶升,使之又处于高位,下一施工循环便可开始。这一相互依靠地往复提升,构成了体系的升模施工过程。
3电动升模工艺体系
3.1操作平台系统
采用电动升模工艺,辐射梁布置较少(与单元架子数量相同)。若采用悬索拉杆空间桁架结构承重方案,辐射梁是压弯构件;而采用斜支撑承重结构方案,辐射梁是拉弯构件。当辐射梁变成拉弯构件时,平台钢圈可少布置,以减轻结构自重,平台更安全可靠(图1)。
3.2垂直运输系统
三孔井架直接搁置在操作平台上,其上装置2台人货两用电梯,供运输材料及施工人员用。
电梯的卷扬机采用蜗轮蜗杆减速卷扬机,为双筒结构,用2根钢丝绳起吊(其中1根作为保险用)。在吊笼的顶部安装断绳保险装置。
3.3电动提升系统
电动提升系统由锚固件及内外单元架子组成(图2)。
3.3.1锚固件
锚固件由爬升靴、锚固螺栓及端头螺帽等固定在混凝土筒壁上,用以
1-安全网伸缩挂钩;2-提升螺母;3-提升丝杆;4-外提升架; 5-摆线针轮减速机;6-挂钩;7-爬升靴;8-外操作架;9-模板; 10-辐射梁支承滚轴;11-辐射梁;12-内操作架
240m集束式烟囱电动升模施工挂操作架和提升架。筒壁施工层浇筑混凝土前,在操作架和提升架的锚固挂钩位置处的模板上留孔穿入塑料套管。混凝土凝固期间应对塑料套管加以旋转,以便顺利抽拔。按此法在每节筒壁上预留了孔洞,以便锚固件的固定。
3.3.2内外单元架子
内外单元架子各自组成一个空间结构(本烟囱内外各布置20个单元架子),它是支承整个体系的主要结构,操作平台搁置于内单元架子顶上。每一单元架子由操作架和提升架组成,内外操作架高均为7.5m,外架宽1.3m,内架宽1.1m。操作架除上升运动功能外,还要依靠由其框架构成的各层操作平台进行各种操作。操作内容包括模板操作、锚固件安装拆除及施行体系提升等任务,它的特点在于:(1)利用已有一定强度的混凝土筒壁作为持力点,完成提升作业;(2)操作架内外成对,各自成一独立系统,能单独提升,也可统一提升,满足了施工程序的要求;(3)操作架下挂一吊架,用于内衬施工及筒壁修饰养护(本烟囱无耐火砖内衬)。提升架与提升机械传动装置是电动升模工艺中的关键,它设计的成功与否,直接关系到整个体系的成功,现将提升架设计为一个大刚度的几何不变体,提升架通过滚轮套合于操作架内侧的槽钢上,与之互为轨道,以便于交替上升。提升设备采用电动摆线针轮减速机,由它带动大丝杆进行提升作业。
3.4模板系统
采用双节模板,每节模板高1.5m,由普通定型钢模板与特殊加工的收分模板组成,模板的背面水平放置两道围檩(围檩用Φ48×3.5钢管制作),用可抽拔的对拉螺栓固定。采用二节模板施工法,模板交替拆支,模板支撑受力体系依靠筒壁自行完成,与操作架无关,操作架仅用来调节与固定模板的半径尺寸。采用二节支模法可比单节支模减少接槎和漏浆等通病,使烟囱外表美观。
3.5电气控制系统
电动升模电气控制系统设计的总体思路是既能进行单元独立操作,又能满足整体同步提升要求及设置各种保护装置。具体作法为:在每个提升架处设立分机控制箱,以满足分单元独立操作;平台上设置总控制台,以满足整体同步提升要求。在每个提升架分机控制箱中,设置过载保护装置及急停开关,不论从哪个控制箱按下急停开关,所有提升架均能同时停止提升作业,以保证提升安全。从总控制台处通过信号灯亦可发现出现故障的提升架,以便及时排除故障。
4升模施工
4.1升模施工工艺流程
钢筋绑扎→拆内外模板、清理刷油→支内外模板→整体提升外操作架并固定→提升外提升架并固定→松导索→整体提升内操作架并固定→提升内提升架并固定→紧导索,对中心→模板半径固定并验收→穿套管,浇筑混凝土→拔管,混凝土修饰养护……→循环。
4.2对中及标高控制
烟囱的中心用激光铅垂仪找中(每升一节模板找一次),半径用钢尺丈量,因而烟囱中心偏差很小,能控制在15mm以内。标高用测距仪从烟囱外围测量(每节牛腿测量一次),以便作调整用。
4.3施工注意事项
(1)对挂钩的松开和挂装应有专人检查,切勿疏漏。
(2)提升过程中应随时检查,防止因出现障碍而造成机件损坏。
(3)由于全部荷载支承于已有3
d龄期的混凝土筒壁上,故冬期施工时应做同条件养护试件。按电动升模要求,混凝土强度从该节开始往下,第1节、第2节和第3节分别达到5MPa、9MPa、12MPa后方可升模施工。
(4)单元操作架上模板组体的就位对中是系统能够顺利施工的关键,应严格检查。
5电动升模工艺与滑模工艺比较
5.1质量方面
电动升模工艺避免和克服了滑模施工中可能产生的以下质量问题:
(1)模板滑升过程中和低龄混凝土摩擦引起的裂缝;
(2)滑模平台晃动,支承杆因受力振动而影响混凝土与钢筋的握裹力;
(3)操作控制难以协调,千斤顶不同步引起的体系飘移及扭转,而这些偏差的纠正,又靠模板与低龄混凝土的挤压作用实现,这势必给混凝土本身带来质量隐患;
(4)液压系统的漏油污染。
5.2安全方面
在滑模施工史上,我国已有3次平台倒塌的严重事故,这些事故尽管有各种原因,但就工艺本身来说有其先天不足之处,如滑模施工要求出模混凝土强度低,而从施工安全出发又要混凝土出模强度高,加上滑模工艺处于动态的连续施工,使施工人员时时处于紧张状态,无安全感。
5.3施工管理方面
目前滑模施工中,“结构扭转”“平台飘移”和“千斤顶不同步提升”是施工界公认的三大难题,虽有措施,但仍是防不胜防,支承杆失稳也有出现。
5.4施工速度方面
由于电动升模工艺实现了烟囱筒壁、内衬、爬梯、信号平台一次完成,在正常的施工条件下每天能上升1.5m。就240m烟囱而言,比滑模工艺总工期可缩短一个多月。
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