电动升模技术在烟囱施工中的应用
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电动升模技术在烟囱施工中的应用
李长虹
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1工程概况
新疆石河子天富电厂4#炉烟囱，高130.9m，桩基础。±0.000处外径9.5m，内径8.7m，壁厚400㎜；130.900处外径3.7m，内径3.34m，壁厚180㎜。筒壁外侧配置单排钢筋，每10m高设置牛腿一道。混凝土量为1756m3，钢筋量172T。
2电动升模的设计
2.1工艺原理
电动升模是将竖井架移置到模板和滑模之间进行有机组合，操作平台通过鼓圈与斜支撑固定在内井架上，依靠电动提升架将操作架徐徐升起，操作架和提升架内立柱由装在提升架下的滚轮嵌和而成，两架相对运行互为轨道。当操作架被提升到高位后，随即将其锚固，提升架相对处于低位。此时，便可随时松开提升架上的挂钩，依靠操作架的锚固，通过反转电机将其预升，使之又处于高位，进入下一循环。这是一个相互依靠、往复提升并将烟囱筒身混凝土逐节浇注的电动升模施工过程。
2.2结构体系
整个工艺体系包括电控系统、井架系统、模板系统、操作平台系统和拔杆系统，其中井架系统和拔杆系统为结构体系的主要部分。
2.2.1操作平台
按使用功能分拉升平台和内外吊架操作平台。拉升平台由环梁、辐射梁、平台板和围护栏杆组成，主要用来完成筒壁混凝土的浇注；内外吊架操作平台主要用于收分模板的支拆。
2.2.2模板
采用3节1.25m收分模板交替拆支，支撑受力依靠筒壁完成，模板可有效地减少接槎和漏浆，依靠对拉螺栓支撑及外壁钢丝捆绳来固定。
2.2.3拔杆
依托井架和平台辐射梁，采用钢管独脚摇头拔杆与吊环和定向滑轮组成。
2.2.4电动提升
由内外单元架组成，内外单元架各自组成一个空间结构体系，操作平台置于内单元架顶上。各单元架又由操作架和提升架组成。操作架主要用来进行锚固件的安拆和体系提升；提升架和其电动装置是整套工艺的关键。提升架通过滚轮套合于操作架内侧的槽钢上，通过电机带动丝杆进行整个单元架整体同步提升。井架系统是核心部分，均按80m高为一单元成套设计，有9孔、5孔、3孔及单孔，可根据构筑物不同的高度和半径随时调用。
2.3运输系统
2.3.1筒内部分
采用光电控制双吊笼方案，随升井架尺寸为3.2m(长)×1.42m(宽)×7.1m(高)，四方立柱为∟90×10，顶横梁为10号槽钢。吊笼外形尺寸：800㎜×800㎜×3200㎜，分下下两层，上层乘人，下层载料，设计荷载为(0.4×2500+4×70)×10=12800N,钢丝绳选用2Φ16-6×37+IWR，一用一备。钢丝绳用于主吊绳和5t双筒同步卷扬机，速度20～30m/min。安全系数5.72，大于5.5，满足要求。
2.3.2筒外部分
在平台上设拔杆1台，杆长8.91m，设计最大起重量21000kN，采用DN159无缝钢管和10号槽钢及固定吊环，用3t卷扬机作动力。将拔杆端部定向滑轮改为固定吊环和自由滑轮组合形式，可以在45°平面内自由旋转，一步运输到位。固定吊环选型是重点，吊环受力后其危险截面同时受xyz方向三维应力。本工程中吊环采用Q235材料，Φ25圆钢弯制，其弯曲半径R=（1～2 ）d（d为圆钢直径），通过计算可求得固定式吊环的弯曲半径R应大于25㎜，小于35.35㎜。
3.电动升模工艺施工
3.1井架组装
井架组装时，先实现局部稳定，在边孔用十字紧拉装置，沿高度合理布置，再利用缆风绳实现整体稳定，并随筒身的不断上升设置柔性连接器。
3.2缆风绳选型与溜设
有关拉索的强力计算，取极限高度为145.0m，风压为0.5kpa，单位长度受力20kN。根据计算结果，所需拉索断面积应为253.6㎜2，选用ф22-6×37+IWR，其拉索断面积为262.38㎜2。缆风绳须溜设在事先设置好的地锚中并随时检查其使用状况。
3.3操作平台
施工平台系统由16根辐射梁和3道环梁组成，辐射梁和环梁均采用16a 工字钢制成，上铺优质板材，周圈设围檩。使用前做2.0倍设计荷载试验。当其提升至一定高度时悬挂内外吊架，吊架与辐射梁之间采用滑动连接，以随时适应半径变小之要求。
3.4模板
模板系统采用1.25m收分模板，3节交替上升，上下节间采用U型卡及L型销锁紧，可有效地避免“胀缝”的出现。
4.电动升模的施工顺序
井架组装→操作平台2.0倍设计荷载试滑升→垂直运输系统空载、重载试验→浇注混凝土（n×1.25m）→拆除n-3节内外模板→竖向钢筋焊接→松开内模支撑→绑扎环筋→支内外模板→整体提升外操作架并固定→外提升架提升并固定→松导索、穿对拉螺栓→整体提升内操作架并固定→内提升架提升并固定→紧导索、穿对拉螺栓→激光对中→半径及壁厚校正→浇n+1节混凝土→涂养护剂→下一个循环。
5.小结
此次系统的设计改进，明显改善了整个体系的使用性能，提高了系统的可操作性和安全性，弥补了以往在工期方面与滑模上的差距。同时由于内外操作架与施工平台的滑动连接，极大地拓宽了其适用范围。此法之主导思想在于利用有一定强度的筒壁混凝土完成整个平台的提升，不可忽视的是，由于爬升靴的扰动，使得混凝土过早地受力，对构筑物早期强度产生一定影响。
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