1 工程概况
荆门热电厂单套筒钢筋混凝土烟囱高240m,出口内径9m。烟囱外筒采用现浇钢筋混凝土结构,烟囱内筒60m以下区域采用现浇钢筋混凝土结构并内衬耐酸砖、耐酸胶泥砌筑, 60m以上区域采用耐酸砖、耐酸胶泥砌筑,抗硫酸盐水泥砂浆抹面;内筒依附于外筒之上,通过可靠的钢结构与外筒连接,内筒与外筒之间有600～800mm的净空间距做检修通道。
2 液压滑模技术施工方法
烟囱筒壁采用“无井架液压滑模外滑内提”工艺施工。垂直运输在烟囱滑模平台以下部分采用一台TC5013塔吊,以上部分采用双罐笼供施工人员上下及运输混凝土用。采用全站仪测中心点半径及激光铅直仪来控制烟囱筒壁的几何尺寸,及时对偏差进行校正。筒壁混凝土在滑模平台以下部分采用泵送混凝土工艺。
2. 1 施工设施的布置
(1)选用无井架液压滑模装置进行烟囱筒壁施工。
(2)选用TC5013塔吊一台,布置于烟囱西北侧,用于滑模平台以下结构部分施工中钢材、混凝土、模板及周转材料等的垂直运输。塔吊工作半径50m,能满足施工需要。选用3 t双笼罐笼一台,布置在烟囱中心,用于筒体施工时人员等的垂直运输。
2. 2 施工工艺流程
烟囱无井架液压滑模施工程序:桩基施工→场地整平→测量定位、放线→基坑开挖→铺筑垫层、破桩→基础施工→土方回填→滑模装置安装→筒身滑模施工(外滑内砌) →附属设施安装→滑模装置拆除→土建收尾、竣工验收。
2. 3 筒身施工
烟囱筒壁采用“液压滑模外滑内提”施工工艺,滑模组装平台以下(滑模平台组装选在筒身第一个变坡点)采用翻模施工,模板采用SP - 70系列钢框竹胶合板,规格为300mm ×1500mm,每板浇筑高度为1500mm。液压滑模技术在荆门热电厂烟囱工程中的应用
2. 3. 1 滑模装置设计
滑模装置由整体提升系统、模板系统、操作平台、竖向钢筋支撑系统、测量控制系统、垂直系统等部分组成。平台设计以鼓形钢圈( 18号槽钢)为中心, 40组背向成组的14号轻型槽钢辐射梁, 5道钢围圈和64根可移动的斜控杆构成的下撑式桁架空间体系的钢平台。模板为组装式钢模:分为固定模板、滑动模板、由门型钢架带动提升,模板连接围钢刚性连接,设有二道模板围钢及托架顶撑。垂直运输采用吊笼井架,柔性拉索,采用双滚筒卷扬机带动。吊笼两侧均设两根钢丝绳跑道,另操作平台上安装外扒杆,用以运输钢筋、承重杆和安装爬梯及信号平台。提升门架为40个开形架, 64个GYD - 60型滚珠式液压千斤顶, 64根ª48mm钢管支撑杆。
2. 3. 2 滑模组装与施工
(1)滑模组装
组装时严格按设计图纸顺序组装,平台组装完毕后进行试压,确认安全稳定后正式施工。平台组装程序:安装鼓圈对正中心位置→搭设组装平台用的临时平台→安装外钢圈→安装辐射梁→ 安装拉杆、起拱、校正水平→ 安装井架、缆风绳→安装门架、模板支架、内外模板围圈→调径、支顶架、铺平台板→安装液压系统及支承杆→配电系统安装、调试→安装内吊笼及卷扬机→吊架、栏杆及安全装置安装→内外下吊架安装→下鼓圈安装→连接拉杆、跳板及安全装置→平台试压→滑升→安装下平台。由于滑模平台装置采用空间结构形式,受力状态比较复杂,为确保高空作业有足够的安全性,滑模装置使用前,对其刚度、稳定性必须进行平台试压,检验,以发现设计和装配中可能存在的问题,以便确保滑模装置安全、可靠。滑模平台安装质量要求见表1。
(2)筒体滑模施工
“五同步”同步工艺是外筒采用大吨位液压千斤顶、重型操作平台的滑模体系,内筒采用提模,把两个不同的工艺形式同时应用于一个系统,同步完成内外筒的全部各道工序。在烟囱“五同步”施工工艺的基础上,增加内筒施工作业体系,使钢筋外筒及耐酸胶泥砌筑耐酸砖内筒各道工序同步完成。分段支承内筒的空间结构,即支承在外筒斜牛腿上的斜支柱与环梁,采用劲性结构,劲性骨架自身承担构件施工的施工荷载及模板的固定,形成内筒提模体系,使环梁可以现浇,确保了施工安全。内外筒间每隔一定高度的一层钢平台及层间的旋转钢梯与筒身施工同步完成。附着在外筒上的三层讯号平台、四层检修平台与筒身施工同步完成。外筒支承斜柱的斜牛腿与筒壁同步施工。外筒由固定在40榀提升架上的平台、模板及五孔井架等垂直运输设备,通过GYD - 60型千斤顶支承在64根ª25mm支承杆上的滑模体系施工。内筒由支承在滑模平台上的20榀加长提升架及模板组成提升体系施工。
(3)工艺流程
外筒每滑升250mm, 内筒在模板内砌筑250mm高耐酸砖内衬,当外筒连续滑升三个提升层后( 250mm ×3 = 750mm ) , 内筒砌筑耐酸砖750mm高,矿棉板、镀锌钢板紧跟内筒提升同步完成。附着在外筒上的旋转钢梯、信号平台、内外筒间的钢平台均随滑升同步进行。当外筒滑升到筒间平台标高以上1500mm处,此时内筒砌筑到环梁下截面变阶位置,停止滑模施工,准备浇筑耐酸环梁。测出斜支柱及水平环梁的中线,安装内外筒钢结构连接,扎环梁钢筋,安放铁件,浇灌环梁。环梁强度达到10MPa后,焊水平钢梁,安装钢平台。外筒滑升750mm 后,扎环梁钢筋,浇灌耐酸砼。这样就完成了一个循环周期层次的全部工序,进入下一循环周期层施工。两个钢平台之间是一个循环周期,中间穿插中心纠扭、半径收分、外爬梯及信号平台安装、刷航标色等工作。
2. 4 特殊部位施工
(1)牛腿施工。烟囱牛腿施工采取与筒壁同时进行滑模施工的方法,不留施工缝。滑模时采取将牛腿斜坡与内模接触处由折线形改为环弧形,由牛腿底部以下适当高度,通过内模收分机构,将内模上端向中心倾斜,同时以慢速小步距继续滑升,边滑升边调整模板坡度,直至滑升到牛腿顶面。调整内模坡度所出现的孔隙,应及时插入活动模板,变壁厚继续滑升施工。
(2)筒首施工。根据已经施工的相同规模的烟囱情况,在230～240m时筒身呈漏斗形,内半径由3. 5～4. 5m,内外筒间距由1300-300mm,内外提升架相碰,内外筒封口处施工困难,因此当内筒提升到标高230m处,拆除内筒提升架,外筒滑升3m左右停止滑升,安装该标高附近的钢平台,并在钢平台上搭脚手架,钢管立柱支承在水平钢梁上,砌筑内衬砌体。此段分三次施工到顶。外筒滑升到顶后,在外筒安装40个钢筋支凳,以支承每对辐射梁,此时拆除外筒内模及提升架内立柱。
3 液压滑模技术常见质量问题的分析与防治
3. 1 偏扭
筒壁滑升后出现较大倾斜和扭转现象,其值超过规范规定。
3. 1. 1 原因分析
(1)千斤顶升降不同步,产生升差后没有及时调整,使操作台上升不均匀。
(2)操作平台刚度差,荷载分布不均匀,产生偏心,导致滑模装置倾斜、扭转、不均衡滑升。
(3)混凝土堆料点位置及次序单一,混凝土浇筑不均匀、对称,或混凝土单方向振捣,或模板收分不对称。
(4)由于日照造成混凝土出模强度不均匀,产生不同步滑升。
(5)由于风力的作用,引起操作平台向顺风方向平移,导致筒身的中心随之移动而产生偏差。
(6)供油系统发生故障,造成部分千斤顶不供油,使千斤顶产生较大的高差,操作平台出现倾斜。
3. 1. 2 防治措施
(1)严格控制滑模组装质量,加强中心线控制,防止倾斜,以避免造成模具扭转。
(2)滑升时使千斤顶同步,控制千斤顶的高差小于40mm,相邻两千斤顶的升差小于20mm,保持平台水平。施工中做到勤测量、勤调平,及时发现,及时纠正。
(3)浇筑混凝土的方向、顺序严格按规定执行。经常改变混凝土堆料、布料点及混凝土振捣方向,布料做到对称、均匀、反向、循环交圈、交替进行。模板变径收分做到对称、反向、交替进行。
(4)施工荷载注意均匀分布,拆下的模板、围圈要及时运下平台,并尽量减少平台堆载。
(5)当日照造成环向混凝土强度不均匀时,提高日照面侧的平台,进行倾斜滑升。
(6)保持模板的清洁,停滑时要清理模板,刷隔离剂。
(7)在提升架间设斜撑或花篮螺栓拉紧,在固定模板上设防扭条。
(8)加强液压提升系统维修、保养,保证供油系统不发生故障。
3. 1. 3 处理方法
(1)当偏扭量较小时,采取反方向浇筑混凝土。
(2)当扭转量较大时,可在局部升高偏移一侧的千斤顶底部一侧加垫铁,改变千斤顶爬升方向进行纠偏或,利用倒链牵拉,倒链的一端拴挂在提升架的上方,另一端挂在扭转反方向提升架的下方,施加外力使扭转得以控制。
(3)当发生模具中心倾斜且倾斜量不大时,可采取在倾斜的反方向一侧对半周模板内的混凝土进行振捣,滑升2～3个行程后,振捣剩下的半周模板内的混凝土,进行正常滑升。或者只在倾斜的反方向一侧半轴模板内浇筑混凝土,经振捣并提升2～3 个行程后,在进行剩余半周模板的混凝土浇筑、振捣,进行正常提升。
(4)中心倾斜较大时,可采取使平台倾斜的办法,利用模具倾斜产生的反力推动模板纠偏(即平台纠斜法) ;或将偏斜一侧的千斤顶限位卡挡体提高1～2个行程,提升后使平台倾斜,在倾斜状态下,继续滑升施工,逐渐纠正。
(5)当平台发生水平位移时,局部升高偏移一侧的千斤顶,使其按相反方向产生位移进行纠正。对于较大的偏差要分步纠正,以避免筒身产生突变,纠偏过程要注意使平台成平面倾斜状态,而不要产生折平面状态。
3. 2 支撑杆弯曲
操作平台支撑爬杆产生局部弯曲现象。
3. 2. 1 原因分析
(1)支撑杆本身不直。
(2)安装位置不直,提升架倾斜或产生位移。
(3)偏心荷载过大,超负荷使用,脱空高度过高。
(4)相邻两台千斤顶升差较大,互相别劲,使支撑杆失稳发生弯曲。
(5)混凝土初凝时间长,滑升过快而引起支撑杆自由长度过长而失稳弯曲。
3. 2. 2 防治措施
(1)支撑杆必须加工正直,并经验收合格方可使用。
(2)支撑杆提升架应用线锤找正,保持垂直度和位置正确。
(3)支撑杆荷载应控制在计算允许荷载范围以内,脱空高度不得超过规定,否则应进行加固。
(4)滑升时相邻千斤顶高差应控制在40mm以内,过大应予以纠正或加固。
(5)脱模强度应控制在0. 2MPa以上,防止滑升过快,支撑杆无支长度过大,而造成失稳。
3. 2. 3 处理方法
(1)在混凝土内部发生弯曲时,可将该支撑杆的千斤顶油门关闭,使其卸荷,待滑升过后再开油门供油;
(2)混凝土上部发生弯曲,如弯曲不大,可用绑扎连接;如弯曲严重,可将弯曲部分切断,用帮条焊接;或在底部加垫150mm ×150mm ×6mm钢垫板,将上部支承杆插入套管。
3. 3 操作平台扭转
操作平台产生扭转,使支撑杆和钢筋随筒体混凝土产生旋转性位移。
3. 3. 1 原因分析
(1)平台荷载不均匀,或支承杆倾斜。
(2)千斤顶顶升不同步,出现高差,调整不及时,中心纠偏过急。
(3)提升架自由度较大,使提升架倾斜和扭转。
(4)操作平台本身刚度不够,组装位置不好。3. 3. 2 防治措施
(1)平台上荷载应尽可能均匀对称分布,支撑杆保持垂直。
(2)调整千斤顶使顶升同步,中心纠偏不要过急。
(3)提高操作平台刚度。
3. 3. 3 处理方法
(1)已出现扭转,可用倒链将提升架校直纠扭。
(2)在提升架间设支撑将所有提升架连成整
体。
(3)加固支撑杆,提高抗侧向倾斜能力。
3. 4 操作平台偏移
操作平台产生整体单向水平位移,造成结构倾
斜。
3. 4. 1 原因分析
(1)操作平台扭转。
(2)两边收分不均。
(3)混凝土浇灌偏向一侧,使平台受侧向荷载
不匀。
(4)风力、雨雪等外力影响。
3. 4. 2 防治措施
(1)按以上措施防止操作平台扭转。
(2)注意模板收分时使两边均匀一致。
(3)混凝土浇灌均匀对称下料。
3. 4. 3 处理方法
(1)已出现偏移,采用油泵顶升高差纠正。
(2)先浇半径小的一侧混凝土,放松圆半径大的一侧收分螺栓,同时顶紧圆半径小一侧的收分螺栓,利用混凝土对平台的反力将平台纠正;然后顶紧大的一侧收分螺栓,浇筑另一侧混凝土,往复几次即可纠正。
4 结语
液压滑模施工方法机械化程度高、劳动强度低,劲性骨架自身承担构件施工的施工荷载及模板的固定,筒壁施工和内衬施工同时进行,大加快了施工进度,施工安全得到保证,施工装置可以周转使用。
