大型火力發(fā)電廠雙曲線冷卻塔筒壁施工工藝

秦松鶴

西北電力建設(shè)第四工程有限公司

    在火力發(fā)電廠的系統(tǒng)工程中，大型的雙曲線自然通風(fēng)冷卻塔是極其具有代表性的構(gòu)筑物之一，其風(fēng)筒高度高，塔筒高度一般都達(dá)到了近200m；半徑變化大，零米直徑超過(guò)150m；位于風(fēng)壓較大區(qū)域的空冷塔筒壁表面一般設(shè)計(jì)有混凝土肋條，因而施工難度及風(fēng)險(xiǎn)也較大。文章針對(duì)冷卻塔設(shè)計(jì)參數(shù)的不斷提高，分析了冷卻塔筒壁施工工藝發(fā)展與變化，并著重介紹了國(guó)內(nèi)普遍使用的幾種工藝。

    一、國(guó)內(nèi)冷卻塔筒壁施工垂直運(yùn)輸方法

    1、井架腳手架體系

    二十世紀(jì)70年代后期，雙曲線冷卻塔施工的方法是在塔外側(cè)搭設(shè)超過(guò)雙曲線冷卻塔高度約40m高的9或16孔鋼管腳手架。在井架周圍設(shè)置4道、4～8層鋼絲繩作為纜風(fēng)用以固定井架。在井架內(nèi)部設(shè)置兩臺(tái)簡(jiǎn)易的施工電梯，用來(lái)載人、運(yùn)送混凝土和施工物料。在筒壁高度相對(duì)應(yīng)的井架位置設(shè)置一水平吊橋，施工人員、物料及混凝土通過(guò)電梯垂直上升到吊橋，再通過(guò)吊橋水平運(yùn)送至筒壁施工部位。2臺(tái)5t雙滾筒卷?yè)P(yáng)機(jī)布置在地面，另2臺(tái)5t雙滾筒卷?yè)P(yáng)機(jī)布置在吊橋后端部，分別為兩部電梯運(yùn)行和一座吊橋自身提升的動(dòng)力。在吊橋上設(shè)置一拔桿專門吊運(yùn)鋼筋。此方法井架搭設(shè)、電梯安裝、纜風(fēng)拉制、吊橋設(shè)置等工藝復(fù)雜，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，所需勞動(dòng)力多，由于以上原因，該工藝逐步被淘汰。

    2、以塔式起重機(jī)為主體輔以傳統(tǒng)施工升降機(jī)的施工方法

    該方案中塔式起重機(jī)主要承擔(dān)鋼筋等物料的運(yùn)輸，傳統(tǒng)的施工升降機(jī)主要承擔(dān)人員的運(yùn)送，混凝土通過(guò)塔吊或升降機(jī)都可運(yùn)送，也可進(jìn)行混凝土泵送施工。如圖1所示。

    這種方法主要考慮塔吊和升降機(jī)的的附著。一般塔吊的獨(dú)立高度有限，而冷卻塔 雙曲線面間距差很大，以前多采用搭設(shè)腳手架作為塔吊和升降機(jī)的附著。同時(shí)，塔吊需偏心布置，臂架可通過(guò)冷卻塔喉部，將來(lái)可方便拆除。

圖1 塔機(jī)施工方法

    3、曲線電梯和折臂塔機(jī)的結(jié)合方法

    該方案在塔內(nèi)布設(shè)自升式折臂塔機(jī)，完成鋼筋、混凝土及各種材料的垂直運(yùn)輸。塔筒壁外側(cè)設(shè)變頻曲線電梯，專門用于人員上下運(yùn)輸。

    如圖2所示。該技術(shù)方案優(yōu)點(diǎn)如下：各種材料均可直接吊運(yùn)至任意地點(diǎn)，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。折臂吊組裝速度快、起重量大、工作覆蓋范圍大，可顯著加快垂直運(yùn)輸速度；曲線電梯首次開(kāi)辟了施工人員快速上下的專門通道，交通效率較高。

    不足之處：受折臂吊偏心固定位置的阻擋，一部分筒壁半徑的施工精度控制較復(fù)雜；折臂吊料斗的砼澆筑速度慢；設(shè)備的利用率有待進(jìn)一步提高，投資較大。

圖2 折臂吊和曲線電梯結(jié)合施工方法

    4、多功能施工升降機(jī)為主體的多機(jī)組合方法

    多功能施工升降機(jī)適應(yīng)建筑施工高效、快捷、經(jīng)濟(jì)、安全的要求，可以運(yùn)送施工人員，可以運(yùn)送鋼筋，外做料斗可運(yùn)輸混凝土，做到一機(jī)多用，極大地方便了施工企業(yè)的使用，避免了設(shè)備的重復(fù)購(gòu)置，節(jié)約該組合方法按照主體機(jī)械機(jī)種數(shù)量，可分以下兩種方式。

圖3 多功能施工升降機(jī)在冷卻塔施工中的應(yīng)用

   （1）多功能升降機(jī)輔以自升式塔機(jī)的聯(lián)合作業(yè)方法

    單獨(dú)使用多功能施工升降機(jī)或和自升式塔機(jī)結(jié)合，最終形成一種成熟的多機(jī)組合施工工藝新方法。

    多功能升降機(jī)安裝時(shí)只需將其與一個(gè)腳手架網(wǎng)系相連即可，非常方便。該型工程升降機(jī)操作簡(jiǎn)單，安全可靠，使施工速度較過(guò)去的依靠折臂塔吊上料方式效率提高3倍多。實(shí)踐證明該法設(shè)備投資少、管理簡(jiǎn)單，較適合于大中型冷卻塔施工。

   （2）單純使用多功能升降機(jī)的雙機(jī)聯(lián)合作業(yè)方法

    在一些中小冷卻塔施工中，腳手架網(wǎng)系搭設(shè)過(guò)程較為簡(jiǎn)單，現(xiàn)有腳手架體系完全可滿足工程升降機(jī)附著及平臺(tái)出料功能的要求。因此一般只需沿冷卻塔直徑兩端內(nèi)設(shè)兩臺(tái)多功能升降機(jī)進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)，雙機(jī)可獨(dú)立完成冷卻塔施工所需要的人員、混凝土、鋼筋、小型機(jī)具的垂直運(yùn)輸，施工速度較快，同時(shí)可大幅度節(jié)省設(shè)備投資。其不足之處在于腳手架需要經(jīng)過(guò)專業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算、搭設(shè)腳手架工作量大，搭設(shè)過(guò)程要求嚴(yán)格。

    5、液壓頂升平橋輔以施工升降機(jī)的施工方法

    液壓頂升平橋和施工升降機(jī)結(jié)合施工的方法是集合施工升降機(jī)、塔機(jī)、吊橋功能為一體的用于冷卻塔施工的新型專業(yè)化垂直運(yùn)輸方案。如圖4所示。

    這種垂直運(yùn)輸施工一體化方案大幅度減少了施工機(jī)械設(shè)備和腳手架投資，吸收了以前各方法的優(yōu)點(diǎn)，效率高、安全、安裝拆卸簡(jiǎn)便易行。該技術(shù)方法可移植性強(qiáng)，不僅限于冷卻塔機(jī)械化施工應(yīng)用，還可以方便地用于其它異形建筑物的機(jī)械化施工，代表著今后冷卻塔垂直運(yùn)輸機(jī)械化施工向?qū)�業(yè)化、模塊化、集成化發(fā)展的方向。

圖4 液壓頂升平橋工程應(yīng)用圖

    二、冷卻塔筒壁模板體系

    雙曲線冷卻塔筒壁施工主要采用翻模體系和爬模體系。

    1、翻模體系

    國(guó)內(nèi)目前所使用的模板主要有方框架和三角架兩種型式。塔筒壁翻模體系采用三層專用大模板和方框架或三角架，循環(huán)上翻施工。由于三角架受力結(jié)構(gòu)方便施工，受力明確，且能滿足施工需要，越來(lái)越被施工單位接受，得到了普遍推廣。

專用大模板設(shè)計(jì)采用單飛邊。模板收分時(shí)，就是飛邊和帶有背肋的模板進(jìn)行摻分，堅(jiān)固密實(shí)，保證整個(gè)模板體系的收分要求，模板豎向拼縫質(zhì)量得到控制。專用大模板開(kāi)孔處外側(cè)設(shè)置短套管，對(duì)拉桿處不漏漿，砼表面在對(duì)拉桿處不出現(xiàn)漏漿。

圖5

    2、爬模體系

    該體系能使施工工序、勞動(dòng)組織系統(tǒng)化、規(guī)范化，施工速度快，也能保證質(zhì)量，與傳統(tǒng)的翻模相比，工效高，缺點(diǎn)是前期費(fèi)用較大。

（1）爬模施工主要由三部分組成：

1）爬升模板系統(tǒng)：由若干個(gè)獨(dú)立的單元組成，每個(gè)單元獨(dú)立成體。主要由導(dǎo)軌、爬升架及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、平臺(tái)板、模板、補(bǔ)償器、高強(qiáng)螺桿等組成，見(jiàn)爬模系統(tǒng)構(gòu)造圖（圖6）。

2）垂直運(yùn)輸系統(tǒng)：采用塔機(jī)布料系統(tǒng)為施工垂直運(yùn)輸工具。

3）施工人員上下所用附壁式子午曲線升降機(jī)。

施工順序：在內(nèi)導(dǎo)軌處測(cè)量上一天澆灌混凝土筒壁半徑→拆內(nèi)、外模板→爬升架爬升75cm→拆除導(dǎo)軌→爬升架再爬升75cm→安裝、調(diào)節(jié)導(dǎo)軌和模板→澆混凝土→施工縫處理→綁扎下一節(jié)鋼筋。

模板采用組合大模板，由竹膠面板與木方背檔組成。模板的高度約為1700mm左右。隨著塔筒半徑的縮小，模板與導(dǎo)軌的搭接部分越來(lái)越多，最后需鋸割模板以適應(yīng)塔筒尺寸的變化。

圖6

    四、筒壁混凝土肋條施工

    1、帶肋空冷塔筒壁模板配制

    首先確定筒壁上兩條肋模板位置，兩邊用標(biāo)準(zhǔn)模板、調(diào)節(jié)模板排版拼接。按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)的肋條外形加工肋條鋼模板，標(biāo)準(zhǔn)模板是原來(lái)雙曲線冷卻塔施工模板的微小改動(dòng)，寬度1米，這樣，收分模板的寬度尺寸就像錢幣一樣，有0.5米、0.2米、0.1米等寬度尺寸的模板和它配套。

    2、肋條施工

    每節(jié)、每根肋條模板安裝前由測(cè)量工用經(jīng)緯儀將其中心點(diǎn)打到筒壁施工層的環(huán)向鋼筋上，做好標(biāo)記，參照此中心點(diǎn)進(jìn)行肋條模板安裝和支設(shè)，驗(yàn)收時(shí)再次進(jìn)行復(fù)測(cè)和確認(rèn)。肋條順直，位置正確，不偏離筒壁表面子午線是施工難點(diǎn)。

    五、空冷塔筒壁中心及半徑確定

    在塔中心零米層架設(shè)激光對(duì)中儀器，在模板施工層空中設(shè)置激光接收中心靶，此接收靶在空中用4根Φ8mm的鋼絲繩拖曳移動(dòng)，通過(guò)電腦視頻觀察，當(dāng)中心靶接收到激光束后，確認(rèn)中心靶中心即為空冷塔中心。用固定在中心靶上的鋼卷尺，通過(guò)簡(jiǎn)單的三角形邊長(zhǎng)計(jì)算就能確定此層空冷塔筒壁的半徑。

    結(jié)束語(yǔ)

    無(wú)論是雙曲線冷卻塔還是間冷塔，其筒壁都是無(wú)梁柱的薄壁空間結(jié)構(gòu)，其施工工藝沒(méi)有什么變化，文章所述的垂直運(yùn)輸方法及模板體系與其半徑關(guān)系不大。

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)    文徑網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目投資中心：劉紅娟 尹維維 編輯   劉真 文徑 審核)