热电工程烟囱新建施工技术
【摘要】 宁波光耀热电工程烟囱高100m，筒壁外半径2060~4560mm，壁厚180~300mm。烟囱筒壁属薄壁混凝土结构，砼方量不大，筒身只允许留水平施工缝，内壁每隔10米设置环型内衬悬臂牛腿。工序间交替重复施工，各类预埋件较多，外观几何尺寸难以控制，筒壁外观质量要求光滑施工后不装修，要求一次成型；而且，烟囱属于典型的超高空作业，安全隐患较多，因此，安全问题显得十分突出。经过近四个月的努力，烟囱施工目标基本完成。
【关键词】 烟囱 施工技术
1 工程概述
宁波光耀热电工程位于余姚市黄家埠镇环保特色园区A区，一期工程规模为三炉二机，总装机容量为2.4万kW。该工程主要由主厂房、烟囱、冷却塔以及其它辅助和配套设施组成。烟囱为钢筋混凝土筒体结构，筒高100m，基础和筒壁均为圆环形状，砼采用C30。烟囱零高程筒壁外半径为4560mm，筒顶外半径为2060mm，砼筒由下而上壁厚度分别为300mm、250mm、200mm和180mm不等，筒壁的渐变率为2.5%。壁内砌筑240mm厚耐酸砖，烟囱下部设有双向烟道口，烟囱外壁设有爬梯，在烟囱中部设有休息平台，顶部设有照明平台。烟囱外壁刷红白相间的航空标志油漆。
2 施工特点
（1）烟囱施工属于典型的高空作业，安全施工特别重要。
（2）施工难度较大，把握工程质量是关键。烟囱中心的准确无误及内外模板的半径准确是确保施工质量的重要点。
（3）筒身砼施工只能留水平施工缝，其间距应大致相等，绝不允许留其它任何施工缝。
（4）筒壁结构形式变化不大，砼方量较小，各工序间交替重复施工，各类预埋件较多，施工中不得遗忘。
（5）筒壁内每隔10米挑出一道环型内衬悬臂牛腿，环型悬臂牛腿沿园周方向每隔1米左右设一道宽20mm的垂直温度缝，这给施工带来一定的难度。
3 烟囱施工
3.1 施工方案
（1）从多方面综合考虑，本烟囱施工拟用普通的翻模施工工艺。
（2）在烟囱筒壁内部搭设提升井架。用2T的卷扬机配φ14的钢丝绳用以材料、模板及砼的垂直运输。
（3）因筒壁砼方量不大，且日浇筑强度较小，采用一台JS350型搅拌机就近布置在烟囱边。
（4）圆筒外模采用1mm厚的白铁皮铆接而成，内模采用标准钢模板镶拼。
（5）先施工筒壁，筒外爬梯和筒内耐酸砖随着筒壁同步上升，灰斗板和休息平台、照明平台以及筒外航空漆在筒壁砼结束后施工。
3.2 施工布置及设备配置
3.2.1 施工布置
本烟囱用水主要是拌和砼用水，烟囱基础施工已经从主厂房水源处引进了施工用水，所需施工用电也已经在基础施工时从现场就近的电源接入。施工道路已经接入施工场地，不需要另外修筑。
施工所需JS350型搅拌机一台，钢筋加工设备一套，提升系统一套，2T卷扬机一台。另外，在筒壁外布置施工用吊篮一套。
3.2.4 施工工艺
施工主要工艺为：提升架和操作平台搭设 调整校核中心线 钢筋提升绑扎 安装内模 安装外模 模板调整固定 浇筑砼
3.2.3 施工准备
（1）测量放样
在基础开挖后用全站仪准确放出烟囱的位置，并用细石砼浇护牢固，用铁钉和红油漆定出中心点。在筒壁施工过程中，用线锤吊出烟囱的中心线，每一次立模都必须根据中心线量出该高程筒壁的内外半径，根据准确的内外半径值来安装内外模板。
（2）提升架搭设
提升架的搭设应严格按“脚手架施工技术规范”的有关规定执行。提升架搭设在烟囱筒壁内，对用于烟囱提升架的脚手架钢管和扣件必须试验合格方可使用，使用前逐个检查其外观质量，不得使用受过伤和带裂痕的钢管。扣件使用前必须经过润滑保养，不得使用螺杆螺帽等有缺陷的扣件。
本烟囱提升架随着烟囱筒壁的上升而增高。搭设提升架的钢管间距为600mm，上下横杆间距不得大于1000mm，每一根横杆都必须与已浇筑的烟囱筒壁支撑牢固，在竖直平面内设剪刀撑加固提升架的稳定性。在提升架的中心位置留一个1.2m×1.2m的方孔用以提升砼、钢筋等其它物件。操作平台安装在提升井架上，分上下两个平台，上平台满铺厚30mm，宽长为400mm×3000mm的木板，木板与井架钢管用铁丝帮扎牢固，下平台供砌筑耐酸砖使用，用400mm×1500mm的木板沿筒壁四周布置。筒壁上升一节工作平台就上升一次，操作平台所用木板准备两套周转使用，在烟囱5.0米高处设一道活动防护棚，防止上部施工时物件掉落伤人。活动棚用角钢焊接6mm厚的钢板做成能上下开启的活动门。当提升物件时活动门打开，物件提升到5米高以上活动门关闭。提升架的顶部高出操作平台3米左右，操作平台和砼浇筑仓面顶在同一高程，以便砼的下料。在提升架顶部和底部安装两只定滑轮，卷扬机安装在离烟囱出灰口5米左右位置，卷扬机基础用C20砼浇筑，预埋安装地脚螺栓，内配钢筋并用脚手架钢管铆入地基1.5米。钢丝绳从烟囱出灰口进入，通过下定滑轮转向到提升架顶部再通过上部定滑轮转向下，构成一完整的提升回路。卷扬机操作人员和上部平台工作人员通过电铃联系。
3.2.4 模板制安
本烟囱采用模板移置上翻的施工方法，筒身外模采用1mm厚1.25m×2m的白铁皮加工而成，根据白铁皮的定型尺寸，模板高1.25米，用铆钉将白铁皮沿着2米方向首尾相连，铆钉间距50mm，每个铆钉上做一个直径15mm的圆环，用以外圆穿钢丝绳紧箍模板。内模采用标准定型钢模板组拼而成，内模准备两套，即浇筑本节筒壁时，其下一节模板保留不拆，当浇筑上一节筒壁时，利用下一节的模板而本节模板保留不拆。如此交替上升。
模板安装时先安装内模，内模用标准钢模板组拼，不足一块标模宽度的用20mm厚的杉木镶嵌，模板安装前对所有模板进行清理涂油。钢模与钢模间由扣件连接，上下钢模间也用扣件连接牢固，由中心线准确定出内模位置后，用四道φ25的圆钢弯成圆周顶在内圆模上，内模支撑在筒内提升架的钢管上，提升架钢管在筒内形成整体将内模相互挤牢。内模支撑后安装外模，外模安装时先套好φ6mm的加固钢丝绳，将下层已浇筒壁箍住50mm来固定模板位置，根据中心线调整并校正好规定外模的半径，用设计厚度尺寸的临时撑木每隔500mm将内外模板呈梅花形支撑开，（在砼浇筑时予以拆除）用以控制筒壁的净距及外模受箍后不至于向内移动。最后用紧绳器将外模箍紧固定。
3.2.5 钢筋制安
烟囱下部30.5米为双排钢筋，以上为单排钢筋，钢筋分纵筋和环筋，因30.5米以下钢筋直径较大（最大为φ18）且焊接方便，所以在30.5米以下钢筋采用普通对焊，30.5米以上的单排钢筋采用绑扎连接。
钢筋统一在地面钢筋场下料，将下好的料用铁丝捆成一束，人工运到烟囱内，提升机将钢筋纵向吊到工作平台安装，每次起吊重量不得超过300kg。
每次浇筑筒壁砼时必须保证外露钢筋的搭接长度大于等于45d（单面搭接焊时为10d），同一水平面的纵向钢筋的接头数量不应多于总数的25%，水平环向钢筋绑扎在纵向钢筋的外侧，其搭接接头也按纵向钢筋的要求施工。
钢筋原材料进场必须有出厂合格证及质保书等技术保证资料；绑扎时，根据砼保护层厚度，放好砼保护层垫块，防止砼浇筑时移位。
钢筋加工和安装时，严格按新编建筑工程施工质量钢筋验收规范执行。
3.2.6 混凝土浇筑
砼由地面搅拌站统一供应，内设一台JS350搅拌机，用手推车人工进料，进料前每一车都必须经过磅秤计量，散装水泥罐出口处安装一台水泥专用磅秤，严格控制每一盘砼的水泥用量。
砼配合比应根据设计的砼强度等级和施工要求的和易性，通过试配确定；现场施工员或试验员随时测试砼的坍落度，严格控制砼的拌和质量。拌好的砼从搅拌机直接出料到专用砼料桶内，该料桶为直径0.5m高0.8m的圆桶，料桶装在手推车上，装满砼后人工推到烟囱筒内，通过提升机起吊运至工作面，然后倒在操作平台的铁板上，人工锹入仓面振捣，垂直运输使用两只料桶轮换以加快砼的浇筑速度。
砼从筒壁的一个点入仓，将筒壁全断面浇筑到顶后再向两边铺开，依此分两个工作面向前推进，最后在对面的交会点结束筒壁砼浇筑。砼的每层铺设厚度为400mm，振捣时根据砼入模形成的前后次序，在砼的卸料点及砼坡脚处各布置一台振捣器，确保砼振捣密实
砼的养护，因烟囱高达100米，所以筒壁砼的养护不使用普通的浇水养护，而使用专用砼养护液，该养护液只要在砼表面喷洒一次就可达到养护的目的，在筒壁砼浇筑中，每浇筑一节，人工站在操作平台上用手动喷雾器在拆模后的砼表面均匀喷洒。
3.2.7其他工程施工
（1）预埋件工程
预埋件在钢筋加工厂统一制作，其材料选用和焊接质量都要符合相关规范要求，成品预埋件必须在正规厂家购买，并有合格证等质量保证资料，使用前应对其进行抽检，不合格品不得使用，在现场埋设时务必弄清具体的位置及该位置的埋件型号，不能相互混淆，埋件应固定牢靠，防止在砼浇筑时发生移动。
（2）筒外平台和标志漆工程
在筒壁施工结束后，做一个专用吊篮从筒顶挂下进行照明平台和休息平台以及筒外标志漆的施工。吊篮使用专用的外墙施工吊篮，分四个面分别施工，照明平台和休息平台主要是将钢结构的平台和预埋螺栓连接起来。标志漆采用耐大气性和耐腐蚀性的油漆，不得使用劣质品，施工时按设计要求分段分色的涂刷油漆两道。
（3）内壁隔热层和耐酸砖工程
烟囱内壁采用矿渣棉隔热层，内衬采用240mm耐酸砖，标高30.0米以下采用240厚，30.0米以上采用120厚耐酸砖。
隔热层和耐酸砖施工随着筒壁的上升而上升，在筒壁砼的操作平台下2米搭设一耐酸砖专用施工平台，该平台宽1.5米紧靠内壁环形布置，平台边缘设安全护拦，所有成品矿渣棉、耐酸砖及特种胶泥均通过提升架运输到该操作平台，施工时先在内壁砼面上防腐涂料二道，接着铺设成品矿渣棉，矿渣棉紧靠筒壁铺设，铺设一层矿渣棉砌筑一层耐酸砖，耐酸砖的特种胶泥在地面拌和，用特制泥桶通过提升机运输到工作平台，人工砌筑，砌筑耐酸砖时严格按砖墙砌体施工规范执行。
4 施工质量
4.1原材料质量
水泥、骨料等原材料均经检测合格后投入使用，不合格则退回。采购的砂子和碎石实行进货检验，不合格不得入场。碎石中石粉及逊径超标部分则通过调整混凝土生产配比进行使用，保证混凝土质量。
钢筋、预埋件、耐酸砖等原材料均按规范要求进行检测，钢筋焊接接头经外观检测合格后进行拉伸试验。
检测成果详见表1～表4：
水泥取样检测成果表 表1
|
检测内容 |
水泥
型号 |
组 数 |
细度
（%） |
凝结时间（min） |
安定性 |
28d强度Mpa |
|
初凝 |
终凝 |
抗压 |
抗折 |
|
设计标准 |
P.O42.5 |
- |
≤10 |
≥45 |
≤600 |
合格 |
≥42.5 |
≥6.5 |
|
检测成果 |
P.O42.5 |
122 |
0.2~1.2 |
90~220 |
133~315 |
合格 |
45.4~56.1 |
7.7~9.9 |
砂、碎石骨料检测成果表 表2
|
检测内容 |
规格 |
组数 |
细度模数 |
含泥量（%） |
泥块含量（%） |
超径（%） |
逊径 |
针片含量（%） |
|
设计标准 |
20～40cm |
- |
- |
≤1 |
0 |
＜5 |
＜10 |
≤15 |
|
5～20cm |
- |
- |
≤1 |
0 |
＜5 |
＜10 |
≤15 |
|
砂 |
|
2.2～3.0 |
≤3 |
0 |
- |
- |
- |
|
检测成果 |
20～40cm |
90 |
- |
0.1～0.9 |
0 |
0～4.7 |
9.3～31.4 |
2.0～7.1 |
|
5～20cm |
73 |
- |
0.2～1.1 |
0 |
0 |
0.2～19.7 |
2.7～8.5 |
|
砂 |
109 |
2.6～3.0 |
0.23~0.44 |
0 |
- |
- |
- |
|
备注 |
所使用碎石为人工轧石，所测含泥量实际为人工砂，碎石中石粉及逊径超标部分则通过调整混凝土生产配比进行使用，仍保证混凝土质量。 |
粉煤灰取样试验成果汇总表 表3
|
检测内容 |
组 数 |
细度（%） |
需水比（%） |
含水量（%） |
烧失量（%） |
三氧化硫（%） |
|
设计标准 |
- |
≤12 |
≤95 |
≤1 |
≤5 |
≤3 |
|
检测成果 |
16 |
3.4~8 |
93.4~94.5 |
0.15~0.7 |
0.88~2.46 |
0.2~1.4 |
钢筋及其焊接检测成果表 表4
|
材料名称 |
HRB335 |
Q235 |
搭接立焊 |
搭接平焊 |
|
检查项目 |
标准 |
抽样检查 |
标准 |
抽样检查 |
抽样检查 |
|
取样组数 |
|
157组 |
|
6 |
2 |
11 |
|
平均屈服强度Mpa |
≥335 |
369.89 |
≥235 |
≥306.7 |
- |
- |
|
抗拉强度Mpa |
≥490 |
545.8 |
≥370 |
≥463.75 |
≥520 |
≥515 |
|
伸长率% |
≥16 |
25.8 |
≥25 |
≥30.5 |
- |
- |
|
合格率% |
|
100 |
|
100 |
100 |
100 |
4.2 质量评价
项目施工中严格执行“三检制”，编制了详细的技术措施，并在每个单项工程施工前进行细致的作业指导书技术交底，贯彻落实技术措施要点。
整个烟囱单位工程共验收98个分项工程，其中91个优良，优良率达92.9%，达到预期的优良质量标准。混凝土表面光滑、平整，轮廓线顺直，无表面鼓胀。烟囱混凝土壁直径渐变连接面平顺，整体效果优美。
5 结束语
烟囱，是热电厂中的标志性建筑物，但其施工同时又属于超高空作业，因此施工中的安全就显得十分重要。在施工布置时，结合施工的特点，仅在烟囱内部搭设脚手架，工作面除了留一施工吊物口外，满铺厚木板，工作面十分狭窄，给施工带来一定的困难；筒身外壁爬梯随施工而上升，供施工人员上下。
筒身内外径呈渐变的，混凝土最薄的仅18cm，最厚也才30cm，属于薄壁工程。因此，筒身混凝土的形状和外观质量比较难以控制。最初业主要求提出用大型滑模进行筒身施工，但考虑到滑模施工提升不够方便以及筒壁半径渐变原因，而且施工队对烟囱的多个实践经验，经过各种比较，与业主商量，最后决定使用翻模，外模板采用1mm厚1.25m×2m的白铁皮用铆钉将白铁皮沿着2m方向首尾相连，铆钉上做一个直径15mm的圆环，用以外圆穿钢丝绳紧箍模板；内模板采用标准定型钢模板组拼而成。
投标承诺使用滑动模板，实际中滑模不仅造价高，约十几万元，而且烟囱混凝土壁为渐变结构，形体不容易控制。而施工中使用的该套模板仅花费几千元。这样不仅施工速度快，比预期的计划提前了一个月，而且拆模后的烟囱筒壁内在质量保证的前提下，外观质量光滑平整，受到业主的一致好评；白铁皮模板的运用，使烟囱工程的施工质量得到了有效的保证，同时也大大节约了施工成本，为本工程创造了良好的经济效益。
| 
于领先地位，并率先通过了国际质量体系认证。