随着电力工业的不断发展,高参数、大容量的机组逐渐取代了中小型机组。因此在新建电厂中,双曲线冷却塔施工的塔体也越来越大。在邯峰电厂一期工程2×660MW进口机组所配套的循环冷却水塔为2×9000m2,其底部直径120m,塔高150m。传统的井架吊桥式施工方案在冷却塔施工时遇到了很多难以克服的新问题。同时,为了提高清水混凝土的施工工艺质量,对模板也提出了更新、更高的技术性能要求。为此,结合邯峰电厂9000m2冷却水塔施工的实践,谈谈冷却塔施工工艺改进的一些体会。
1、运输系统的改进
1.1传统施工方法存在的不足
随着冷却塔塔体的增高和加大,传统的井架吊桥式施工运输方法存在着很多不足,已不能适应新建电厂大冷却塔施工,问题如下:
1.1.1井架越来越高,使得组装工作进入了超高空作业,施工人员的安全性大大降低。
1.1.2井架随着高度的增加,体积不断增大。一个5000m2的水塔井架需12孔(4m×3m)150m高,主立管的管径达Φ89mm×4mm。一个9000m2的水塔井架高近200m,至少需16孔(4m×4m)或20孔(4m×5m),才能满足其整体稳定的要求;主立管的管径不低于Φ108mm×4mm才能满足局部稳定的要求。组装的工作量大,劳动强度高,冷却塔施工工期长。
1.1.3井架的整体稳定是靠缆风绳来保证的,井架由150m增至200m高时、缆风绳的层数将由6层增至8层,需增加大量的钢丝绳。
1.1.4卷扬机至少将达13台,可随着塔高的增加和混凝土量的增多,上料速度反而减缓, 冷却塔施工工期相应延长。
1.1.5由于井架体积的增大,悬挂吊桥的宽度和体积也相应增大,重量增加。另外,前桥的悬挑长度进一步加长,可达近40m,使井架的偏心受压更加突出,对其安全运行非常不利。
1.1.6 1号冷却塔施工结束后,井架向2号塔平移,(详见《电力建设》1995年第1期),由于受场地等诸多因素的影响,已很难实现。若拆除后再组装,则工作量很大,工期更长。
1.2运输方法的改进
鉴于传统的井架吊桥式冷却塔施工运输方法存在上述问题,经过技术论证后,决定改变其施工运输方法:采用折臂吊垂直和水平运输材料、机具,配以曲线电梯承担施工人员的上下运输。目前已施工完1个9000m2水塔,在实践应用中该工艺不仅是可行的。而且具有井架吊桥式施工运输方法所无法比拟的很多优点。
1.2.1曲线电梯
曲线电梯是沿着冷却塔筒壁的子午向曲线布置电梯齿条轨道和滑道,随筒壁的施工埋设暗榫,固定并接高轨道和滑道。电梯箱两侧各3个滚轮在滑道上滚动,中部的齿轮沿固定在筒壁上的齿条顺着筒壁的子午向上下运行;在其顶部装有一电动调节丝杠,来调整电梯箱始终处于竖直状态。曲线电梯仅供施工人员上下和爬梯安装时使用(曲线电梯设置在爬梯附近),避免了与材料、机具运输的穿插。
1.2.2中央折臂吊
在施工邯峰电厂9000m2水塔时,选用的是ZTQ240II型自升塔式起重机,其塔身自立的最大高度为55.2m。根据150m高的筒壁要求,选择的是3层附着式,共29个标准节和3个锚固节。每节塔身高3.75m,正方形框架,中心尺寸为2.5m×2.5m,塔身总高达131.4m。塔身底部设有4根斜撑杆,分别与基础相连;塔身顶部设有顶升套架,空套在塔身外围(有4层小平台),供塔身增高引进标准节起顶升、承重的作用。
起重臂由大臂和小臂绞接而成,其中大臂长29m,小臂长30m。大小臂可曲折90°,因此既可水平臂工作,也可折臂(15°~75°)工作,特别适用于冷却塔这样的特殊型高耸薄壳筒形建筑物的施工。大臂分3节,小臂4节(节间均采用销轴连接)。小臂可装配成30,25,20m3种长度,分别适用于9000,7000,5000m2的冷却塔施工。在曲臂状态时,起重小车只能在小臂轨道上运行。
塔身配有1部电梯及1个直爬梯,供塔身自升时操作人员和司机上下使用。
混凝土的浇注采用吊斗下灰的方式。为加快施工速度,同设计制造商共同研究,将折臂吊的起吊重量增加到3.5t。
折臂吊、曲线电梯在施工时的布置方式如图1所示。
1.32种方法的技术及经济指标
以9000m2冷却塔施工为例,对井架吊桥式施工方法和折臂吊、曲线电梯施工方法进行技术和经济指标对比,明显地体现出折臂吊、曲线电梯施工方法的优越性(如表1),有很高的应用和推广价值。
2、模板工艺的改进
双曲线冷却水塔是长期暴露的清水混凝土高耸建筑物,其外观施工工艺的优劣将永久地展示在人们面前。诚然影响其观感质量的因素很多:诸如模板工艺、混凝土配合比、外加剂的选用、混凝土塌落度等。但在诸多因素中影响比较大而且比较突出的主要还是模板工艺。在清水混凝土的长期施工实践中体会到,要从模板工艺方面提高混凝土外观工艺质量,关键是要从2方面入手:一方面是减少模板的拼缝,采用大模板技术;另一方面是确保拼缝的严密性,防止漏浆。在邯峰电厂工程9000m2冷却水塔的施工中,从这2方面进行了研究探讨,并进行了改进,在实践应用中取得了较好的效果,比之以往施工的塔筒工艺质量有了明显的提高。
2.1原模板工艺存在的问题
西柏坡电厂5500m2冷却塔施工中,采用的小模板规格尺寸,主要存在以下3方面不足。
2.1.1模板几何尺寸为500mm×1300mm。其板面面积较小,至使模板拼缝较多,施工中影响了外观工艺的质量。
2.1.2模板的水平连接为承插式,在找半径的施工过程中由于丝杠的顶进、顶出,以及承插口处的施工灰浆清理不彻底等原因,往往容易使承插口处的连接脱开,导致混凝土浇筑时漏浆,表面光滑度欠佳。
2.1.3由于模板宽度小,而附着式三脚架的间距为1m,因此每2块模板才有1个竖围檩和对拉螺栓及套管,这样则增加了大量的水平小围檩,浇筑混凝土时,由于水平围檩的松动或刚度不足,很容易造成跑模现象,使得筒壁曲线受到影响。
2.2模板工艺的改进
针对原小模板存在的不足和问题,在邯峰电厂冷却水塔施工中,为提高外观工艺质量,认真分析、探讨,从模板工艺上进行了相应的改进,并在实践应用中不断完善。
2.2.1模板尺寸修改为1000mm×1300mm,比原来面积增大1倍,减少了一半的拼缝,提高了外观质量。
2.2.2模板的水平连接。将原来承插式改为用卡子连接固定的方式(同于定型组合钢模板)。但由于筒壁直径不断变化,模板的连接也因此不断错位,导致模板组装的卡孔不能始终吻合。为此在模板端部开孔时,顶部开圆孔,底部开长圆孔,解决了模板每层收缩时卡子连接问题。该连接方式避免了承插连接方式中易脱开的问题,严密而不漏浆,效果明显,如图2所示。
2.2.3因模板改为1m宽,正好与附着式三角架的间距相等,故只需竖围檩即可将模板固定好,取消了水平小围檩,避免了因水平围檩的松动或刚度不足造成的跑模现象,确保筒壁曲线的准确和美观。
2.2.4卡子固定式连接虽减少了漏浆,但随着模板收缩错位,以及长期使用引起的变形,有时拼缝不十分严密也会出现漏浆而影响外观。对此,在其接缝处加垫吹塑纸来防止漏浆,解决了模板接缝处的漏浆问题。
2.3实际效果对比
目前,邯峰电厂1号水塔已经结顶。将其与西柏坡电厂的水塔相比较。从中可以很直观地说明模板工艺改进后的效果,见表2。
3、存在的不足及今后的探索方向
3.1工艺改进后存在的问题
虽然折臂吊、曲线电梯的施工方案在施工大塔时有以上诸多优点,但还存在一些不足:(1)折臂吊受风荷载的影响较大,会使施工受阻;(2)折臂吊立于水塔中央,影响模板半径的找正;(3)曲线电梯的2个滑道间距太近,运行不稳,另外运行速度需提高。这些不足需在今后的实践中加以改进和完善。
3.2今后的探索方向
3.2.1已在西柏坡电厂主厂房施工中成功采用了布料杆施工工艺,并已开始推广。能否在折臂吊上推广附设混凝土布料杆?认为是有这种可能的,但需解决泵送冲击力对吊车塔身稳定性影响,以及一旦泵送管堵塞后的处理等问题。
3.2.2尽管折臂吊解决了材料、机具的垂直和水平运输,极大地降低了施工人员的劳动强度。但模板和三角架系统仍需人工提升,需在今后施工中探讨液压或电动提升方法,以便进一步降低施工人员的劳动强度。
