摘要:珠海电厂240m烟囱钢内筒施工采用常规的吊具,先组装适当高度的钢内筒顶段,加上密封封头、内底座等构件,以压缩空气为动力,将组装过程中的钢内筒自身化为顶升工具,在逐步接高中逐步上升,取得了既安全又经济的效果。
关键词:烟囱;钢内筒;气压顶升;外保温;拉杆
珠海电厂一期工程为2台600MW机组,其烟囱为总高度240m的双套筒式结构,由2个直径6.2m、高240m的圆柱形钢内筒(排烟管)和一个底部内径为23m、出口内径为15.7m、高235m
的钢筋混凝土外筒组成。
1烟囱钢内筒概况
钢内筒采用进口钢材,其材质符合美国ASTM A36和日本JIS 400规范要求,壁厚和高度由下至上分别为δ=10mm,H=20m;δ=8mm,H=213m。筒顶部采用不锈钢以抗大气腐蚀,壁厚δ=6 mm,高度H=6.2 m。钢内筒外壁刷耐热耐酸油漆4度,并设厚80 mm的矿棉板保温层,以防止内壁结露腐蚀。钢筋混凝土外筒与双钢内筒之间设置4层钢平台,标高分别为85.000m、165.000m、235.000m、240.000m。此外,外筒与钢内筒之间每隔40 m左右设置一道止晃装置(由6Φ24高强拉杆组成),以增加钢内筒的稳定性。烟囱基础采用圆板式整体基础,基础承台上设有2个直径为4.2 m的圆柱状钢筒基础,以支承全部钢内筒重量,双钢内筒总重645 t,外壁保温
量765 m3。本工程为自承重式钢内筒,施工前拟定了液压顶升倒装法和气顶倒装法两种施工工艺,经分析和比较,选用了气顶倒装施工工艺。
2气顶倒装施工工艺原理
气顶倒装施工工艺的原理如同“气缸与活塞”的关系(图1)。用常规的吊具组装好适当高度的钢内筒顶端段(约10.8 m),在接近顶口处装上一个密封用的封头,构成一个敞口的“气缸体”,将其套在由粗细圆柱体构成的“内底座”外周。内底座的底部钢板固定在钢内筒基础上,内底座外圈与钢内筒相接处设密封圈。这样,在密封圈以上、封头以下筒壁所包围的范围内构成了一个密闭腔。外部气源通过管道由底部向密闭腔通入压缩空气,当作用于封头的空气压力超过已组对的上筒段(包括封头在内)的重量,并足以克服密封圈对筒内壁的摩擦力时,钢内筒便开始上升。待气压顶升使上筒段的下口超过后续节的钢板宽度以后,便将卷制的弧形钢板(三块围成一个整圆),在内底座的周围合龙,组焊成后续筒节,再适当排气使上筒段徐徐下降,并与后续筒节对接相焊,上筒段便接长了一节。再气顶上升,合围组焊后续新筒节,上筒段与新筒节对焊,如此一节复一节,使筒段累计接长到设计高度。
3工艺特点
(1)本工艺以压缩空气为动力,
把组装过程中的钢内筒自身化为顶升彭孝雄,1968年10月生,广东省电力工业局第一工程局,副总工程师,工程师,广州市黄埔塘头
(2)钢排桩顶部与沉井壁竖筋均匀焊接,单根竖筋最大受力应小于该型号钢筋的抗拉屈服强度值。
(3)钢排桩吊护后,在沉井以下部位土方开挖时,应做好上部沉井的沉降观测。如有下沉等异常现象,可采用加桩或地面吊护法(图3),以免沉井下落造成下部管道破坏。
(4)对于基层底部有粉砂层且地下水具有承压性的地质层,不宜采用本方法。因压力水可造成粉砂移动,产生流砂现象,破坏基础持力层结构。本井位经2年使用、观察、测量数据正常,运行状态良好。与大开挖施工相比,本方法节省了大量土方开挖,不影响周围建筑物及设施,降低了施工难度,节省了施工费用。2000年第7期•463•珠海电厂240m烟囱钢内筒气顶倒装施工工艺工具,因而可大量节约起重机具的装备费用,而气源装置仅需2~3台空气压缩机、1台罗茨鼓风机和1台贮气罐,设备、工艺简单。
(2)气顶时压缩空气的压强与筒身增高的重量成正比,所以压强是逐步增加的。经计算,到顶时的气压为0.163MPa,此时最薄筒段的材料许用应力为实际应力的2.39倍,所以在正常的施工监督下,气顶时没有发生泄漏或爆炸的可能,筒体安全,这一点已为北仑港电厂、扬州第二发电厂、河北三河电厂的工程实践所证实。
(3)本工艺对筒体以外的构筑物不发生施工荷载,可避免钢平台的承重受力,对多管式烟囱可以交叉顶升,加快了施工进度。
(4)钢内筒的安装工程由组对和焊接时间决定,因此,辅助装置的完善及操作工人的熟练程度对工程有直接影响。
4施工平面布置
钢内筒加工平台布置在正对烟囱临时预留孔洞外侧,并布置10 t门式吊车1台、卷板机1台、剪板机1台以及喷砂房等设施,还有加工钢平台与烟囱预留孔之间布置轨道平板车1台,供钢内筒基本节运送之用(图2)。
5钢内筒预制
5.1排版放样
根据施工图要求,高强度拉杆与钢内筒的水平焊缝间距应≥300mm,烟道的开口处与水平环缝≥100mm;钢内筒基本节由3块组成一整圈,竖缝每两块之间错开60°;原材料由日本三菱公司提供,材料尺寸为1.8m(宽)×6.55m(长),根据以上要求和材料尺寸进行合理排版。
5.2下料坡口
钢内筒内直径为6.2m,根据不同的板厚,确定展开周长。6 200 mm×8mm展开周长为19 503mm, 6 200mm×10 mm展开周长为19 509 mm,焊缝形式采用坡口焊(图3)。根据以上要求,确定厚8mm和10mm板的下料长度分别为6.5 m和6.502m。用半自动火焰切割机落料、坡口,下料后在钢板的角端用钢印和油漆编号。
5.3压头卷圈
利用三辊卷板机进行压头和卷圈,卷制时用弦长1.5 m的内卡样板检查曲率,其间隙应不大于3 mm,卷制后应按编号依次安放,以便以后安装吊运。
6气顶装置安装
6.1支承梁安装
利用外筒滑模平台在钢筋混凝土外筒顶端立起支承梁。支承梁的作用在于牵引钢内筒上升,支承梁设置在南北轴线上,与双钢内筒中心轴线相对应,跨度为14.196m。支承梁主梁上弦上设置4个定滑轮、2个动滑轮和Φ30钢丝绳,钢丝绳一端通过动滑轮连接钢内筒顶端,一端沿外筒身连接至地面10 t卷扬机。此外,每个钢内筒两侧装设2个导向滑轮,并沿导向滑轮设置2根张紧钢丝绳,以辅助导向(图4)。
6.2密封内底座安装
密封内底座设在钢内筒内底面,高约8m,其状似“活塞”,由底板、“活塞”杆、“活塞”头和密封圈组成(“活塞”杆小于钢内筒直径约1.2m)。在混凝土筒内设置2套临时起重扒杆(60 t/40m),先将密封内底座运至烟囱洞口,利用扒杆将其吊入钢内筒基础内,找正、就位、固定,然后安装地面组焊平台、供气设备、顶升控制柜及气体管路。
6.3组装筒体顶端段
顶端段的组装是在预制场地上先组焊若干整圆的筒体,逐个进入筒体基础附近,利用支承梁及40 t的滑轮组从筒首向下逐节组对焊接至13.4 m处,并在筒首下7.3m处安装封头,随后将已组装完毕的顶端段分别吊至密封底座上面的位置,使其下口套向密封底座的外周,徐徐放下,避免碰伤密封圈,直至顶端段下口接触组焊平台。
6.4组装螺旋轨道
根据钢内筒的位置,将预制好的螺旋轨道安装完毕,以便筒体钢板的运输。
7钢内筒安装
7.1安装步骤
(1)将钢内筒的筒板依次用运输小车送至洞口,利用螺旋轨道上的电动葫芦将筒板吊起,推至预定位置,将它们合围在初始顶端段的外围,并焊固相邻筒片间的3条纵缝中的2条,留一条纵缝有一定的间距,用2只手拉葫芦挂在焊缝两边预先焊的索具眼板上。
(2)打开通向筒体的进气阀,在气
压室的压力达到预定的压力时,开启20t卷扬机在顶端牵引,使筒段徐徐上升。
(3)当顶端段顶升到高度超过合围在外圈的后续节筒片上边50~200mm时,关闭卷扬机和进气阀,稳定住顶端段的位置。
(4)同步收紧2只手拉葫芦,使后续筒节的最后一长纵缝靠拢,并组对焊固,拆除手拉葫芦,割去索具眼板,打磨光滑。
(5)徐徐打开排气阀,并同时松卷扬机,使顶端段缓缓下降,使它与后续节相靠拢,最后组焊二者的对接环缝。
(6)重复(1)~(5)的过程,使第2个后续节接上,顶端段由上而下又接上一节,依此逐步接长直到设计高度,气顶结束。
(7)划出烟道口位置,先补强后开口,拆除顶部封头,从烟道口吊出筒体,拆除气顶装置,分段从烟道口吊出。
7.2质量控制
(1)中心控制:安装气顶底座前,在支承梁上弦上标示出钢内筒中心位置,然后从该两点挂线坠至气顶底座的中心,以此控制钢内筒中心偏差,要求中心偏差值≤H/2 000且≤30mm。
(2)焊接质量控制:美国ASTMA36钢材与国产Q235材质接近,故采用J4 22焊条。为确保焊缝质量,采用坡口焊接,每条焊缝分3层完成, 6个焊工对称布置同步焊接。每焊完一层,经检查确认无缺陷后,再焊下一层。
8外保温及拉杆安装
两只内筒的外保温安装采用在各层平台之间组焊环形外保温吊篮由上而下施工,将加劲肋由吊篮运至指定位置,用手拉葫芦将加劲肋吊至规定标高位置,施工人员在外保温吊篮中组焊加劲肋,同时将保温用的矿棉板及铝板围在筒体外壁并用不锈钢带固定。当吊篮下至各层止晃装置位置时,安设止晃拉杆。本工程采用气顶倒装施工工艺,仅用55 d便完成了2个钢内筒的安装工作,既安全又经济。当然还存在一些问题,例如卷扬机牵引与气压顶升的协调问题、顶升中钢内筒的稳定性问题等,尚需在今后工程实践中予以改进和完善。秦山二期核电站核岛厂为全现浇钢筋混凝土结构。抗震设防按抗震Ⅰ类建筑设计,其内部隔墙是一种永久性隔墙,具有自重轻、抗震性能好、厚度薄、可增加房间有效面积、保温隔声、结构整体刚度好等优点。抗震隔墙由100mm厚加气混凝土砌体、钢板网、40mm厚抹灰层、构造柱、嵌缝及盖缝材料等组成。抗震隔墙构造层次见图1。
1抗震隔墙施工的主要材料和机具
(1)加气混凝土砌块:密度600~700 kg/m3,抗压强度>4.0MPa,规格为600mm×300mm×100mm或300mm×200mm×100mm(长×宽×高)。
(2)钢板网:规格为1.5 mm×13mm×2 000 mm×4 000 mm,重量为22kg/张。
(3)构造柱:采用C20细石混凝土,配合比为水泥∶水∶砂子∶石子=1∶0.69∶2.45∶3.12,坍落度为30~50mm,水灰比为0.69。
(4)嵌缝材料为聚苯乙烯泡沫塑料片材和浅色聚氨酯建筑密封膏。聚苯乙烯泡沫塑料片材的术性能指标为:密度≤0.035g/cm3,压缩强度(压缩50%)≥0.20MPa,导热系数为0.035W/(m•K),吸水性≤0.08 kg/m2。浅色聚氨酯建筑密封膏的技术性能指标为:密度1.3~1.4g/ cm3,延伸率200%~300%,剥离强度≥0.3MPa,回弹率≥85%,硬度(邵氏A) 15~50,表干时间12 h(夏)、72 h(冬),抗下垂性0~3。(5)其他材料:角钢└100×8、└70×5,膨胀螺栓M12、P11,厚8 mm和10 mm的钢板, 6.5、8、10钢筋,425号普通硅酸盐水泥,河砂,粒径为16~31.5mm的石子等。
(6)电焊机、冲击钻、手提振捣棒、铁锹、抹子、线坠、2m靠尺、楔形塞尺等。
2工艺流程
施工工艺流程如图2所示。
3施工工艺要点
3.1抄平放线
主体结构验收后在主体结构上弹+50cm水平线,在地面、墙、柱、顶板上弹抗震隔墙边线、门洞位置线。
3.2立构造柱钢筋
在隔墙构造柱位置的地面和顶板上打P11膨胀螺栓,以固定8mm厚钢板,然后将构造柱立筋端头90°直钩满焊在钢板上。施工中为方便箍筋绑扎并克服因立筋下料过长而产生的挠度,可先将构造柱立筋截断再搭接绑扎。
3.3加气混凝土砌块砌筑
加气混凝土砌块上墙前洒少量水润湿,但砌筑时含水率不应大于