电厂双曲线冷却塔筒壁施工技术 

  【关键词】冷却塔施工、倒模施工、冷却塔筒壁施工、电厂冷却塔、双曲线冷却塔、冷却塔工程、冷却塔倒模施工
  【施工概况】
   冷却塔工程施工实践证明,采用以下冷却塔筒壁施工措施,有效地解决了钢筋混凝土冷却塔筒壁施工中存在的问题,方法操作简单,易于掌握,质量易于控制, 钢筋混凝土冷却塔筒壁施工速度快。钢筋混凝土冷却塔筒壁施工中使用定型模板,无需制作非标准模板,节约了资金。整个通风筒的施工仅用了75天,冷却塔工程质量优良,无安全事故,共节约材料、设备投入费用55万元,达到同类施工先进水平。
  【工程概况】
   双曲线冷却塔因其良好的适用性和经济性而被广泛应用于发电厂等类似厂矿企业。它由现浇钢筋砼蓄水池、筒身(包括人字柱、环梁、筒壁、钢性环)、塔芯、淋水装置以及附属、配套设备组成。其中,冷却塔现浇钢筋砼筒壁工程量大、形状复杂、塔高壁厚,是冷却塔施工中难度最大、最关键的部分。因此,做好筒壁的施工,确保其施工质量非常重要。

1、工程概况
   内蒙古包头市东方希望铝工程3000m2双曲线钢筋砼冷却塔,塔高85m,砼总量7350m3,钢筋总量668t,出口半径19.5m,喉部半径8m,底口半径31.5m,整个风筒曲线为截维与双曲线组合。
2、筒壁施工中面临的关键技术问题
(1)垂直运输与水平运输的解决。
(2)保证筒壁几何尺寸的大体量模板支设。
(3)保证筒身斜率的有效措施。
(4)施工中如何控制钢筋与砼的质量。
3筒壁倒模施工
3.1倒模原理
   其原理是将附着式三脚架(角钢制作)和模板用Φ20对拉螺栓固定在已浇筑砼的筒壁上,借以作为操作平台进行上一层的模板脚手架安装、钢筋绑扎、模具检查校正和混凝土浇筑等。一般设三层三角脚手架和模板,完成下一层施工后,拆除该层脚手架和模板,运至顶层脚手架平台上再搭设上一层,依此周而复始,直至完成整个筒壁施工。
3.2倒模结构
   倒模应采用能满足塔身曲面锥壳混凝土成型需要的钢模板,定做的钢模板每侧出50mm宽的翼缘,在靠近模板两端留有固定模板和三角脚手架的对拉螺栓孔。选用具有一定刚度的模板,以满足混凝土成型需要;又要求具有一定柔性,能适应每节模板锥壳半径变化。可选用Φ22钢筋能作围圈,每段长6～7m,每段之间在三角脚手架竖杆处要保持一定的搭接长度,以不少于20cm为宜。当筒壁厚度大于250mm时,每节模板要保持三道围圈,厚度小于250mm时,每节模板可设二道围圈。三角脚手架档距为1m,每档内单面模板选用两块定做的钢模板,钢模板高0.6m,冷却塔全高需用倒模约140节。3.3绘制筒身施工技术图表在冷却塔施工图中,设计按每米分节给出了相应的标高、半径和壁厚的几何尺寸,不能适应翻模等节距浇筑的要求,故先根据筒壁总长度依照模板高度从刚性环下皮开始,倒序分节,把非整节布置在环梁位置,计算每节内模顶标高及相应的半径值、周长、每节模顶处的筒壁厚度、每节模板对销螺栓杆处的套管长度等,用以指导施工。
3.4倒模施工
3.4.1施工顺序
安装内模及内三角架→初步找下地内模上沿半径→绑扎钢筋及固定预埋件→安装外模及外三角架→模板找正→浇筑混凝土→拆除最下层内外模及三角架往上翻(循环至顶)。
3.4.2模板分档
   根据该层内模板上沿施工截面周长和每档模板宽度,划分模板安装位置。在兼顾外模板能够搭接或至少保证对接不出现缝隙的前提下,每档模板可在121.04cm范围内调节。如果在档距调节范围内仍不能使模板档数为整数,可配一档档距为0.7～0.9m的非标准模板。
3.4.3混凝土浇筑
   选择两处由一点向两相背方向采用推浪式分三层连续浇筑,即第一层浇筑长4～5m,再浇筑第二层长3～4m,然后浇筑第三层并使三层混凝土之间保持一个斜面,接着重复以上过程连续向前推进,直到完成整个施工段的混凝土浇筑工作量。避免层与层之间因间隔时间超过混凝土的终凝时间而出现冷接缝。
3.4.4施工缝处理
   水平施工缝是筒壁施工的重要一环,冷却塔投入运行后,往往易在该处出现渗漏。处理方法是在水平施工缝处留出“凹”槽,在其上一节倒模施工前用高压水枪冲刷施工缝处,去除表面垃圾及浮浆,使新浇筑混凝土与该水平施工缝混凝土能牢固密切配合,形成凹凸水平缝接口,以避免渗漏。
3.4.5刚性环施工
   冷却塔在运行过程中,刚性环承受筒壁壳体内外温差边缘干扰和风压引起的径向拉力,所以配筋量较大,又因其处于冷却塔筒体顶部,故几何尺寸要求严格,其底模、侧模均用木模。钢筋绑扎应在底模、外模支设后内模未支之前进行,所有环向钢筋均为受力钢筋,其搭接长度要按受拉钢筋规定要求。混凝土浇筑要一次完成,不留施工缝。
3.4.6线锤对中该系统由中心吊盘、紧线器、线锤、导向滑轮和坐标盘等组成。线锤悬挂在中心吊盘上,通过紧线器在地面控制对中,为减少中心吊盘提升的次数,半径拉尺多为斜长读数,需进行斜半径换算。提升一次中心吊盘,可进行2～3层模板半径的测量,以减少工作量,保证测量精度。对中易受风力、振动等因素的影响,在拉尺检验模板半径时,线锤处需有专人监控是否对中,使与坐标盘中心的偏差控制在5mm以内。为了避免差错,拉尺检验后可用目测复验,以避免读尺错误或线锤偏离中心超出允许偏差。
4施工所采取的针对性技术措施
4.1采用筒壁选用折臂塔吊、曲线电梯配合悬挂三角架的新方法在施工中,采用了筒壁选用折臂塔吊解决材料的水平、垂直运输,曲线电梯配合悬挂三角架代替传统的竖井架配合悬挂三角架的新方法,主要解决了人力的垂直运输问题。合理布置运输机械的平面位置是非常有必要的,因为运输设备不易随意搬迁,其平面位置的好坏直接影响到冷却塔筒壁的正常施工,影响到施工安全和工程成本。经过对多种方案的对比探讨,将曲线电梯布置在背向主导风向且靠近临建的一侧,最大程度地减少风的影响,缩短人员流动的路线。而折臂塔吊布置在与中央竖井相邻且不影响中央竖井施工,又能满足折臂塔吊自身的安装、拆除的部位,最大限度地覆盖了工作面。这些施工机械设备的安装选择在人字柱吊装完,环梁砼浇筑完后开始,并随着钢筋砼筒壁的升高而逐节升高。值得注意的是,布置折臂塔吊会不同程度地出现测量找中盲区部分,应先在冷却塔池底极上放出辐射线和半径线,然后在辐射线和半径线上定点,以便利用激光经纬仪精确确定筒壁半径。
4.2采用多功能的悬挂式三角架施工法筒壁施工采用多功能的悬挂式三角架施工法,附挂在砼筒壁上随筒壁升高而升高,三角脚手架上铺板做操作平台解决支模、绑钢筋、浇筑砼、堵孔、刷防腐涂料等不在同一层次的操作问题,用组合模板与收分模板,专用砼套管保证筒身壁厚度与几何尺寸。
三角架的安装顺序为:竖杆→可调斜撑→水平杆→斜杆→可调竖杆→环向连杆→铺平台板→栏杆。三角架内外侧要同时安装,就位后的三角架在没有装上顶杆与环向水平连杆与拧紧对拉螺栓之前不得作为受力架使用。三角架安装时通过调整斜撑及顶杆长度使脚手架保持水平。三角架拆除时,利用悬挂的吊篮进行。
    冷却塔筒壁纬向为圆形,经向为双曲线,施工中内外模板均采用1350定型钢模板。支模前,注意先将曲线电梯、爬梯埋件准确下入。筒壁模板支模时,首先安装内模板,筒壁支模分三层,外模与三角架的安装以内模为准,内外模间距以砼套管为准,并用<18mm对拉螺栓固定。三角架竖杆是筒壁模板的组成部分,内模就位后,根据测量的斜半径值用加减丝调整支撑的长度与倾斜度,使内模板上沿口半径符合设计尺寸要求。考虑到砼的自然收缩,半径一般外放25～40mm。外模板安装在钢筋绑扎完并安好砼套管后进行,并应与内模板对应。加固内外模板围圈用25mmê级钢筋分段炜制,配合对拉螺栓与特制固定板加固模板。外模安装前,要做好施工缝的处理与钢筋保护层,所有组装的螺栓与螺母要拧紧。塔顶刚性环底模采用非标准模板,铺在外挂三角架上,内外环全部用定型组合钢模。支模时,在刚性环的平台上顶留孔,每2个三角架留1个,以备拆除模板及三角架时挂吊篮用,里吊篮挂在刚性环的里栏杆上。混凝土套管是为适应筒壁变化而设计的,用它来保持内外模板间距,并通过其传递由对拉螺栓传递来的上部荷载,使其增加对初凝混凝土筒壁受压面积,将荷载传递到下部筒壁上,其长度随筒壁厚度做相应变化,加工好的套管按节编号,按大小顺序堆放整齐,编号与技术指导图表相对应。
4.3采用斜半径控制法,保证筒身斜率为在整个施工过程中保证筒壁的外形流线及几何尺寸,主要需要解决对中、模板半径及模板倾斜度问题。在本工程施工中,采用斜半径控制方法取得了较好的效果。
其方法是:吊盘通过4根位于正交两直径位置的细钢丝绳与手动线装置固定在三角架上,每3次只需提升1次紧线器,就能进行三节模板的控制测量每次对中时,首先使线锤投影落在水池底板预埋铁件的中心控制点上,通过固定在悬盘上的钢尺围绕筒壁以斜半径控制截面图的半径及模板倾斜度,使之符合指示图表的尺寸。在测量模板半径时拉尺应用力均匀,避免忽紧忽松,造成人为的误差,为此采用弹簧称,拉力统一为25kg,以统一每个区段的测量误差。
4.4用赶浆法进行混凝土浇筑,做好养护工作钢筋工程及模板工程安装完毕并检查校核尺寸、标高无误后,方可浇筑混凝土。
   砼的配制严格控制材料质量,控制水灰比,准确计量。砼浇筑用赶浆法进行,由一点开始向两侧浇筑,最后在一点汇集。为降低模板承受的冲击力与侧压力,并减少模板的位移变形,砼模板的高度分层分三次交叉进行,浇筑至模板顶面下8cm左右。砼浇筑入仓要慢,手推车运至浇筑点后,倒在0.17～2mm铁皮上,用铁锹入仓,插入式振捣器振捣。振捣质量很大程度上影响砼质量,由专人使用50振捣棒,振捣时间应大于10s。
   振捣的原则应为“快插慢拔”,布点基本均匀,振捣时不得碰撞顶块钢筋铁件和模板,振捣到泛浆无气泡产生,不再有明显沉陷为宜。施工缝是经常引起渗漏的薄弱环节,一定要引起注意。筒壁砼只准在上下节模板接茬处留水平缝,采用凹凸槽止水处理。
   每节砼浇筑后,应将表面析出的水分清除。在砼初凝4～6h后,用钢丝刷将砼顶面的水泥浆刷去,在浇筑上节砼时先铺一层与砼配比的水泥沙浆。砼浇筑完毕后,养护工作又显得十分重要,一定要及时连续。外模拆后,及时在砼表面涂刷砼薄膜养生液。
   钢筋绑扎前应严格检查钢筋的种类、型号、直径、数量等是否符合设计要求,绑扎顺序是先放置内立筋,再绑扎内环筋,然后是外立筋、外环筋。钢筋的对焊和搭接焊必须复试合格方可使用,保护层厚度用水泥沙浆垫块控制,每块模板至少3块。
   为了保护双层钢筋网间距的准确,在绑扎筒壁钢筋时,双层钢筋网之间设临时支撑。为防止大风晃动竖向钢筋而使钢筋位移影响钢筋位置,破坏新浇砼与钢筋间的握裹力,采取从已支撑好的模板面向上115m处绑扎1～2mm道环向钢筋,用钢筋叉子支撑在内操作平台上经向钢筋长度大于410m的钢筋,施工时甩出长度较长,加之筒身倾斜,形状易发生变化,为加快施工进度,将钢筋长度缩短为310m。