大型多面体外直内坡型烟囱筒身施工工法.docx
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大型多面体外直内坡型烟囱筒身施工工法
大型多面体外直内坡型烟囱筒身施工工法
1前言
目前,火力发电厂建筑物结构功能和外观要求呈现多样化发展,烟囱这一高耸构筑物不再仅局限于单调的圆形,更多的异型烟囱以独特的建筑美感呈现在众人面前。
大型多面体外直内坡型烟囱是一种新型结构形式,在施工中存在烟囱筒身四角的垂直度不易控制,液压装置辐射梁受力不均易扭转变形,异型结构体钢模板如何设计,结构尺寸如何精确控制等施工难题。
针对以上施工难题,山东电力建设第一工程公司成立了“大型多面体外直内坡型烟囱施工”技术研究攻关组,成功申报山东省省级技术创新项目立项(201641901030)。
创新地采用了“激光铅垂仪四点定位法”,研发了具有自主知识产权的“矩形榀状液压烟囱提模装置”、“一种异型结构钢模板”、“加减丝模板调节装置”,总结形成了《大型多面体外直内坡型烟囱施工工法》。
此工法获评为企业级工法,关键技术经山东电力建设第一工程公司专家评审委员会鉴定达到国内领先水平。
本工法中主要关键技术成果经国家一级科技情报机构查新未见同类相关技术报道。
本工法申报了一项发明专利“激光铅垂仪四点定位法”,三项实用新型专利“加减丝模板调节装置”、“矩形榀状液压烟囱提模装置”、“一种异型结构钢模板”,目前已进入实质审查阶段。
本工法应用了如下专利:
烟囱液压提模装置(ZL200910015613.1),一种混凝土筒体结构钢模板调节装置(ZL201520674284.2),一种液压提升平台自动伸缩装置(ZL201520672989.0)。
2工法特点
2.0.1创新性使用“激光铅垂仪四点定位法”定位模板及控制四角垂直度,解决了模板定位及尺寸控制难的问题,提高了模板定位准确性及安装的施工效率。
2.0.2设计改进了“矩形榀状液压烟囱提模装置”,解决了施工过程无安全稳定施工操作平台问题,确保了施工过程的高效平稳安全进行,同时易于操作。
2.0.3设计制作了具有自主知识产权的“一种异型结构钢模板”,解决了烟囱阴阳角处模板支设安装困难,尺寸不易控制问题,提高了筒身阴阳角的美观度。
2.0.4设计制作了具有自主知识产权的“加减丝模板调节装置”,解决了筒身圆弧度不易控制的难题,提高了模板定位的精准度,保证了工程质量。
3适用范围
本工法适用于火力发电厂异型结构烟囱筒身施工,还可推广应用于工业及民用建筑类似结构施工。
4工艺原理
4.0.1激光铅垂仪四点定位法
借助激光亮度高、直线特性,使用筒壁外侧四角处放置的激光铅垂仪,测量激光线距四角模板距离来精确定位烟囱角模(图4.0.1-1)。
图4.0.1-1激光铅垂仪布置图
4.0.2矩形榀状液压烟囱提模装置
整个液压提模装置由井架和施工平台系统、液压系统、电气控制系统、操作控制系统、垂直运输系统、提升系统、小拔杆起吊系统等七大系统组成(图4.0.2-1、图4.0.2-2)。
装置使用原理:
液压提模装置依靠均匀分布在筒壁周围的提升机构逐步提升,提升机构提升过程通过液压系统自动平衡和调节压力,确保提升过程中的同步性、安全平稳。
图4.0.2-1矩形榀状液压烟囱提模装置图一图4.0.2-2矩形榀状液压烟囱提模装置图二
4.0.3一种异型结构钢模板
采用有限元设计分析原理,借助ANSYS软件将烟囱筒壁外观尺寸参数及钢模板性能参数进行模拟计算分析,根据分析结果结合施工现场制作出一套完整的异型结构钢模板。
4.0.4加减丝模板调节装置
加减丝装置由拉钩、固定圆环、螺杆、螺套构成。
固定端利用固定圆环固定,活动端借助拉钩与模板连接,通过调节螺杆在螺套里的长度来调节模板尺寸。
5工艺流程及操作要点
5.0.1施工工艺流程
图5.0.1-1施工工艺流程图
5.2操作要点
5.2.11-4节筒壁施工
11-4节筒壁施工需内外侧搭设双排脚手架,脚手架搭设完成要铺设合格的脚手板,并拉设安全密目网及兜底网。
2钢模板、钢筋起吊采用6t塔吊协助施工,施工中注意选择合适起吊位置,避免出现碰撞脚手架问题。
3混凝土浇筑采用46m泵车浇筑,选择合适位置,尽量减少泵车挪动次数,条件合适可使用两台泵车。
5.2.2矩形榀状液压提模装置安装及调试
1装置安装前应在烟囱内侧中心处搭设(根据装置尺寸合理选择)满堂脚手架,满堂脚手架与烟囱内侧双排脚手架用钢管连接成整体,以增加满整体稳定性。
脚手架满铺脚手板,用水准仪找平后固定住,用于组装液压平台中心鼓圈所用。
2装置安装顺序:
中心鼓圈的地面组装→承重模板安装→搭设中心鼓圈支撑平台脚手架→提升架和液压提升缸的地面组装→提升机构吊装→中心鼓圈吊放在支撑脚手架平台上→辐射梁安装(拉索安装)→辐射梁平台脚板铺设→挂架安装→收紧斜拉索使中心鼓圈离开支撑脚手架平台→井架安装→天、地轮安装→吊笼及导索安装→提升架、挂架平台、工作平台铺设脚手板→小拔杆安装。
3装置安装注意事项
(1)中心鼓圈组装时需用螺栓连接将四部件组装为整体,确保螺栓连接紧固可靠。
(2)二节承重模板垂直度控制在2mm之内,承重模板安装完毕后要求进行编号测量并作好记录。
(3)中心鼓圈安装使用的脚手架应满足中心鼓圈、辐射梁、支撑平台、施工人员等总重的安全要求。
(4)提升机构操作架安装在最下部承重模板的中间踏步方孔,否则应调整支撑轮支撑长度。
(5)中心鼓圈的吊装就位时应根据烟囱中心轴线在中心鼓圈支撑脚手架平台上标注出烟囱中心线,并在脚手架平台上按中心鼓圈外形尺寸标出中心鼓圈中心线和中心点。
(6)辐射梁就位后,根据施工图画出连接扁铁或脚手管位置,以里向外依次连接牢固。
(7)斜拉索采用的钢丝绳,双联使用,不得接长使用,绳端绳扣的固定符合有关标准的要求,且钢丝绳及卡头应有合格证。
(8)小拔杆应根据现场布置情况安装,钢丝绳走向要合理;变幅绳夹角中心线要与尾轴轴线垂直,不能斜拉,起吊绳应无干涉和摩擦。
5.2.3矩形榀状液压提模装置提升
1提升前要检测承重节混凝土试块强度,当达到设计要求强度时方可进行提升工序。
2准备提升时,先松开轨道导索,每一液压缸位置必须有专人执守观察,确保整套提升系统稳定可行。
3每一节提升顺序
(1)启动油泵,空运转1分钟。
(2)先内提升滑架上升、下降。
当内提升滑架运行到位后,插入定位销,确认全部销子定好位后,再开动外操作架上升、下降,当外操作滑架运行到位后,插入全部销子,确认销子定位可靠。
(3)停止油泵,一节提升结束,收紧吊笼轨道导索,每根导索受力均为1.5t。
5.2.4钢筋绑扎
1施工过程要严格按照图纸要求控制内外侧钢筋保护层。
2竖向钢筋断料长度为4.5m,配合专用模板1.50m/节的模数要求。
3筒壁的预留插筋超施工面部分沿烟囱周围用钢筋临时绑扎连接,避免预留插筋摇摆移位。
4钢筋接头应按照要求进行抽样试验,抽样检测应有监理人员见证取样,试验合格后方可进行下一道工序。
5.2.5模板定位及安装
整套刚模板体系包括:
外模板、轨道模板、阳角钢模板、内模板、收分钢模板、阴角钢模。
(图5.2.5-1、5.2.5-2、5.2.5-3)
图5.2.5-1阳角模板加工图图5.2.5-2阴角模板加工图
图5.2.5-3外模板加工图
1模板定位
(1)烟囱0米处筒壁外侧,按指定距离用全站仪测量出4个交汇点,在四个交点处预埋200㎜×200㎜刻有十字线的钢板埋件。
(2)将激光铅垂仪放在埋件处,调节激光铅垂仪,下部激光对准十字线,激光向上打点打到液压提升装置外吊架平台上,在平台脚手板上开4个Φ200mm洞口,用激光接收靶接收打上来的激光点。
(3)记录0米处激光距四角的距离,以该距离为标准,通过钢尺丈量间距来定位烟囱角模板位置,并用螺栓固定角模。
2模板安装
液压提模装置采用三节模板依次翻模,内、外模板相互配合,共同完成1.5m的筒壁施工。
(1)模板在组装前,应先画出模板组装图,并对内、外模板进行编号,按照组装图中的编号将模板依次排列好。
(2)内、外模板组装单元以轨道模板为界,内、外模板连接通过ф16的对拉螺栓连接,每块模板的对拉螺栓为双排单列布置。
对拉螺栓通过镀锌钢管或硬质PVC塑料管由筒壁外侧向筒壁内侧递送,两端露出均等长度。
(图5.2.5-4)
图5.2.5-4对拉螺丝加固图
(3)轨道模板同对应的外模板之间用M24高强螺栓连接,模板接缝处采用M12螺栓紧固。
(4)模板上下肋之间以及竖向模板缝之间粘双面密封胶条及玻璃胶。
(图5.2.5-5)
图5.2.5-5模板拼缝贴海绵条及打玻璃胶
(5)模板和对拉螺栓安装完毕后,开始安装ф48环向镀锌钢管模板围檩,每层对拉螺栓有两道围檩,共计四道围檩,使之形成一个整体。
5.2.6混凝土浇筑及养护
1浇筑混凝土前约10分钟左右,向砼洒水,使砼表面充分湿润,但不得有积水,以利于新、老砼的粘接。
2混凝土浇筑采用拖泵,要控制好混凝土的塌落度,确保其不存在堵管现象。
砼要徐徐入仓,为防止浪费和造成筒壁污染,在内模板上口应设带有钢筋提手的挡板,外模板上口与走踏板间设置0.7~2.0mm厚铁板,挡板和铁板随浇灌点而移动。
3混凝土浇筑对称进行,即由一点向两边同时进行,分四层浇入模板内,严格控制每层高度在300~400mm内的一次投放量,分层振捣。
(图5.2.6-1)
图5.2.6-1混凝土浇筑过程
4浇筑过程中留好同条件试块三组,方便提升前强度检测。
5每节混凝土浇筑完毕后,将混凝土表面进行拉毛、洗净,采用洒水养护,浇筑新一节混凝土前始终保持表面湿润,但不得有积水。
(图5.2.6-2)
图5.2.6-2混凝土浇筑完后的拉毛及养护处理
5.2.7模板拆除及外观修复
1模板拆除顺序:
围檩-对拉螺栓-外模板-内模板。
2模板拆除时的围檩及内、外模板存放在内、外操作架上,拆模严禁用大锤和撬棍硬砸、硬撬,防止损伤混凝土外观。
3拆下的模板、对拉螺栓、螺母、螺栓、围檩等,及时用棕绳或专用小桶倒运到上部施工节平台上,避免乱扔或掉落。
4拆除后的模板首先用油灰刀将板面的灰浆清理干净,最后用砂布将模板及模板边打磨干净,然后均匀涂刷脱模剂色拉油,并分散、分类均匀放置。
(图5.2.7-1)
图5.2.7-1模板拆除后清理及上油工作
5筒壁外模板拆除后即可进行内外壁的清理和对拉螺栓孔的封堵。
封堵材料采用与筒壁同标号细石混凝土或高一标号水泥砂浆。
施工前做试配试验,要求封堵后颜色和筒壁一致,并要求外侧压光。
封堵时,对拉螺栓孔必须里外同时对捣密实。
5.2.8装置拆除
1在浇筑到筒顶前,预先埋设拆除提模装置的预埋件,埋件须对称放置,外露端长度合适。
2待压顶和筒壁混凝土强度达到设计强度后,开始启动液压系统将提升机构下降,并使辐射梁受力在筒顶混凝土上。
3拆除顺序:
液压站→提升机构→承重模板→中心鼓圈及井架固定→挂架平台→挂架→小拔杆→斜拉索钢丝绳→辐射梁脚手板→吊笼及导索钢丝绳→辐射梁→吊笼钢丝绳移至筒壁吊环→天轮→井架→中心鼓圈→钢丝绳。
4拆除注意事项
(1)拆除前,先把液压站的电源拆掉,液压站的连接管件拆除后按编号捆扎好。
把油管接头及油阀接口处用棉布封堵严,以防灰尘进入后堵塞油路或漏油污染混凝土筒壁。
(2)提升架吊放过程中,应配合使用溜绳,以防提升架划伤烟囱混凝土筒壁或被风吹偏。
待提升架均已放至地面后,及时运走。
(3)中心鼓圈和井架拆除前需要进行临时固定,拆除时鼓圈和井架上的吊点应对称布置,且固定牢固,钢丝绳松紧程度一致。
(4)挂架平台拆除时需将平台上垃圾清理干净,拆除时应逐跨进行。
(5)吊笼拆除时需先将吊笼上端固定,然后用倒链慢慢倾倒。
(6)中心鼓圈拆除前,先在中心鼓圈上部对称两点设置吊点。
拆除时要对称均匀释放固定中心鼓圈倒链葫芦,使中心鼓圈慢慢下降一段距离,然后卷扬机缓慢匀速提升,使钢丝绳受力,停止提升,将固定用的8根倒链慢慢放松,直至固定用的8根钢丝绳均不受力,并将倒链葫芦拆除。
仔细检查中心鼓圈四周是无拌挂和相碰之处后,卷扬机开始缓缓放绳使之下落。
中心鼓圈每下落30m,应调整钢丝绳长度,以防中心鼓圈倾斜,调平后再次缓缓下落,直至最后落至灰斗平台上。
6材料与设备
6.0.1主要检测仪器及配件
所需要的机械器具
名称
规格型号
数量
备注
履带吊
70t
1辆
6m以下筒身施工及液压系统组件吊装
塔吊
6t
1台
20m以下钢筋垂直运输
混凝土搅拌车
8~12m³
4辆
送混凝土到施工现场
混凝土泵车
臂长47m
1辆
30m以下筒壁砼浇筑
拖泵
/
1台
30m以上筒壁砼浇筑
卷扬机
2.5t,双筒
2台
吊笼用
卷扬机
3t
2台
小拔杆用
液压提模装置
YT-18型
1套
6m以上筒身施工
气割工具
2套
木工机械
3套
木材加工
振捣器
插入式φ50
8台
砼浇筑用
倒链葫芦
1t
10个
轨道模板的倒运,校正整体偏移
倒链葫芦
2t
4个
烟道口拉悬挑辐射梁
倒链葫芦
3t
4个
吊笼导索
对讲机
调频
6部
施工过程中联络
电焊机
3台
焊接用
切断机
1台
钢筋切断
弯曲机
1台
钢筋制作
调直机
1台
钢筋调直
拖拉机
50型
1辆
倒运材料
钢卷尺
30m(1mm)
6把
测量、拉半径、定尺寸
全站仪
瑞士徕卡
1台
测轴线、定位
水准仪
瑞士徕卡
1台
标高测设
激光经纬仪
1台
配备弯管目镜
激光铅垂仪
4台
定位角模板
所需的安全防护用品
名称
数量
备注
安全网(kong)
1500m2
用于防坠落、防落物
安全绳
600m
高空作业人员挂安全带用
7质量控制
7.0.1本工法以《火电施工质量检验及评定标准》DL/T5210.1-2005,混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204—2015,《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2012,《烟囱工程施工及验收规范》GB50078-2008,《电力建设施工质量验收及评定规程》(第一部分:
土建工程)DL/T5210.1-2012等相关规范为依据控制该烟囱的施工过程。
7.0.2每节模板拆除后,必须及时清理,修整和刷油。
严禁模板油滴到外边,以防止砼污染。
7.0.3模板上下层之间的对接工作必须做好,要将下节模板的承口砂块清理干净,并加海绵条,确保接缝严密、不漏浆。
7.0.4尺寸测量设专人负责,每节一二级验收作好自检记录。
7.0.5每节砼浇灌前,应进行验收,对模板钢筋及支撑逐项检查,发现问题及时处理。
7.0.6所有材料必须有合格证和实验报告。
8安全措施
8.0.1安全工作严格执行《电力建设安全工作规程第一部分:
火力发电》DL5009.1-2014的相关规定,施工人员进入现场作业前必须进行安全技术交底。
8.0.2贯彻“安全第一,预防为主,以人为本”的安全方针,施工单位应建立健全安全管理网络,制订安全管理制度和管理办法,明确各级人员安全职责,抓好安全措施落实和执行情况监督检查。
8.0.3所有施工人员必须从事过此类工作,并有一定施工经验,具有较好的安全防范意识,做到懂规章,知安规,珍视自己和他人的生命安全,自觉做到“四不伤害”。
8.0.4钢筋、木工机械由专人操作,并应悬挂安全操作规程牌。
钢筋弯曲、调直过程中,人员应站在安全范围内。
使用砂轮机、套丝机等工具需戴好防护眼镜。
8.0.5现场运输机械由专人持证操作,无故不得随意换人。
操作人员工作时,应集中精力防止意外发生。
8.0.6现场配备足够的灭火器,电火焊施工过程中,注意防火。
9环保措施
9.0.1严格执行《中华人民共和国环境保护法》相关规定。
9.0.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内,合理布置、规范围挡,做到标牌清楚、齐全,各种标识醒目,施工场地整洁文明。
9.0.3施工人员应严格遵守施工现场有关绿色施工、节能环保相关规定和要求。
9.0.4现场作业完成后,必须做到“工完料尽场地清”,施工现场严禁丢弃作业垃圾。
9.0.5在施工现场,设置分类“废料箱”,将各种不同的废料进行分类存放,定期安排专人清理。
10效益分析
10.0.1经济效益
以陆丰甲湖湾2×1000MW机组项目为例,施工采用了大型多面体外直内坡型烟囱施工工法,在保质保量的基础上大大提升了施工效率,明显缩短施工工期。
产生的经济效益:
缩短施工工期50天,节约人工50*47*200=47万元
10.0.2社会效益
大型多面体外直内坡型烟囱施工工法成功应用,安全经济效益明显,必将推动更多多面体构筑物的诞生,推动异型高耸建筑的发展起着重大意义。
11应用实例
11.0.1本工法应用于陆丰甲湖湾2×1000MW项目烟囱0-190m,烟囱东南、西北方向外筒身为弧面,西南、东北方向外筒身为平面,筒身0m~190m的外形尺寸为23m×15m,筒身190m~241.9m的外形尺寸为21.8m×13.8m。
自2016年10月至2017年8月整个大型多面体烟囱施工完成,节省工期50天,节省直接成本47万元。
同时整个烟囱几何尺寸控制良好,外观质量优良,得到业主单位和监理单位的充分肯定和高度评价。
11.0.2本工法应用于陆丰甲湖湾2×1000MW项目190m-241.9m,烟囱总高度为241.9m,烟囱东南、西北方向外筒身为弧面,西南、东北方向外筒身为平面,筒身在190m和240m处各设置坡度为1:
15的挡风墙,筒身0m~190m的外形尺寸为23m×15m,筒身190m~241.9m的外形尺寸为21.8m×13.8m。
自2016年10月至2017年8月整个大型多面体烟囱施工完成,节省工期10天,节省直接成本9.4万元。
同时整个烟囱几何尺寸控制良好,外观质量优良,得到业主单位和监理单位的充分肯定和高度评价。
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