长兴电厂四期(技改)工程,扩建两台300MW亚临界燃煤机组;凝汽器冷却水采用循环供水方案,每台机组配一座淋水面积为5500m2逆流式自然通风双曲线型钢筋混凝土冷却塔。每座塔筒壁都为现浇混凝土簿壳结构,其进风口中面标高7.626m,中面半径42471mm,最大壁厚700mm;喉部中面标高91.305m,中面半径25.925m,最薄壁厚180mm;出风口标高115.0m。水池池底顶标高-2.000m,池底外圈底下为环板基础即基桩承台,宽4500mm、高1500mm、中面半径46.000m。壳体最小厚度180mm,最大厚度700mm。
该工程冷却塔是浙江全省范围内迄今为止最大的冷却水塔。无论筒体直径、高度还是淋水冷却面积,都开创了浙江省之最。目前,国内常规的冷却塔施工方法是三角架翻模施工法,在以往的冷却塔(如萧山电厂、钱清热电厂)施工中均采用该施工技术。但三角架翻模冷却塔施工法存在着质量控制难、劳动强度高、施工安全隐患多、机械化程度化、施工进度慢等不足之处,很难满足大型冷却塔的施工安全、质量、进度、文明施工等方面的要求。为此综合考虑安全、技术、进度、经济等因素,最终采用了目前国内冷却塔施工最先进的哈蒙电动爬模施工技术。
1、哈蒙电动爬模施工技术简介
哈蒙电动爬模冷却塔施工技术,材料的垂直运输采用DZQ200T-M中心塔吊,施工人员上下采用曲线电梯,施工过程实现机械化。该施工技术以其质量控制精确、劳动强度低、施工安全、机械化程度高而成为目前世界上冷却塔施工最先进的技术。该冷却塔施工工艺主要由电动爬升系统、随升操作平台系统、模板系统、电气控制系统、垂直运输系统等组成。
(1)电动爬升系统:由沿冷却塔筒壁内外交错均匀布置若干个单元爬升系统组成,本工程共布置88个,每个单元系统由导轨、活动支架、固定支架(主架)付架、平台、调节斜支撑组成。它的组成如下:
1)导轨是使整个爬升系统附着在筒壁上的主要构件。由钢板和型钢制成,长1.5m,钢板上设有两只螺栓孔,用于安装剪力环和导轨锚固螺栓,型钢上设有方形插孔,用于插置承担活动支架与固定支架的方销,上下导轨采用榫接,铁楔夹紧,并设有2只调节螺栓,根据筒壁曲率变化来调整导轨斜率。导轨与筒壁对面补偿器通过对拉螺杆紧紧夹在筒壁上,方便模板安装。导轨还作为活动支架滚轮的滚动轨道并作为固定支架支承体。通过剪力环及锚固螺栓将爬升架上的荷载传给具有一定强度的钢筋砼筒壁。
2)爬升架主要由主架、副架、小平台、可调节斜支撑组合而成的几何不变体系,活动支架安装在爬升架内部。
3)爬升架提升主要依靠电机带动蜗轮减速器,再通过丝杆传动使活动支架和固定支架交替上升。通过副架把小平台同主架连接成操作平台,每榀爬升架共布置上、中、下三层小平台,两榀爬升架之间勾通连成随升操作平台。随着筒壁曲率变化,爬升架操作平台将发生倾斜,这时通过调节斜支撑调平。
(2)随升操作平台系统:通过每榀爬升架P1、P2、P3三层小平台附着相邻两榀爬升架之间的三层随升操作平台,每层操作平台均由上平台、下平台有抽屉框组成可抽拔式伸缩结构。
(3)模板系统:冷却塔是电厂标志性建筑,不仅要求结构优良,对表面工艺要求也越来越高,而表面工艺的好坏,模板系统起关键性决定作用,在本工程冷却塔施工中,电动爬模系统特点,根据88个单元爬升架的布置,采用了内外各88块特制大模板的施工工艺,即每一爬升架与补偿器之间布置一块大模板,每节高度1.5m,大模板采用25mm厚白松板,内衬12mm厚高强度耐磨胶合板,为加强模板的强度和刚度,背档采用5×100×100方木,并在上部方木上设置了随升吊环,下部胶合板底设置了橡胶止漏条,有效地克服了砼漏浆现象,确保了砼表面平整光洁,杜绝了蜂窝、麻面等质量通病。
(4)电气控制系统:主要是中心塔吊、曲线电梯、爬升架三部分。爬升架部分每只爬升架设一只马达为分别单独控制,不会因某一爬升架故障而影响其它爬升架提升,活动支架行程由上、下两只限位开关保护。
(5)垂直运输系统:采用DZQ200型自升塔吊,根据该冷却塔设计工况,分别在48.7m和78.7m标高处共设置两道附壁锚固缆风,塔吊选用49m臂杆,大臂29m,小臂20m,确保塔吊拆除时大臂扳起小臂能顺利通过喉部,冷却塔筒壁施工所用材料及整个爬升系统的装拆均由塔吊来完成。冷却塔施工人员上下采用WT60型曲线外用电梯,安全可靠。
2、筒壁施工工艺流程
作为爬模的支撑基础,人字柱上方环梁及第一节到第四节筒壁施工采用搭设脚手架、支撑浇筑,待其到达一定强度后,开始安装爬模系统,五节以上全部采用电动爬模施工。
(1)筒壁爬模施工顺序。在内导轨处测量上一天浇灌砼筒壁半径→折内、外模板→爬升架爬升75cm→爬升架再爬升75cm→安装、调节导轨和模板→浇砼→施工缝处理→绑扎下一节钢筋。
(2)模板安装顺序。安装导轨→调整导轨斜率→装补偿器→安装模板→装插销→塞进三角木→安装竖档→紧对拉螺栓。
(3)钢筋工程。筒壁内外竖向钢筋以导轨中心线作为区间发隔线,每个区间钢筋按三种不同长度在同一断面上交叉布置,钢筋下斜长度、搭接长度、间距严格按设计及现行有关规范要求执行,并做到钢筋施工竖向钢筋不侧倾、环向钢筋绑扎应水平。
(4)混凝土工程。砼到料斗后直接由塔吊提升到工作面,砼从一点开始浇筑,分三层施工,上下层间隔时间以不初凝为原则,并振捣密实,非冬期施工时,砼必须及时浇水养护,保持砼表面润湿,养护时间不少于14天。
(5)筒壁施工缝处理。水平施工缝待砼初凝后人工打毛,并用带有压力水冲洗砼表面浮浆,以露出石子为宜。筒壁上对拉螺栓孔,用膨胀水泥砂浆堵塞密实。
(6)筒壁几何尺寸控制。为确保筒壁几何尺寸准确,采用光学垂直仪测定壳体几何尺寸。首先,根据内爬升架数量在水池底板上定出射线数量,每条射线上定两个基准尺寸点。砼浇筑完后,用光学仪器测定筒壁半径,即把垂直仪架在测量点上(该点由基准点定位)投影到带有刻度直尺上,即可算出实际的水平距离,然后算出筒壁半径误差值△R,△R=R设计-R实际,根据△R值算出修正的偏差,修正偏差要使每一节水平半径相等,防止该节截面呈波浪形。
内导轨安装时用调节角尺靠在导轨上,然后根据每一导轨修正偏差调节该导轨的斜率,补偿器斜率由相邻两导轨算出补偿器的弓高接线确定(弦长法)。由于模板与导轨相联接,导轨、补偿器斜率就是该节模板斜率。
筒壁厚度是用Φ45/4.25、PVC塑料管套长度来控制。
(7)筒壁防腐施工。筒壁内壁防腐随筒壁施工同时进行,施工人员站在内层平台上操作和涂刷,筒壁拆模后首先对内壁表面进行处理,确保基面平整密实,彻底消除表面浮浆、浮灰等,并达到基本干燥后才可涂刷,施工前应进行涂层的附着试验,先涂一小块,待试涂质量合格后再进行大面积涂刷。涂料必须按规定的配合比和配料顺序进行配制,并搅拌均匀,不得有漏涂、皱皮、流坠、破膜等现象,涂层施工时应在涂膜表干后,方可涂刷其上一层涂料,涂层的总厚度应符合设计要求,施工配料时应有防火、防雨、防砂设施。
3、综合技术比较
筒壁作为冷却塔的主要分部工程,是冷却塔施工中的重点,同时也是冷却塔施工中的难点,目前,国内常规的施工方案是三角架翻模施工法。本工程采用了目前国内冷却塔施工最先进的哈蒙电动爬模施工技术,经过2个冷却塔的施工,同时结合近几年其他省份采用该技术所施工的几座大型曲线型冷却塔所积累的经验,认为哈蒙电动爬模施工技术比三角回翻模施工技术至少有以下优点:
(1)以光学垂准仪测定壳体半径,质量控制相当精确。
(2)爬模系统的提升架是由轻型工字钢和槽钢组成的格构式结构,施工平台是由槽钢与角钢组成的抽拔式结构,承载强度大刚度好,再加上封闭式的钢栏杆,为施工人员提供了一个安全的施工环境。
(3)全套施工实现了机械化,大大地劳动生产率。只要按动电钮就可以完成施工平台与模板的提升,大大降低了劳动强度,减少了许多不安全因素。
长兴电厂1、2冷却塔相继采用电动爬模新工艺,于2001年12月4日开始筒壁施工,2002年6月2日结顶。从整个冷却塔施工过程来看,该套电动爬模技术充分体现了安全、精确、高效等优点,为整体工程的顺利进行打下了良好的基础。
