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火电厂排水口、烟囱的特殊施工措施
[摘 要] 鄂州电厂工程中循环水排水口和210 m双管烟囱采取了特殊的施工技术措施。由于循环水排水口的地理位置和地质条件特殊,因而采取了特殊的高低围堰方案。对围堰基础,通过接触灌浆和帷幕灌浆,形成了地下截水帷幕;对围堰,通过钢筋锚杆和压力灌浆,保证了围堰的密实性。210 m双管烟囱,通过在混凝土外筒内设置6处平台,采用倒装提升法,将各层钢内筒分别放在6处平台上并予于固定。上述2项工程实施结果证明,采用特殊的施工技术措施,效果是良好的。
[关键词] 高低围堰 灌浆 钢筋锚杆 操作平台 倒装提升
0 概况
鄂州电厂本期新建装机容量为2×300MW,分锅炉岛、汽机岛及电气岛向国际招标。锅炉为美国福斯特惠勒公司产品、汽轮机为日立公司产品、发电机为中国东方电机厂产品、主变压器为ABB香港公司产品。
本工程1995年正式开工。在施工过程中,由于诸多原因曾产生过一些问题,为使工程施工顺利进行,相应采取了一系列的特殊施工技术措施,均达到了满意的效果,确保了施工质量和机组安装投运进度,现将所采取的特殊施工主要技术措施介绍如下。
1 循环水排水口工程施工措施
鄂州电厂循环水排水口位于长江漫滩与河床过渡带的斜坡上,南北向布置,五级跌坎,长210 m,最低部位开挖面高程为5 m,要求整个工程在一个枯水期内完工。为保证排水构筑物基槽开挖和整个工程的顺利实施,根据长江水位变化的情况,必须修筑施工围堰。在施工开挖过程中,发现排水口河岸地质情况与原地质报告有很大的差异,需对围堰方案作进一步的研究,并采取符合实际地质情况的相应技术措施。
1.1 水文地质情况
本工程围堰处于长江边滩地,矶头水流顶冲段,从开挖观察的露头来看,主要为强风化的残坡积层,节理裂隙发育,土化很强,局部已砂化,成泥夹石,砂夹石状,地质情况复杂,成分不均,结构较松散,透水性很强。排水口水域施工期十年一遇洪水位为19.72 m(P=10%),枯水位为8.28 m,断碎物流速1.08 m/s。
1.2 围堰施工技术方案
针对实际地质情况,施工单位组织有关技术人员进行了认真讨论分析、比较和研究,决定采取高低围堰方案,并在高围堰底部采用帷幕灌浆的技术措施,对围堰基础进行防渗处理,以达到围堰截流防渗的目的。高围堰采用混凝土墙型式,底部高程10 m左右,顶部高程为18 m;低围堰采取土石围堰粘土心墙(截渗墙)型式,利用粘土心墙截断河滩覆盖明水,利用内侧的高围堰保证排水口施工。土石围堰底部高程为9~10 m,顶部高程为15 m。为截断深层透水,在混凝土围堰基础先接触灌浆,后帷幕灌浆,形成一道地下截水帷幕(屏障),同时减少渗透压力,增强围堰和排水口基坑开挖边坡的稳定,有利于排水口基坑的深开挖。
1.3 围堰的设计
1.3.1 土石低围堰
因考虑到枯水期(即12月上旬)施工,根据有关水文资料,顶部高程定为15 m较为合理。根据已开挖的情况,心墙底部高程定为9~10 m。围堰的边坡迎水面边坡定为1∶2.5,背水面定为1∶2.0。心墙底宽2 m,边皮1∶1,用外部粘土堆筑碾压,考虑到底围堰形成后,还可作为排水构筑物的纵向施工通道,其顶宽定为4 m。
1.3.2 高围堰
围堰顶部高程按18 m考虑,顶宽0.8 m,底部高程10 m。槽基为倒梯型,基底宽为2 m,边坡1∶0.3。为加强堰体稳定性,减小其断面尺寸,在基础底设置两排锚杆,锚杆纵向间距为0.5 m,深度为4 m,计算结果,足以满足围堰抗滑抗倾要求。
1.4 围堰的施工
为更准确地摸清围堰基础的地质情况,沿高围堰轴线布置5个钻孔,补作地质勘测工作。修筑土石围堰(低围堰)具体措施是整理平台,机械抽槽,回填粘土心墙,推土机碾压,随后要求填筑上部至15 m高程。为保证回填土的质量,心墙所需粘土均从外部运入。充分注意低围堰修筑过程中临江外坡脚的稳定性,特别是在排水口的尾部,围堰水中外延较多,水流急,岸坡陡,围堰不易形成。最后采用了麻袋装土填筑,同时辅以抛填块石颈脚护坡,确保了低围堰的形成和稳定,为混凝土高围堰的抽槽施工创造了必要的条件。高围堰长约150 m,分2次施工,即先抽槽排水,浇筑基槽混凝土,作完基础处理(包括灌浆和锚杆),随后再进行上部的施工。围堰基础先采用接触灌浆,后进行帷幕灌浆。由于堰底与基岩的接合面为渗透稳定的薄弱环节,接触灌浆的目的是为了增加堰基与基岩的整体性,保证帷幕灌浆的顺利进行。接触灌浆后进行深层帷幕灌浆,在透水性很强的基岩上形成一道地下截水帷幕,保证排水口的开挖和施工。在灌帷幕浆的同时,可进行钢筋锚杆的施工,即在混凝土围堰基槽混凝土上,沿纵向打2排钢筋锚杆,将混凝土墙与底部基岩拉接起来,以增加围堰的抗滑、抗倾的稳定性。锚杆采用潜孔钻造孔,先用高压水冲洗,然后安施钢筋,再进行压力灌浆。为保证围堰混凝土的密实性,提高早期强度,以达到争取时间,加快施工进度,还可以在浇筑基槽时掺加外加剂。待基槽混凝土、深层帷幕灌浆及锚杆施工完毕后,即可浇筑围堰上部混凝土墙,整个围堰施工完成后,即可转入排水口基槽的开挖工作。结果表明,由于采用了以上措施达到了预期的效果,保证了排水口的正常施工,也保证了所要求的工期,质量也是上乘的。
2 210 m双管烟囱的施工措施
鄂州电厂一期工程的烟囱分混凝土外筒和双钢管内筒2部分组成,两炉共1个烟囱。混凝土外筒下口径为23.3 m,上口径为12.5 m,高201 m。双钢管内筒单根出口直径为4.7 m,高210 m。
2.1 混凝土外筒的施工措施
2.1.1为便于施工,必须在烟囱底部搭设1操作平台,操作平台上方另搭设1安全平台,以遮挡上方坠落物,保障施工人员的安全。与操作平台相联处设置1过道,以保证人、物畅通。
2.1.2 此烟囱直径较大,在设置液压系统时,要有
规律地布置支承杆,据施工情况表明,消耗支承杆约
89 t。
2.1.3 由于烟囱内壁有众多的牛腿层,滑模时需随牛腿设置情况而相应地变化。由于模板的变化,使模板消耗较多,根据施工实际统计,实际投入模板为59 t。
2.1.4 为便于钢内筒吊装,当外筒滑模施工到201m后,尚不能对199.33 m平台进行施工,且将滑模拆除,待钢内筒吊装完毕后,再重新设置1套垂直运输系统,并配备相应的安全系统,才能对199.33 m平台进行施工。垂直运输系统包括起重机械系统及上、下承力架。上、下承力架采用钢结构。具体做法是先装好地面承力梁,然后安装1台2 t小卷扬机作临时吊装用,利用此卷扬机安装顶面承力架,最后布置吊笼及双筒卷扬机。199.33 m平台施工内容包括现浇钢筋混凝土板,钢梁及压型钢板的安装。在施工过程中,模板、钢筋、钢梁及压型钢板等利用垂直运输系统运至199.33 m平台上,平台支模采取无脚手架施工,因平台自重量不大,混凝土用塑料袋装成袋,利用吊笼吊至平台上进行浇灌。待平台施工完毕后,先用吊笼将能拆除部分全部吊运至地面,然后用临时卷扬机将承力架吊至地面,最后将临时机具用人工吊运至地面。
2.2 双钢管内筒的施工措施
目前,国内对钢筒内筒的吊装方法有以下几种:
2.2.1 液压顶升法
逐节顶起已装好的钢内筒,新装筒节在已完成部分的底部焊接,待每节焊接好后用液压向上逐节顶升。采用此种方法,高空作业相对减少,较安全,但顶升操作系统较复杂,施工费用较高。
2.2.2 倒装提升法
在已建成的钢筋混凝土外筒的顶部或分段设顶点,利用卷扬机、钢丝绳、滑轮组等进行整体或分段倒装,逐节顶升。
2.2.3 分段吊装法
为减轻吊重,采用自下而上分段逐渐吊装,即所谓“正装法”。采用这种方法主要是焊接工作随着逐段上升而上升,高空作业量较大,难度亦较高。
2.2.4 气顶吊装法
在已建外筒顶设置助吊支承架,利用支承架先倒装数节钢内筒并封头,钢内筒中安装好底座,钢内筒套入内底座,因装有2道密封橡胶圈使之可产生相对位移。当底座通入压缩空气后,便使内筒处于悬浮状态,控制上升高度后即可焊接底部钢内筒,逐节顶升倒装。虽筒体重量不断增加,但可控制气压予以平衡,直至安装完成。这种施工方法操作简便、安全、质量可靠,工期亦较短。
2.2.5 为支承钢内筒,在混凝土外筒内设置有6层横向滑动限位平台。此平台均系钢质梁格结构,总重量约为66.6 t,分别装在40,80,110,140,170 m和199.33 m标高处。根据目前国内常用的吊装方法,结合施工单位的具体情况,对钢内筒的吊装选用倒装提升法,具体实施办法如下:
2.2.5.1 除199.33 m钢制平台采用散装外,其他各层平台均采用分2片组合件吊装的办法。
199.33 m钢平台最大件为2根工字钢主梁,利用布置在外筒壁顶面201 m处的单梁进行吊装,该层平台分两半吊装,吊完一边平台后,将单梁移至另一边,再进行另一边平台的吊装。
2.2.5.2 201 m处的单梁是临时性的,在199.33 m钢平台吊装完后,再改装成龙门架,单梁为2根40 a工字钢,先将单梁分为6.9 m(2根),6.1 m(2根),共
4根,单根重473 kg。
安装单梁时,先用土建滑模平台吊笼将单梁材料从0 m吊至滑模平台上进行制作。原滑模平台吊笼有2个,其中一个载人,另一个用来吊装单梁材料及有关施工工具,每个吊笼允许承载6 867 N,滑模平台1m2允许承重490.5 N。在吊装199.33 m钢平台时,不允许利用滑模平台吊笼单独承担吊装荷载,待199.33 m钢平台吊装完毕后,利用土建滑模平台吊笼将下面各层平台所需的脚手架材料、工具、龙门架等材料吊至199.33 m平台上,并绑扎好,防止滑落。
2.2.5.3 上述准备工作就绪后,通知土建单位拆除全部滑模设施及其电气、通讯等滑模系统,并进行钢内筒的基础施工,待土建单位将钢内筒基础施工完毕后,即可在199.33 m平台上铺设临时脚手架板走台,并进行龙门架的制作与施工。
2.2.5.4 当龙门架制作、安装好后,将吊装系统布置好,进行下部各层钢平台组件的吊装。在吊装时,从40 m标高到199.33 m标高各层钢平台两主梁之间横梁暂不装,待各层钢平台安装完毕后,首先利用龙门架将第1节(即烟囱顶部)钢内筒吊上去,搁在201 m筒壁顶面上,这时可利用大梁吊装各层平台的中间横梁(也可利用龙门架吊装),吊装顺序由上至下分层吊装,此时要注意防止已装好的中间横梁摩擦滑轮的穿绕绳。待各层钢平台吊装完毕后,可将第1节钢内筒落放在199.33 m钢平台上并固定,其他各节钢内筒依次吊装,并分别落放在170,140,110,80 m及40 m钢平台上,并将其固定。
2.2.5.5 在吊装钢内筒过程中,必须注意以下各点:
(1)在吊装之前,必须对混凝土外筒壁各层钢平台支座埋铁上的混凝土清除干净,同时准确地找出中心。
(2)各层钢平台梁与梁之间,钢平台与筒壁牛腿埋铁之间必须按图纸要求焊接牢固。各层钢平台主梁从上至下必须在同一垂直平面上,确保各层钢平台之间主梁的尺寸,为吊装钢内筒提供必要的条件。在安装过程中,如发现钢平台牛腿埋铁没有给出中心线或埋铁位置错误以及其他属于土建施工方面的问题,应及时与有关人员联系并加以处理。
(3)为便于钢内筒吊装,必须在钢筒体上焊接吊装吊耳和接钩吊耳(两吊耳之间中心线相距1/4周长,夹角为45°)。
(4)选用50 t四轮滑车系统,因为第1节钢筒体重于其他各节,这是受力的需要,也偏于安全。利用2台10 t卷扬机作为牵引工具,并利用烟囱混凝土外筒基础作为当门开口地锚。
(5)检查烟囱顶部捆绑定滑车的龙门架承重梁是否施焊完毕,焊缝是否满足要求。检查定滑车的捆绑点,定滑轮车组的方向是否一致,滑车组穿绕绳之间及其滑车组本身,钢平台、钢筒体上的脚手架等有无摩擦及互相缠绕现象,钢筒吊耳焊缝是否满足要求,卷扬机开口地锚是否牢固,卷扬机刹车是否灵等。
(6)在吊装之前,必须先进行空钩试运行并载重试吊,经检查确认无误后才能正式起吊。在吊装过程中,对吊装系统各关键部位设专职监护,并做好处理故障的各项准备工作。
3 结束语
鄂州电厂取水口和210 m烟囱施工所采取的施工措施是成功的,避免了大量边坡塌方、水源渗透,保证了安全,加快了工序之间的连接,方便了工程项目施工,节省了人力、物力、财力和时间,保证了施工质量,减少了不必要的浪费,确保了机组安装投运进度,其实施效果良好。
3 结论
(1)通过工程算例计算结果比较,验证了采用“弯曲应变能最小”准则确定倒落抱杆整立杆塔最优吊点是非常有效的,可显著减小杆塔的最大截面弯矩。
(2)由弯曲应变能公式建立过程可以看出,它适用于各种荷载、变截面、任意多吊点情况,具有较大的适用范围。
(3)该准则具有重要的工程应用价值,可供工程参考使用。
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于领先地位，并率先通过了国际质量体系认证。