1002渭河电厂240米套筒式烟囱施工组织设计

'3.4渭河电厂240m／7m套筒式烟囱施工组织设计1.工程概况12.内、外筒施工方案可行性研究13.施工方案24.单台组装、改装及拆除65.施工进度计划76.总平面布置77.确保工程质量措施78.安全技术措施99.冬期施工措施9 [简介]西安渭河电厂240／7m套筒烟囱是我国建的第二座同样的高耸构筑物。外筒为C30级钢筋混凝土结构，筒身高度240m，筒壁厚度为850～250mm，混凝土工程量5200m3。套筒烟囱采用“内提外滑”同步施工工艺，具有同步施工、安全可靠、保证质量、缩短工期、节约费用等优点。套筒烟囱以“内提外滑”工艺施工，在进度、质量、安全、成本等控制上，达到国内先进水平，工程质量：实测垂直度偏差18mm，筒壁厚度偏差12mm。与传统施工方法比较，节约施工费用30万元。该工程1991年获中建三局科技进步一等奖。1.工程概况渭河电厂套筒式烟囱，外筒为C30级钢筋混凝土承重筒，内筒为排烟筒。筒身高度246m，出口内径7m，230m标高，±0.00外筒直径21.2m，240m标高处外径11m。230m～240m内筒呈漏斗型，半径为3.5～4.5m，外筒壁厚度为850mm～250mm，混凝土工程量为5197m3。内筒80m标高以下为自承重排烟筒，从内至外，山水玻璃耐酸胶泥砌240mm厚耐火砖，140mm厚水玻璃耐酸陶粒混凝土，水玻璃耐酸胶泥砌120mm厚耐火砖3层组成。每5m设500×400～600mm（宽×高）水玻璃耐酸陶粒混凝土圈梁一道（即25m段设6道）。80m标高以上为分段承重排烟筒（25m一段），由支承在外筒牛腿上的16根钢筋混凝土斜支柱（350×350×2100—4900mm）与内筒的钢筋混凝土环梁（100× 450m）组成空间体系承担排烟筒重量，从内至外由水玻璃耐酸胶泥砌120mm厚耐火砖，140mm厚水玻璃耐酸陶粒混凝土，60mm厚矿棉板，0.6mm厚塑料钢板4层组成。每5m设260×400～600mm水玻璃耐酸陶粒混凝土圈梁一道（即25m段设6道），耐火砖1084m3，耐酸混凝土1091m3，矿棉板218m2，塑料钢板7095m2。内外筒每25m设钢平台，两平台之间由支承在外筒壁上的旋转钢梯联通。外筒设有3道信号平台，4道检修平台，每25m有门窗共8档，80～240m按45度布设有红白相间的竖向格条航标（25m高水平等分3段），工程量5710m2,设计要求筒身完成后涂刷。2.内、外筒施工方案可行性研究渭河电厂240m/7m套筒式烟囱，在全国是第二座，经调查了解，第一座采用多孔精制井架，增设内外吊平台翻模施工外筒，组成空间体系的钢筋混凝土斜支柱及内筒环梁采用预制方案，依靠井架平台进行组装，外筒施工完后，由下而上完成其余各道工序，历时35个月。我们曾考虑过外筒采用滑模方案，斜支柱及内筒环梁采用预制方案，随外筒滑升同步组装完成。外筒滑升完后，组装内吊平台及筒间搭设脚手架从下而上完成内筒各道工序，以及钢平台、旋转钢梯的安装。但斜支柱长2100～4900mm，单件重约1.5t，8段环梁，每段重约1.4t，依靠滑升平台吊装、就位困难很大。尤其是由8段环梁在无支承的情况下悬空组装成φ8050mm的环难度更大，施工安全及安装质量难以保证。为了解决以上难点，经研究分析决定采用内提外滑同步施工方案，即外筒采用滑模，内筒采用提模，斜支柱及环梁改为现浇施工。对于斜支柱悬空的支模，是将斜支柱的钢筋改为4L63× 4的劲性骨架，采用挂模浇筑混凝土。内提外滑施工方案可使内筒各道工序以及钢平台、旋转钢梯等安装随外筒滑升同步完成，不但解决了悬空组装的困难，而且安全、质量可得到保证，工期可大大缩短，减少投入30万元以上（图3.4.1）。3.施工方案基础及外筒30m以下采用翻模施工。3.1.平台设计（1）上平台采用变刚度下撑式组合梁体系，布置40对辐射梁(2[16a一对)，每对辐射梁按9度布置，为使提升架不与斜支柱相碰，第一对辐射梁偏离烟囱中心线4度左右，这样大部分支承杆可避开门窗洞口，减少支承杆的加固。平台直径为φ19.8m，鼓型钢圈（[20a）直径为3.6m，高度3.0m。压杆由[8构成（40根），拉杆由19钢丝绳承担，并加设花篮螺栓张紧。设三道外钢圈（φ5.6m，φ14.5m，φ18.54m），一道内钢圈（φ3.6m），均由[12制作，护栏钢圈（φ18.6）由[8制作。垂直运输设五孔井架四吊笼方案，井架托梁用[20b制作。（2）提升架设计：外筒采用“开”字型提升架40榀，立柱由2［63焊成63×200mm截 面，长度2400mm，上横梁2［10，下横梁2［12，提升架外包尺寸1700mm。为满足筒体随升变坡要求，内立柱增设二根φ25水平丝杆，便于内立柱推进、拉出。内筒设20榀“开”字型提升架，组合截面63×150mm，长度3000mm，上下横梁2［10，外径800mm。（3）模板设计：1）外筒模板:固定外模板：350×1350mm40块固定内模板:350×1250mm40块外收分模板；350×1350mm40块内收分模板；550×1250mm140块外活动模板；120×1350mm280块内活动模板；120×1250mm240块2）内筒模板：固定外模板：350×1250mm20块固定内模板：350×1250m20块外收分模板：350×1250mm40块内收分模板：350×1250mm40块外活动模板：120×1250mm180块内活动模板：120×1250mm160块以上模板均用2mm钢板及L40×3制作。（4）围檩设计：围檩用L50× 4制作，根据筒身坡度变化，从30mm标高开始，需更换三次，即70m、110m、155m，围檩弧度按筒身半径确定。（5）吊架设计：1）外筒吊架：外筒设内外吊架，外吊架设二层，每层高1800mm，宽度600mm，50厚木板铺设，吊架设三层，每层高1800mm，宽度600mm，铺50厚木板，φ12钢筋护栏高1200mm，间距200mm。内、外吊架用L40×3制作。2)内筒吊架：内筒外吊架设三层，每层高1800mm，宽度600mm,第一层距辐射梁2600mm。内筒内吊架设二层，每层高1800mm。宽度1000mm，第一层与鼓型下钢圈平，并与十字栈桥相联，便于材料运输，吊架用L40×3制作，每层铺50厚木板，φ12钢筋护栏。3.2.液压系统设计液压系统油路采用分组并联型式，千斤顶用QH－35型，操作台用YKJ－36型，支承杆φ25圆钢制作，M16丝口联结，滑升时用四种不同长度支承杆相间布置。经计算滑升阶段组合最大荷载为93.4t，停滑阶段最大组合荷载为104t，则千斤顶最小需用量为：Nmin＝104t/0.7×1.5＝99（只），选用100，采用2、3相间布置。3.3.施工工艺（1）工艺原理：内提外滑同步施工工艺：外筒采用滑模工艺，内筒采用提模工艺，同步完成内外筒全部工序。 （2）工艺流程：外筒每滑升250mm，内筒在模板内砌耐火砖250mm，当外筒连续滑升三个提升层后，内筒浇筑水玻璃耐酸陶粒混凝土750mm，矿棉板、塑料钢板紧跟内筒提升。附着在外筒上的旋转钢梯、钢平台、信号平台，检修平台等随外筒滑升同步进行。当外筒滑升到每层钢平台上约1500mm处，此时内筒已到环梁底标高，即停止提滑，拆除内筒与16根斜支柱相碰的外模板，用经纬仪测16根支柱中心线，以及32根水平钢梁中心线，安支柱劲性骨架，挂模板，浇筑混凝土。然后挂环梁底模，安闪角石棉布，安铅板，钢筋，浇筑混凝土，当混凝土强度达到20MPa以上，焊32根水平钢梁，安钢搁栅。1200mm停滑，绑扎梁钢筋，浇筑耐酸混凝土，这样就完成了一个25m层的全部工序。侧板施工工艺：外筒停止滑升—退内筒外模至环梁外侧—扎侧板钢筋—安侧模板—安矿棉布—浇侧板耐酸混凝土—养护—拆除侧模板（图3.4.2）环梁施工工艺：测16根斜支柱中心线—安劲性骨架—挂模板—浇斜支柱—安环梁底模—安铅板—扎钢筋—安预埋件—浇环梁混凝土—焊32根平台钢梁—提升内模，使下口平环梁上表面（图3.4.3）。420× 1200梁施工工艺：提升内筒模板至环梁上表面—铅板弯折至环梁面—扎1200mm高耐酸混凝上梁钢筋→推内筒外模至梁外侧→浇耐酸混凝土→滑升1200mm后停歇→推内筒外模至内筒外壁→进入正常滑升（图3.4.4）。图3.4.5所示为HZ劲性骨架图。图3.4.6所示为内提外滑的工艺流程图（见下页）。（3）标高230m～240m施工；标高230～240m内筒呈漏斗型，内半径由3.5— 4.5m，内外筒间距离由1300～300mm，内外提升架相碰，且内外筒封口处施工困难，经分析研究决定此段外筒采用滑模，内筒采用翻模施工。其方法是，当内筒提升到标高230m处，拆除内平台组装运输系统安装电器系统安装液压系统安装调试滑升浇耐酸混凝土砌耐火砖扎筋收分收分扎筋纠偏浇混凝土循环到钢平台停拆内筒相碰外模安筋性骨架挂模板浇支柱混凝土挂环梁底模安闪角石棉板安铅板扎环梁筋浇环梁混凝土安钢梁钢搁栅提滑1200停扎400×1200梁筋浇耐酸混凝土安矿棉板安塑料钢板旋转梯安装门窗安装信号平台安装检修平台安装循环第二个25m层施工筒提模体系，外筒滑升3m左右停止滑升，安装230m钢平台，并在钢平台上搭脚手架（钢管立柱支承在32根水平钢梁上），进行内筒模板安装，绑扎钢筋，浇筑水玻璃耐酸陶粒混凝土。模板采用钢木组合方案，φ12钢筋螺栓，φ25钢筋作弧型环箍，φ48钢管作竖向楞枋和支撑（支在外筒壁和脚手架上）。此段分3次施工到顶。外筒滑升到顶后，在外筒安40个钢筋支凳，以支承每对辐射梁，此时拆除外筒模及提升架内立柱，安最后一段内筒封口模板，浇筑耐酸混凝土（见图3.4.7见下页）。 （4）旋转钢梯及钢平台施工：旋转钢梯及钢平台平面布置方位多变，为确保安装精度，拟定以下施工方法。1）基准点设置：根据烟囱所处地理环境，确定在距烟囱南、西面各200m处埋设基准点，作为测定偏、扭方位的依据。2）使用激光铅直仪、经纬仪、水平仪测定方位、高程、偏扭。测定方位的方法：激光铅直仪将烟囱中心点投射到上平台接收靶上，架设经纬仪；激光点，后视地面基准点，测定需要的任何方位，可解决旋转钢梯预埋件、16根斜支柱铁件、及32根水平钢梁铁件等的埋设和安装。3）旋转钢梯预埋件露出模板后，那时清理表面，并标注中心线及高程，满足一个梯段，然后用上平台扒杆起吊钢梯到上平台，再用人工从上平台吊运到安装部位。每25m高的钢搁栅安装，需待吊架过平台标高后插入。 （5）矿棉板及塑料钢板施工：耐酸混凝土出模后，强度达到10MPa左右，即插入矿棉板安装，安装拼缝要求错开，水泥钉固定，间距为400mm。塑料钢板按400m间距钻φ4孔，用水泥钉固定。要求接缝整齐，搭接不小于50mm宽，并且拼缝错开。（6）门窗洞口施工：外筒滑升到有门窗洞口时，测洞口方位及标高，洞口侧模及顶模用30mm厚木模制作，水平撑及顶撑采用50×80m木桩。（7）信号平台及检修平台施工：烟囱在130m、180m、230m设三道信号平台，在80m、105m、155m、205m放四道检修平台，外筒滑升到安装标高时，测定预埋件方位及标高，埋设预埋件，每个预埋件应与同筒身钢筋焊接固定，当铁件出模后，及时清理表面，并标注中心线及标高，便于插入安装。（8）钢筋工程：外筒竖向钢筋采用气压焊接接头，环向筋采用搭接接头。（9）混凝土工程：筒身混凝土为C30级，施工前应进行试配，除满足强度要求外，尚需满足滑升工艺需要。混凝土采用机拌、机捣；垂直运输用五孔井架四吊笼；水平运输，地面用小翻斗车，上平台用小胶轮车。混凝土浇筑应对称相背方向进行，各浇筑层不得在同一点开始。混凝土养护用亲水型养护剂，当混凝土出模后，修整筒身表面，刷纯水泥浆一遍，再刷养护剂。（10）耐酸工程施工：耐酸混凝土为C18级，材料组成为：页岩陶粒及陶粒砂、水玻璃胶结剂、氟硅酸钠固化剂、铸石粉、木钙掺合料等。 （11）航空标志施工：烟囱80m～240m设有竖向格条航空色标，设计要求筒身滑升完后立即施工。其施工方法：1）在外筒身施工时，分别在80m、130m、180m、230m、240m按45度分格作好油漆标志。2）涂刷航空色标时，用12#铅丝按上下标志分格拉直，水平分格每25m等分三段。3）制作吊笼，利用地面卷扬机及人力绞车作为提升设备。4）涂刷按240m～230m，230～180m，180～130m，130～80m分段施工。（5）涂刷油漆时，切实作好安全保护工作。（6）门窗洞口施工：外筒滑升到有门窗洞口时，测洞口方位及标高，洞口侧模及顶模用30mm厚木模制作，水平撑及顶撑采用50×80mm木枋。（7）信号平台及检修平台施工：烟囱在130m、180m、230m设三道信号平台，在80m、105m、155m、205m放四道检修平台，外筒滑升到安装标高时，测定预埋件方位及标高，埋设预埋件，每个预埋件应与筒身钢筋焊接固定，当铁件出模后，及时清理表面，并标注中心线及标高，便于插入安装。（8）钢筋工程：外筒竖向钢筋采用气压焊接接头，环向筋采用搭接接头。 （9）混凝土工程：筒身混凝土为C30级，施工前应进行试配，除满足强度要求外，尚需满足滑升工艺需要。混凝土采用机拌、机捣；垂直运输用五孔井架四吊笼；水平运输，地面用小翻斗车，上平台用小胶轮车。混凝土浇筑应对称相背方向进行，各浇筑层不得在同一点开始。混凝土养护用亲水型养护剂，当混凝土出模后，修整筒身表面，刷纯水泥浆一遍，再刷养护剂。（10）耐酸工程施工：耐酸混凝土为C18级，材料组成为：页岩陶粒及陶粒砂、水玻璃胶结剂、氟硅酸钠固化剂、铸石粉、木钙掺合料等。表3.4.1筛孔尺寸（mm）累计筛余量（%）1005不小于100.6340—600.16不小于90注：细度0.15mm(1600孔/cm)100%木质磺酸钙：选用吉林开山屯造纸厂生产的产品。材料掺量应通过试配确定，初凝时间＞2h以上。4.单台组装、改装及拆除1．平台组装滑模平台加工完后，在地面试组装，并按设计荷载试压，合格后进行现场正式组装。（1）组装前的准备工作：1）作好基础周围的回填压实，埋好避雷带，测定接地电阻，作好记录。 2）设现场道路，接好现场水、电管线，标注安全施工区，主要通道搭设防护棚。3）按设计和滑升要求埋设基准点、沉降观察点。4）检查筒身几何尺寸是否符合设计要求，预埋件是否符合要求，清除筒身截面松动混凝土，修理校正钢筋，按滑升平台辐射梁布置放线。5）清点构件数量，并编号堆放。6）组织安装小组，专人负责，统一指挥。（2）组装顺序：搭设组装平台→安垂直运输设备→安装平台鼓型钢圈→安辐射梁→安环型钢圈→安护栏钢圈及栏杆→安井架及斜撑→安提升架→模板→吊架及栈桥→井架扒杆→液压系统→电器系统→运输系统→支承杆→检查→试滑2．平台改装在标高30m起滑时，平台外挑长度110mm，滑升到85m标高外挑长约3.3m，应改装平台。改装顺序：拆除外钢圈→拆护栏钢圈及栏杆→切割辐射梁2.0m→安备制的外钢圈→安备制的护栏钢圈及栏杆→斜支撑改短安装。滑升到155m（以上为直筒）标高，平台外挑长度2.6m，可不改装平台。3．平台拆除平台拆除采用分件与整件相结合的拆除方案（鼓型钢圈整体拆除，其余分件拆除）。（1）外筒施工到筒顶时，在筒顶按45度方位预埋φ 20钢筋锚环。（2）拆除前，用φ11钢丝绳及花篮螺栓，将鼓型钢圈固定在筒顶钢筋锚环上。（3）提升架、钢模板、液压系统、铺板等拆除时，用井架吊笼运至地面，并在鼓型钢圈上安装自制带滑轮的三角架，用地面卷扬机作运输设备，先将井架拆除运至地面。（4）用一台双滚筒卷扬机两根钢丝绳，分别通过筒顶两单轮滑车拆除鼓型钢圈系统，再利用三角架作为运输机具，拆除辐射梁运至地面。（5）辐射梁拆除完后，将固结在筒顶的φ11钢丝绳拆除，开动双筒卷扬机将鼓型钢圈运至灰斗平台拆卸，最后拆除单轮滑车。拆除人员从旋转钢梯下到地面。5.施工进度计划1.机械设备计划（表3.4.2）2.劳动组织计划 施工总负责一人，总技术负责一人，每班人员如表3.4.3。6.总平面布置图3.4.9为本工程的施工总平面布置图。表3.4.2序号名称规格单位数量备注123456789混凝土搅拌机砂浆搅拌机机动翻斗车插入式震动器钢筋加工设备对烟机电焊机气压焊设备试验设备出料容量500dm3强制式，150dm31t2×50UN1－100交流电焊机10kVA台台台台套台台套套2l2811211 1011121314151617181920212223卷扬机卷扬机卷扬机神仙葫芦神仙葫芦电葫芦经纬仪水平仪激光铅直仪液压千斤顶液压箱配电柜配电控制台通讯设备3t双筒22kW3t单简22kw2t单筒18kw3t2t1tT2QH－35YKT－36200kw100kw有线电话，对讲机台台台个个台台台台个台个个套4428221111202134自制表3.4.3序号工程数量序号工程数量123456789工长质检员安全员木工混凝土工钢筋工液压工钻工电焊工2人1人1人6人8人11人2人10A2人101112131415161718气压焊工机操工测量工试验工机修工安装工通．讯辅助工电工2人4人1人2人1人4人3人6人1人7.确保工程质量措施（1）烟囱按项目法组织施工，设专职质检人员二人，全面负责烟囱的质量监督及检查工作。（2）建立关键工序的QC小组，及时总结QC小组活动成果。序号名称单位数量序号名称单位数量1钢筋T9009陶粒（0.5—20）T12802425#水泥T280010矿棉板（60）M32813型钢T6511塑料钢板（0.6）M270954耐火砖千54212石子（1—3cm）M395005水玻璃T57313中粗砂M360006氟硅酸钠T9514航标油漆T47铸石粉T49015铅板（-2mm）T68木钙T2316闪角石棉板Kg150 表3.4.5序号项目名称单位数量1土方工程m3160002垫层m3953沥青层m21198mm4钢筋混凝土工程基础工程m33444灰斗平台m367筒身m351955排烟筒构造层耐火砖m31084耐酸混凝土m31091矿棉板m3218塑料钢板m370956钢结构工程m2m37航空色标m35710（3）主要分项工程的质量控制1）各分项工程应符合施工及验收规范、规程的有关规定。①钢筋混凝土筒体施工，应符合烟囱工程施工及验收规范，（GBJ－85）、特种结构施工操作规程（YSJ405－89）及钢筋混凝土工程及验收规范（GBJ205－83）、混凝土强度检验评定标准（GBJI－87）的要求。②钢结构制作安装应符合钢结构工程施工及验收规范（GBJ205—83）要求。③水玻璃耐酸陶粒混凝土施工应符合建筑防腐蚀工程施工及验收规范（TJ2—76）要求。④航空色标施工应符合装饰工程施工及验收规范（GBJ201－83）要求，并符合设计规定。2）筒身标高控制措施：筒身标高采用如下双控制措施：① 利用水平仪在平台上分段测定标高标注在支承杆上，并作好累计记录。②利用50m钢尺校核高程。其方法是在柔性导绳上作好±0.00标记，利用两个吊笼导绳为基准，从下至上测量，以校核其误差。3）失圆度控制措施：烟囱从30-240m四个坡度段；第一坡度段30～80m，坡度为4％；第二坡度段80～155m，坡度为2％;第三坡度段155～230m，坡度为0％；第四坡度段230～240m，坡度为2％（反坡）。平台设计时，从30～240m按每1m高的外半径刻制在辐射梁上。若坡度为4％，每升高lm，半径减小40mm，而lm高定为4个提升层（每个提升层定为250mm高），每提升一次，半径减小10mm，故将4％的坡度段按10mm刻制标志，其余坡度类推。这样能准确控制筒身的圆度。4）垂直度控制措施。在烟囱中心点设激光铅直仪一台，上平台中心设接收靶一个，每提升一次，用激光铅直仪投射到接收靶上，测定偏移值及偏移方向，偏移值超过10mm时应及时纠正，做到勤检查，勤纠正。5）混凝土及耐酸混凝土除了满足以上规范规定外，尚须满足液压滑动模板施工技术规范（GBJl－87）要求，混凝土出模强度8h要大于0.4MPa，耐酸混凝土初凝时间要达到2h以上。6）准确测量门窗洞口、旋转钢梯、斜支柱、钢平台、检修平台、信号平台等预埋件的方位、中心线及标高。7）各种材料必须具有材质合格证，凡不合格的材料不允许使用。 8.安全技术措施烟囱施工除设专职安全员外，更重要的是对所有人员进行安全教育，提高安全意识，并制定奖惩及安全防范措施，避免事故发生。1.防雷措施平台井架上设二根避雷针，利用筒体钢筋作引下导线，接地电阻不得大于10欧姆。雷雨天停止滑升。值班电工随时检查接地电阻。避雷装置上钢筋焊接要符合要求。2.防火措施平台上不允许堆易燃物，并安设灭火器，焊接处焊渣用铁簸箕接住。3.防风措施烟囱滑模施工期间应与当地气象站紧密联系，掌握气象变化动向，凡遇6级以上大风天气，应停止滑升，并用钢丝绳及葫芦将外模箍紧，加强平台抗倾复能力。4.停电应急措施烟囱滑升期间，现场宜设发电机一台。5.防坠落、物击措施（1）切实作好“三室使用、四口防护”工作，上平台操作区加设护身栏杆及全封闭安全网，地面在警戒区范围搭安全防护棚，所有高空人员严格遵守高空作业规定。（2）严禁高空向下掷物品。 （3）吊笼用双筒卷扬机，井架上设二道限位开关，运输线路采用多点电控。6.防机电事故措施（1）电器系统设总（单）控制台，以保证运行安全。（2）所有用电设备接零接地，专人负责，经常检查。（3）安设有线电话及无线通讯设备，做到联系及时，指挥准确。（4）严格执行有关规章制度。9.冬期施工措施（1）该工程地处西北，冬季温度较低，为确保混凝土工程的质量及滑升施工的安全，混凝土中掺早强抗冻剂。根据使用情况，宜选用天津雍阳减水剂厂生产的UNF－5型，可满足-10℃以内施工，不致受冻。（2）根据烟囱周围的地理环境及设施条件，当日均气温低于-5℃时宜停止滑模施工。'