大型火力發電廠雙曲線冷卻塔筒壁施工工藝

秦松鶴

西北電力建設第四工程有限公司

    在火力發電廠的系統工程中，大型的雙曲線自然通風冷卻塔是極其具有代表性的構筑物之一，其風筒高度高，塔筒高度一般都達到了近200m；半徑變化大，零米直徑超過150m；位于風壓較大區域的空冷塔筒壁表面一般設計有混凝土肋條，因而施工難度及風險也較大。文章針對冷卻塔設計參數的不斷提高，分析了冷卻塔筒壁施工工藝發展與變化，并著重介紹了國內普遍使用的幾種工藝。

    一、國內冷卻塔筒壁施工垂直運輸方法

    1、井架腳手架體系

    二十世紀70年代后期，雙曲線冷卻塔施工的方法是在塔外側搭設超過雙曲線冷卻塔高度約40m高的9或16孔鋼管腳手架。在井架周圍設置4道、4～8層鋼絲繩作為纜風用以固定井架。在井架內部設置兩臺簡易的施工電梯，用來載人、運送混凝土和施工物料。在筒壁高度相對應的井架位置設置一水平吊橋，施工人員、物料及混凝土通過電梯垂直上升到吊橋，再通過吊橋水平運送至筒壁施工部位。2臺5t雙滾筒卷揚機布置在地面，另2臺5t雙滾筒卷揚機布置在吊橋后端部，分別為兩部電梯運行和一座吊橋自身提升的動力。在吊橋上設置一拔桿專門吊運鋼筋。此方法井架搭設、電梯安裝、纜風拉制、吊橋設置等工藝復雜，工人勞動強度大，所需勞動力多，由于以上原因，該工藝逐步被淘汰。

    2、以塔式起重機為主體輔以傳統施工升降機的施工方法

    該方案中塔式起重機主要承擔鋼筋等物料的運輸，傳統的施工升降機主要承擔人員的運送，混凝土通過塔吊或升降機都可運送，也可進行混凝土泵送施工。如圖1所示。

    這種方法主要考慮塔吊和升降機的的附著。一般塔吊的獨立高度有限，而冷卻塔 雙曲線面間距差很大，以前多采用搭設腳手架作為塔吊和升降機的附著。同時，塔吊需偏心布置，臂架可通過冷卻塔喉部，將來可方便拆除。

圖1 塔機施工方法

    3、曲線電梯和折臂塔機的結合方法

    該方案在塔內布設自升式折臂塔機，完成鋼筋、混凝土及各種材料的垂直運輸。塔筒壁外側設變頻曲線電梯，專門用于人員上下運輸。

    如圖2所示。該技術方案優點如下：各種材料均可直接吊運至任意地點，降低了工人勞動強度。折臂吊組裝速度快、起重量大、工作覆蓋范圍大，可顯著加快垂直運輸速度；曲線電梯首次開辟了施工人員快速上下的專門通道，交通效率較高。

    不足之處：受折臂吊偏心固定位置的阻擋，一部分筒壁半徑的施工精度控制較復雜；折臂吊料斗的砼澆筑速度慢；設備的利用率有待進一步提高，投資較大。

圖2 折臂吊和曲線電梯結合施工方法

    4、多功能施工升降機為主體的多機組合方法

    多功能施工升降機適應建筑施工高效、快捷、經濟、安全的要求，可以運送施工人員，可以運送鋼筋，外做料斗可運輸混凝土，做到一機多用，極大地方便了施工企業的使用，避免了設備的重復購置，節約該組合方法按照主體機械機種數量，可分以下兩種方式。

圖3 多功能施工升降機在冷卻塔施工中的應用

   （1）多功能升降機輔以自升式塔機的聯合作業方法

    單獨使用多功能施工升降機或和自升式塔機結合，最終形成一種成熟的多機組合施工工藝新方法。

    多功能升降機安裝時只需將其與一個腳手架網系相連即可，非常方便。該型工程升降機操作簡單，安全可靠，使施工速度較過去的依靠折臂塔吊上料方式效率提高3倍多。實踐證明該法設備投資少、管理簡單，較適合于大中型冷卻塔施工。

   （2）單純使用多功能升降機的雙機聯合作業方法

    在一些中小冷卻塔施工中，腳手架網系搭設過程較為簡單，現有腳手架體系完全可滿足工程升降機附著及平臺出料功能的要求。因此一般只需沿冷卻塔直徑兩端內設兩臺多功能升降機進行聯合作業，雙機可獨立完成冷卻塔施工所需要的人員、混凝土、鋼筋、小型機具的垂直運輸，施工速度較快，同時可大幅度節省設備投資。其不足之處在于腳手架需要經過專業設計計算、搭設腳手架工作量大，搭設過程要求嚴格。

    5、液壓頂升平橋輔以施工升降機的施工方法

    液壓頂升平橋和施工升降機結合施工的方法是集合施工升降機、塔機、吊橋功能為一體的用于冷卻塔施工的新型專業化垂直運輸方案。如圖4所示。

    這種垂直運輸施工一體化方案大幅度減少了施工機械設備和腳手架投資，吸收了以前各方法的優點，效率高、安全、安裝拆卸簡便易行。該技術方法可移植性強，不僅限于冷卻塔機械化施工應用，還可以方便地用于其它異形建筑物的機械化施工，代表著今后冷卻塔垂直運輸機械化施工向專業化、模塊化、集成化發展的方向。

圖4 液壓頂升平橋工程應用圖

    二、冷卻塔筒壁模板體系

    雙曲線冷卻塔筒壁施工主要采用翻模體系和爬模體系。

    1、翻模體系

    國內目前所使用的模板主要有方框架和三角架兩種型式。塔筒壁翻模體系采用三層專用大模板和方框架或三角架，循環上翻施工。由于三角架受力結構方便施工，受力明確，且能滿足施工需要，越來越被施工單位接受，得到了普遍推廣。

專用大模板設計采用單飛邊。模板收分時，就是飛邊和帶有背肋的模板進行摻分，堅固密實，保證整個模板體系的收分要求，模板豎向拼縫質量得到控制。專用大模板開孔處外側設置短套管，對拉桿處不漏漿，砼表面在對拉桿處不出現漏漿。

圖5

    2、爬模體系

    該體系能使施工工序、勞動組織系統化、規范化，施工速度快，也能保證質量，與傳統的翻模相比，工效高，缺點是前期費用較大。

（1）爬模施工主要由三部分組成：

1）爬升模板系統：由若干個獨立的單元組成，每個單元獨立成體。主要由導軌、爬升架及傳動機構、平臺板、模板、補償器、高強螺桿等組成，見爬模系統構造圖（圖6）。

2）垂直運輸系統：采用塔機布料系統為施工垂直運輸工具。

3）施工人員上下所用附壁式子午曲線升降機。

施工順序：在內導軌處測量上一天澆灌混凝土筒壁半徑→拆內、外模板→爬升架爬升75cm→拆除導軌→爬升架再爬升75cm→安裝、調節導軌和模板→澆混凝土→施工縫處理→綁扎下一節鋼筋。

模板采用組合大模板，由竹膠面板與木方背檔組成。模板的高度約為1700mm左右。隨著塔筒半徑的縮小，模板與導軌的搭接部分越來越多，最后需鋸割模板以適應塔筒尺寸的變化。

圖6

    四、筒壁混凝土肋條施工

    1、帶肋空冷塔筒壁模板配制

    首先確定筒壁上兩條肋模板位置，兩邊用標準模板、調節模板排版拼接。按照圖紙設計的肋條外形加工肋條鋼模板，標準模板是原來雙曲線冷卻塔施工模板的微小改動，寬度1米，這樣，收分模板的寬度尺寸就像錢幣一樣，有0.5米、0.2米、0.1米等寬度尺寸的模板和它配套。

    2、肋條施工

    每節、每根肋條模板安裝前由測量工用經緯儀將其中心點打到筒壁施工層的環向鋼筋上，做好標記，參照此中心點進行肋條模板安裝和支設，驗收時再次進行復測和確認。肋條順直，位置正確，不偏離筒壁表面子午線是施工難點。

    五、空冷塔筒壁中心及半徑確定

    在塔中心零米層架設激光對中儀器，在模板施工層空中設置激光接收中心靶，此接收靶在空中用4根Φ8mm的鋼絲繩拖曳移動，通過電腦視頻觀察，當中心靶接收到激光束后，確認中心靶中心即為空冷塔中心。用固定在中心靶上的鋼卷尺，通過簡單的三角形邊長計算就能確定此層空冷塔筒壁的半徑。

    結束語

    無論是雙曲線冷卻塔還是間冷塔，其筒壁都是無梁柱的薄壁空間結構，其施工工藝沒有什么變化，文章所述的垂直運輸方法及模板體系與其半徑關系不大。

(本文來源：陜西省土木建筑學會    文徑網絡工程項目投資中心：劉紅娟 尹維維 編輯   劉真 文徑 審核)