大型双曲线冷却塔爬模施工技术的应用

   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。我公司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，加快施工进度，保证施工质量及施工安全。我公司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750 mm／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。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，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1000 mm x1350 mm，而爬模施工采用的大型木模板最大规格为2800 mm×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，我公司应用爬模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6000 m²冷却塔”、“武汉钢铁公司自备电厂l号、2号5500m²冷却塔”的施工任务，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100 mm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，尤其接近风简喉部时，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l／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J F S—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。