鄭州南郊某熱電廠位於鄭州市南郊,八里河北岸。煙囪高120公尺,±0.00處筒壁外直徑5.
5公尺,壁厚400公釐,坡度5.5%,經過3.5%、2.
2%二次變坡後,頂部120公尺處直徑3.5公尺,壁厚200公釐。基礎為水泥攪拌樁復合地基,基礎埋深5.
5公尺。整個工程專案要求工期短、質量高。根據煙囪筒壁施工規範,120公尺煙囪中心線垂直度允許偏差為不大於90公釐。
根據我單位施工經驗,經過各項技術經濟分析比較,煙囪工程施工採用「內砌外滑」施工工藝,即煙囪內襯砌築與筒壁鋼筋砼澆築同時進行。滑模平台上只有外模板,內部以內襯和隔熱層作為內模。「內砌外滑」施工的施工順序為:
砌內襯(放隔熱層)—鋼筋綁紮—澆築砼—提公升—中心校正(模板收分)—砌內襯……如此迴圈施工。隨著筒壁結構半徑和筒壁坡度的變化,在滑公升過程中,模板的半徑需隨滑公升高度的增加依設計尺寸進行徑向收分,同時根據雷射鉛垂儀提供的中心點進行模板中心的校正。由於滑模模板系統不斷進行收分調整和坡度的間斷變化,模板系統中心位移很難避免,筒壁中心線的控制就成了施工控制的重點。
如果控制不好,無法補救。經過仔細研究發現,影響煙囪筒壁滑模施工垂直度的主要因素與滑模平台系統和砼施工方法有關。
一滑模平台系統的控制
在煙囪滑模施工時,滑模平台系統是滑模施工的操作平台,同時又是模板的支撐系統。若平台剛度不足,滑公升中在外力作用下,很容易變形,模板中心無法控制,煙囪中心線垂直度無法保證;若平台水平度不足,易使平台傾斜;若滑模支撐系統的垂直度達不到要求,則不能為平台提供豎直向上的合力。這些因素都會造成滑模系統的中心位移和平台的扭轉,使筒壁中心線垂直度誤差有增大的趨勢。
1.1 滑模平台設計
煙囪滑模平台按剛性平台設計,主要由鼓圈、輻射梁、拉桿、聯絡環梁及支撐系統組成。經過平台的綜合受力計算,在滑公升初始階段,平台直徑達13公尺,共設18根輻射梁,每根輻射梁由二根[16槽鋼組成,每根輻射梁下設二根 26拉桿,六道聯絡環梁[16。鼓圈由槽鋼和角鋼焊接成格構形式,以增加整體剛度,聯絡環梁和輻射梁間以二根 22u形螺栓連線。
這樣,設計平台經過使用前加荷18噸試驗,平台中心撓度為25.5公釐,其剛度完全達到設計施工荷載下變形要求。使用過程中,平台變形值經過驗證遠小於允許變形值。
1.2 滑模平台水平度
滑模平台水平度控制分組裝階段水平度控制和滑公升階段水平度控制。
a)在滑模組裝階段,滑模平台的水平易於控制,可通過水準儀校準輻射梁聯絡環梁和千斤頂的標高控制平台的水平度。
b)在滑公升階段,滑模平台水平度隨滑公升進行,受千斤頂行程、摩阻力的大小、平台上堆荷不均勻程度、砼強度上公升值不同而變化,因此,調整滑模平台的水平度要根據以上幾點進行跟蹤監測調整。千斤頂行程不同易使平台產生傾斜和中心位移。我們採用同一型號千斤頂同時使用筒形限位調平器,以減小公升差。
模板系統在收分及變坡過程中,容易出現模板與砼間隙差異,從而造成模板與砼間的磨擦力不同,導致平台傾斜,解決辦法是用帶刻度的調徑絲槓按設計計算尺寸在平台二側同時對稱調徑。由於採取以上措施,施工中平台水平度偏差量正常情況下不超過40.5公釐,均在允許傾斜度範圍內。
1.3 支撐系統
滑模支撐系統由提公升架、橫擔、千斤頂和支撐桿組成,支撐系統的提公升架、千斤頂、支撐桿在使用中必須保持垂直,以使平台系統在支撐系統使用下始終保持豎直向上的合力,防止平台偏移、扭轉。
a)提公升架:為滿足設計剛度要求,提公升架由[14槽鋼組成「開字架」,橫樑由二根[14槽鋼併排,橫樑與立柱間剛性連線,以增加整體性,減少使用中的變形,在使用過程中,提公升架立柱的側向變形量僅為1.3公釐。
b)千斤頂:採用瀋陽產的qyd—36型千斤項,使用前均經過試壓和調整行程試驗,在使用初期試滑階段,又對行程差異較大的千斤頂進行了撤換調整。
c)支撐桿:支撐桿的強度和剛度必須滿足設計要求,保證使用中支撐桿不失穩彎曲,我們採用25鋼筋經過加工作為支撐桿,在施工中,支撐桿無失穩現象,平台扭轉最大值為26公釐。
d)橫擔:橫擔將千斤頂的作用力傳遞於提公升架,同時還對同一底座上的組內千斤頂起平衡作用,橫擔與千斤頂間必須為剛性連線;安裝中,千斤頂中心線必須保持豎直,橫擔必須水平。
二砼施工的控制
煙囪滑模施工中,砼澆築順序、澆築厚度、砼的強度、澆築時風荷大小等,都對滑模平台中心有影響,且影響煙囪的中心線垂直度。
2.1 筒壁砼的澆築
若澆築砼的順序不當,其對模板產生的側壓力將使模板產生位移。為控制因砼澆築產生的位移,應嚴格控制砼澆築順序和方向,遵循均勻、厚度均勻、對稱和反向,盡量在筒壁圓周的對稱點開始沿相反方向同時澆築,使澆築時對模板產生的內力相互抵消。同時,不同層次砼澆築時,調換澆築起始點,防止模板系統產生附加位移(見圖1起始點a)。
圖1 筒壁砼的澆築
在砼澆築時,還應控制每層的澆築厚度。根據砼澆築時對模板產生的側壓力計算公式p=rh,砼對模板的側壓力與其澆築厚度成正比,控制砼澆築厚度,從而控制澆築時一次性可能產生的瞬間壓力,減小平台可能的最大位移,每層澆築厚度應嚴格控制在310公釐以內。
2.2 筒壁砼強度
根據煙囪「內砌外滑」施工工藝原理,砼澆築完畢後,進行平台提公升。由於受日照、風力等自然條件影響,筒壁砼強度上公升並不均勻。由於砼強度的差異,不同部位模板與砼的摩擦力也不同。
這樣,在相同千斤頂提公升力作用下,平台不同部位存在公升差,平台有傾斜的趨勢。施工中我們採用隔熱較好的棉簾覆蓋於砼表面,從而把筒壁砼溫差控制在0.4℃以內,減少了環境對平台水平度的影響。
2.3 消除風荷影響
在平台提公升和砼澆築階段,如果有比較大風力作用於平台,將出現平台向一側位移的現象,經過觀測發現,在平均風速達到8.5~10.8公尺/s(5級風)時,如果平台提公升310公釐(支撐桿自由高度為810公釐),滑模平台將向一側位移6~13公釐,最高時可達16公釐。
因此,風速超過13.9公尺/s(6級風)時,應停止施工。
三資訊化施工
煙囪筒壁「內砌外滑」施工期間,在煙囪根部、平台和基礎中心處設各種監測點,利用雷射鉛垂儀、筒形限位調平器、經緯儀等多種監測儀器,組成監測體系,監測的主要內容有:①煙囪的整體沉降變形;②煙囪滑模平台的扭轉變形;③煙囪滑模平台的水平度;④煙囪滑模平台的中心偏移;⑤千斤頂的行程公升差。
四技術經濟指標分析
表1 內砌外滑與內腳手架法經濟對比元/立方公尺
通過在本工程中「內砌外滑」施工工藝的實施和採取以上控制措施,證明該工藝技術先進,結構穩定可靠,經濟效益明顯,表現在以下方面:
a)適用性:該工藝適用於煙囪等高聳變徑構築物施工。
b)技術先進:煙囪滑模施工較內腳手架等施工方法具有結構安全穩定可靠的優點。
c)工期短:由於採用該施工工藝時,砼澆築與砌築內襯同時進行,所以較先澆築砼後砌築內襯縮短施工工期。
d)穩定可靠:「內砌外滑」滑模平台穩定可靠,施工中無任何安全事故發生;由於採取了可靠的控制措施,煙囪工程竣工驗收時中心線垂直度偏差僅15.5公釐,遠小於規範規定的90公釐。
e)經濟合理:該施工工藝較一般煙囪先施工砼筒壁,後施工內襯具有工期短、投入少的優點,較一般煙囪施工可降低費用4%。
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