爬模施工技术是我国由国外引进的具有80年代国际先进水平的冷却塔施工技术。从哈尔滨第三发电厂二期工程7000m2冷却塔施工开始应用该技术,主要解决三角架翻模施工不适应大型冷却塔风筒施工的难题,减轻劳动强度,加快冷却塔施工进度,保证施工质量及施工安全。在边引进边吸收的基础上,不断进行改进、提高,通过7座冷却塔施工的应用,目前已全部设备国产化,冷却塔风筒施工质量达到国内领先水平。这项技术主要适用于淋水面积5000m2以上的大型冷却塔风筒施工,也可应用于大型圆形薄壁结构。
1、爬模施工技术总体设计
为解决大模板电动提升的构想,爬模施工工艺由以下几部分构成:爬模系统(模板系统、平台系统、脚手架系统)、垂直运输系统(载物系统、载人系统)、测量找正系统。
1.1爬模系统
爬模系统主要由导轨、提升架、平台、脚手架及模板等组成。导轨是施工机具的轨道,其他设备由蜗轮式减速机带动沿导轨爬升,所以,爬模又可称为“电动提模”。导轨分布于风筒内外,数量相等,间隔交错布置,用高强螺栓与补偿器相连,紧紧地夹在混凝土筒壁上,每4节导轨为1组,每节导轨长1500mm。每2根导轨形成1个独立单元,单元主要参数如下:设备重量约为4500kg;提升速度为600mm/min;提升行程为750mm/次;工作环境温度为-20℃~40℃。
单元的数量由冷却塔风筒底部(环梁)、喉部(半径最小处)、顶部的半径及差值而定。既要满足底部模板环向长度,又要考虑爬模冷却塔施工通过喉部后因半径增加而需增加模板量。为不新增加模板投入,用补偿器进行增量补偿,确定补偿器的数量同时也确定了单元的数量。
操作平台共分3层,由上至下分别为P1、P2、P3平台。每层操作平台又分为上平台和下平台2个部分,以便伸缩。P1平台主要用于钢筋绑扎、混凝土浇灌、提升导轨和混凝土养护等;P2平台用于导轨安装、找正及模板系统的安装、拆除等;P3平台用于提升架的提升操作、导轨拆除、混凝土表面质量检查和缺陷处理、内筒壁防腐等工作。
模板系统由补偿器、模板、压条、管销等组成。
模板用钢丝绳挂在P1平台上,随导轨向上爬升而进行下一节风筒模板就位。
爬升装置安装在提升架的中部,由电动机、减速器、蜗轮蜗杆、提升螺杆和活动架组成。电动机、减速机、蜗轮箱安装在提升架上,提升螺杆与活动架、蜗轮箱连接。当提升架的固定支托落在支撑销上,而电机正转时,提升螺杆顶着活动架上升,提升架不动;当活动架的固定支托压在支撑销上,电动机反转时,活动架不动,提升螺杆带动提升架和3层平台向上爬升。这样,就形成了活动架和提升架的交替爬行,使整个爬模系统逐渐上升。
1.2垂直运输系统
混凝土、钢筋及施工机具设备的垂直运输由自升式折臂塔式起重机完成。为便于拆除,起重机可设置在冷却塔中心或偏心位置。冷却塔施工人员由风筒外侧设置的附着式曲线电梯上下通行。
1.3测量找正系统
引进爬模冷却塔施工技术初期,测量找正采取红外测距仪测量斜距改正平距的方法,由于资金投入大、工作环境要求严格、工作时间长等不利因素,我们通过分析决定改进此项技术。方法是:在对应于风筒内导轨处,冷却塔底板面上与导轨同一垂直面设置相同数量的辐射线,由中心向外径向测量定位整米点位,半径找正时,整米由辐射线量距,余距由激光经纬仪(或光学垂准仪)垂直投点,导轨找正处设置一水平尺测量余距。通过这种测量找正方法固定了导轨位置,然后进一步确定模板补偿器的位置,安装模板,外导轨由内两导轨与圆周形成的小扇形拱高确定其位置。所有测量数据均为混凝土灰后结果,有利于调整半径误差。
2、爬模施工特点
2.1降低工人劳动强度
传统三角架翻模施工采用3层定型钢模板,施工中由工人进行人力向上翻倒,钢筋、混凝土等施工材料垂直运输至竖井架吊桥,上部作业面靠人力运输至施工点,劳动强度高。而爬模施工采用了大型木模板,施工中由电动机完成模板的提升,冷却塔施工人员只需维护就位,钢筋、混凝土等施工材料由塔吊直接运输至施工点,这样大大降低了工人的劳动强度。
2.2保证施工质量及施工安全
由于爬模施工测量技术改变了悬挂吊盘测量找正方法,避免了人工拉尺可能出现的诸多误差,而且混凝土浇筑前后2次测量,数据准确可信,且操作方便,保证了风筒半径等几何尺寸。大模板施工减少了模板拼缝及水平施工缝,由于导轨的补偿作用改善了模板缝的处理,避免了混凝土施工振捣漏浆现象,有利于提高混凝土表面工艺水平。
爬模冷却塔施工操作面为3层操作平台,有利于交叉作业施工安全管理,整个爬模系统强度高,结构平稳,操作步骤清晰,工序安排合理,作业面安全设施齐全,施工人员由地面到上部施工作业面,通过风筒外设曲线电梯上下通行,确保了冷却塔施工安全。
2.3加快施工进度,缩短工期
传统三角架施工定型钢模板最大规格为1000mm×1350mm,而爬模冷却塔施工采用的大型木模板最大规格为2800mm×1500mm。由于导轨和补偿器可以单组固定,模板也可以单块固定,当钢筋、模板安装完成一段并通过测量找正后,随即可以进行混凝土的浇筑工作,无需(如悬挂三角架翻模施工法)待全周模板安装完成,才能进行模板找正和混凝土浇筑。因而实现了流水作业,加快了冷却塔施工进度,缩短工期。
3、爬模施工技术需要进一步完善
到目前为止,应用爬模冷却塔施工技术已先后完成了“哈尔滨第三发电厂3号、4号7000m2冷却塔”、“元宝山发电厂4号、5号7000m2冷却塔”、“武汉青山发电厂6000m2冷却塔”、“武汉钢铁公司自备电厂1号、2号5500m2冷却塔”的施工任务,冷却塔施工质量各项指标均满足施工规范及质量验收规范的要求,达到了预期目的,为大型冷却塔施工开辟了一条新的途径。但是,在实际冷却塔施工中爬模施工工艺仍存在一些不足之处,需要改进。
3.1提升模板系统的改进
模板目前为木模板,用11层胶合板做为面层板,25mm松木板做为基本层。为了增加模板的刚度,设3层100mm木方为加固带,使模板的重量很大,又由于风筒半径的变化,为满足风筒半径几何尺寸的需要,随着筒壁高度的增加,尤其接近风筒喉部时,模板需用手电锯裁剪,浪费较大。一座冷却塔施工完,当施工下一座同等或较大的淋水面积冷却塔时,模板便不能使用。为避免施工浪费,便于模板使用周转,将木模板改为钢模板,即分为固定模板、收分模板(抽拔模板)和补偿模板,这样就可以用增加或减少收分模板来适应半径变化。
3.2爬升系统的改进
原爬升系统是由蜗轮式减速机构成,在使用过程中施工荷载及提升阻力过大,致使有1/10的提升架由于减速机的损坏,只能人工提升,每座水塔蜗轮、蜗杆损坏达到50%左右,严重影响了正常冷却塔施工。为此建议将原来的蜗轮传动改为液压提升式,以克服机械传动带来的不利影响。
3.3操作平台的改进
原操作平台采用抽拉式平台,在冷却塔施工过程中随着水塔半径的减小,相邻提升架越来越近,使提升时两提升架之间高差过大,易导致平台的插销拔出,造成安全事故。建议将原平台插销改为活动轴连接,将原操作固定平台与抽拉平台的平面滑动摩擦改为滚动摩擦,以减少阻力降低荷载,从而保证施工安全,提高冷却塔施工速度。
3.4垂直运输系统的改进
中心自升式塔吊上人(塔吊司机和机修人员)电梯原装置中的电梯导轨为刚性导轨,其断绳安全装置不可靠,一旦提升钢丝绳断裂,势必造成上人电梯高空坠落。后在折臂吊上人电梯上安装了JFS-1.5型建筑防坠器,其安全程度有了很大提高,经武汉、元宝山工程几年冷却塔施工中的应用,效果很好。
中心自升式塔吊,在施工中存在制动不灵、吊重偏少和塔身刚度不好等缺陷,有待改进。
外部曲线载人电梯,载重量少,且速度慢。建议设计制造厂家改进,开发性能好的运输机械。
