邯峰電廠9000平米冷卻塔施工方案

1、 關(guān)閉窗口文章名稱：邯峰發(fā)電廠9000m2冷卻塔施工技術(shù)2003.7.22論文著者：張華文 梁樹忠河北省電力建設(shè)第一工程公司 邯峰發(fā)電廠9000m2冷卻塔施工技術(shù)返回摘要：河北邯峰發(fā)電廠2×660MW工程每臺(tái)機(jī)組配備一座淋水面積為9000m2自然通風(fēng)逆流式雙曲線型冷卻塔、150m高、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。本文從冷卻塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)重點(diǎn)對(duì)在工程中所采用的截、圍、疏、降相結(jié)合的降水方法、環(huán)基大體積混凝土留后澆帶的施工方法、人字柱及環(huán)梁的現(xiàn)澆施工工藝以及筒壁施工中的折臂吊及曲線電梯的使用、1.3×1.0m大模板的應(yīng)用、筒壁子午向鋼筋排布的新思路等施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述和總結(jié)。 關(guān)鍵詞

2、：冷卻塔、施工技術(shù) 1. 工程概況 河北省邯峰發(fā)電廠2×660MW工程為中外合資項(xiàng)目，每臺(tái)機(jī)組配備一座淋水面積9000m2自然通風(fēng)逆流式雙曲線型冷卻塔，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，塔高150m，是目前國(guó)內(nèi)乃至亞洲最大的冷卻塔之一。整個(gè)冷卻塔工程是由環(huán)基、人字柱、環(huán)梁、筒身和剛性環(huán)組成的塔體工程和由壓力水溝、中央豎井、主水槽、淋配水構(gòu)件及裝置組成的淋水系統(tǒng)工程以及由池底板、池壁等組成的貯水池工程等三部分組成。2. 主要結(jié)構(gòu)情況和參數(shù)塔總高度150.135m塔頂內(nèi)半徑R=35580mm喉部標(biāo)高112.500m喉部?jī)?nèi)半徑R=33500mm環(huán)梁中心標(biāo)高10.244m環(huán)梁中心半徑R=55560mm環(huán)梁厚1

3、050mm為筒壁最大厚度，喉部厚200mm為筒壁最小厚度。人字柱為圓形，共44對(duì)，直徑900mm,長(zhǎng)度為11332mm。環(huán)基為環(huán)形板式基礎(chǔ)，截面尺寸2×7m，中心半徑R=60071mm。塔內(nèi)設(shè)普通淋水柱208根，主水槽下雙榀柱共36榀，淋水層標(biāo)高為11.110m，配水層標(biāo)高為14.110m，除主水槽及雙榀柱外淋配水構(gòu)件共2532件。該塔采用一條混凝土方溝、一座中央豎井進(jìn)水，設(shè)四條封閉雙層主水槽呈"十"字形布置，雙層主水槽上層負(fù)責(zé)水塔內(nèi)圍配水，占全塔總面積的31%，下層負(fù)責(zé)水塔外圍配水，占全塔面積的69%。為解決冷卻塔貯水池冬季結(jié)凍問題設(shè)計(jì)了2條旁路管，為提高冷卻效

4、果，降低大風(fēng)對(duì)冷卻的影響，在塔內(nèi)主水槽下，呈"十"字形布置玻璃鋼隔風(fēng)板。3. 主要工程量表1：主要工程量統(tǒng)計(jì)表工程項(xiàng)目#1塔#2塔土石方32478m319540m3混凝土33446m3（其中筒壁為13300m3）鋼筋2651.1t2816.2t鑄鐵托架380t（共10978塊）淋水填料9040m2兩層聚氯乙稀配水管2305m噴濺裝置8720套4. 主要工程形象進(jìn)度表2：主要工程形象進(jìn)度表項(xiàng)目名稱#1塔#2塔土石方開挖1997.09.10-1997.10.061997.10.15-1997.11.21地基處理1997.10.02-1997.10.181997.11.24-19

5、97.12.03環(huán)基施工1997.10.21-1997.12.291997.12.12-1998.04.17人字柱施工1998.03.18-1998.05.131998.09.10-1998.10.15筒壁施工1998.05.13-1998.11.191998.10.25-1998.12.151999.07.16-1999.11.251999.03.13-1999.05.202000.03.14-2000.05.12淋水構(gòu)件吊裝1999.07.01-1999.10.262000.06.03-2000.08.26淋水裝置安裝1999.09.26-1999.11.302000.07.02-2000

6、.09.20建造工期2年零2個(gè)月2年零4個(gè)月注：施工時(shí)按先#1塔后#2塔的順序。#1塔筒壁施工完成后機(jī)械移至#2塔開始其筒壁的施工，1998年12月15日至1999年7月16日為#2塔停工時(shí)間；兩塔筒壁冬期停工時(shí)間進(jìn)行塔內(nèi)雙榀柱及主水槽的現(xiàn)澆施工。5. 主要工程施工技術(shù)方案5.1 降水工程邯峰發(fā)電廠廠區(qū)地下水屬潛層地表水，賦存于松散層孔隙及基巖風(fēng)化裂隙中，地下水的補(bǔ)給為側(cè)向徑流、大氣降水、外界排污水、農(nóng)灌回滲四個(gè)來源，總體流向?yàn)樽詵|北向西南，而兩座冷卻塔正好位于整個(gè)廠區(qū)的東北角，處于地下水流向的上游，水位埋深僅1m，所以該區(qū)域是整個(gè)廠區(qū)降水的關(guān)鍵，最后確定降水方案為：一是在#1塔北面布置降水井

7、17眼作為截流井，使其能最大限度截?cái)嗌嫌窝a(bǔ)充水，減少下游廠區(qū)降水的難度（15m-30m不等距布置，井徑219mm，井深20m，因地基全部為巖石，不下管）；二是在#1塔東面布置降水井6眼作為圍降井；三是在水塔區(qū)的西側(cè)有一條自東北向西南的自然沖溝是地表地下徑流的匯集通道，出水量大，因此按8-10m布置疏導(dǎo)降水井至廠區(qū)內(nèi)。這樣截、圍、疏、降相結(jié)合起到降水的目的。水塔區(qū)降水從97年9月1日開始進(jìn)行，至97年9月10日已滿足開挖要求，通過實(shí)施該方案，在整個(gè)工程施工中，除少數(shù)部位開挖過程中出現(xiàn)地下水外，總體降水效果很好。水塔區(qū)降水井布置見附圖一。5.2 土石方開挖及地基處理本工程環(huán)基、淋水柱基、旁路管支墩

8、等設(shè)計(jì)均要求挖至強(qiáng)風(fēng)化巖層，底板挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高即可，事實(shí)情況是冷卻塔區(qū)域原地貌為自北向南傾斜，#1塔區(qū)域全部為巖石，而#2塔北側(cè)巖石裸露，其它區(qū)域則大部分為粉質(zhì)粘土，因此#1塔環(huán)基及底板全部采用爆破開挖，而#2塔環(huán)基部分將巖石以上土方全部挖除，底板為先開挖設(shè)計(jì)標(biāo)高以上表面覆土，然后將設(shè)計(jì)標(biāo)高以上巖石全部爆破開挖，開挖過程中，地基巖石表層的松動(dòng)石塊、石渣、浮土全部清運(yùn)走。由于該地區(qū)巖石結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，松動(dòng)石塊、石渣、浮土全部清走以后，地基表面起伏不平，尤其是爆破開挖部分，呈不規(guī)則鋸齒狀，都存在不同程度的超挖現(xiàn)象，#1塔最深處達(dá)1.5m深，環(huán)基平均超挖深度為60cm，池底平均超挖深度為74cm，共開挖土

9、石方32478m3；#2塔巖石少但按設(shè)計(jì)要求環(huán)基挖至基巖則超挖量很大，池底板則挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高無超挖現(xiàn)象，共開挖土石方16650m3。水塔開挖配備機(jī)械為1.6m3反鏟挖掘機(jī)3臺(tái)，10輛自卸汽車，爆破施工隊(duì)伍約25人。開挖結(jié)束后經(jīng)地基驗(yàn)槽，設(shè)計(jì)院確認(rèn)環(huán)基地基處理方式為C10毛石混凝土填平至墊層底，兩側(cè)各出基礎(chǔ)寬500mm。由于地基表面極不規(guī)則，無法支設(shè)模板，經(jīng)我們研究決定采用兩側(cè)砌240mm厚磚墻側(cè)模替代模板（單塔砌筑量為143m3），這樣雖然造價(jià)高些，但施工方便，速度快，質(zhì)量好，部分比較高的磚側(cè)模后加方木頂撐以防止混凝土澆筑時(shí)側(cè)壓力過大導(dǎo)致磚側(cè)模倒塌。為了節(jié)約施工費(fèi)用，剛開始采用溜槽下灰的方法，雖

10、然節(jié)約泵車的機(jī)械費(fèi)用，但人工消耗較大（70人/日）且施工速度很慢，雖經(jīng)改進(jìn)但效果不好，后改為泵車澆筑的方法，勞力降為40人/日，施工速度明顯加快。采用毛石混凝土處理地理按設(shè)計(jì)要求毛石的含量不超過30%，實(shí)際澆筑過程中，#1塔共澆筑混凝土1565m3毛石含量?jī)H為15.1%,#2塔共澆筑混凝土2107m3毛石含量?jī)H為18%,都存在毛石投入量小的問題。5.3 環(huán)基該塔環(huán)基設(shè)計(jì)斷面為2m×7m（高×寬）,周長(zhǎng)377.437m，屬大體積超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)頂標(biāo)高與池底板標(biāo)高相同，為-2.0m。5.3.1 鋼筋工程環(huán)基鋼筋的綁扎采用"腳手架支撐綁扎法"，未采用傳統(tǒng)的&qu

11、ot;馬凳支撐綁扎"的方法，大大節(jié)約了馬凳鋼筋的投入。環(huán)基的環(huán)向鋼筋的連接方法我們進(jìn)行了新的嘗試和探索，根據(jù)當(dāng)時(shí)剛剛出版的JGJ18-96鋼筋焊接及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)程，手工電弧焊增加了窄間隙焊新工藝，該工藝節(jié)省焊條及施焊時(shí)間并且減少鋼筋搭接量提高鋼筋連接的工藝水平，總體經(jīng)濟(jì)效益較好，所以環(huán)基環(huán)向28鋼筋全部采用這項(xiàng)新工藝。我們先到邯鄲熱電廠工地實(shí)地調(diào)研，又派焊工到北京培訓(xùn)并取證，焊工試焊時(shí)一切正常。每個(gè)焊工配兩人組成一個(gè)三人焊接小組，如果鋼筋端頭鋸的平整無變形，焊接一個(gè)接頭最快焊接時(shí)間為5分20秒，需3根焊條；如果端頭有輕微變形則需6至7分鐘3根多焊條，總的下來一個(gè)頭平均約需6分鐘，焊接速

12、度比其它焊接方法快。在現(xiàn)場(chǎng)取樣檢驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)#1塔有一組#2塔有兩組試件不合格，達(dá)不到JGJ18-96鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程中第5.5.3條三個(gè)接頭試件均應(yīng)斷于焊縫之外的要求，通過研究我們采用熔槽幫條焊對(duì)該三組鋼筋接頭（#1塔300個(gè)接頭#2塔600個(gè)接頭共900個(gè)接頭）進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)后經(jīng)檢驗(yàn)全部合格。#2塔在發(fā)現(xiàn)有2組不合格后其余的接頭全部采用了熔槽幫條焊，取樣檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)不合格現(xiàn)象。經(jīng)過分析從這次環(huán)基鋼筋焊接施工中得到兩個(gè)教訓(xùn)：一個(gè)是窄間隙焊新工藝受焊工水平及氣候條件影響較大，施工中宜慎重選用，尤其在冬季施工中焊接接頭保溫不好容易發(fā)生冷脆現(xiàn)象（兩塔環(huán)基均在冬季施焊），而熔槽幫條焊作為一項(xiàng)老工

13、藝卻比較穩(wěn)定，可以大膽使用。第二是環(huán)向鋼筋宜在鋼筋加工廠對(duì)焊成盡量長(zhǎng)，我們建議30m長(zhǎng)以內(nèi)均可，既可方便運(yùn)輸，又可大量減少現(xiàn)場(chǎng)手工電弧焊接頭（或綁扎接頭量），可大量減少焊條及焊工投入量并提高施工速度。5.3.2 混凝土工程為有效防治大體積混凝土施工中出現(xiàn)溫度及干縮裂縫，我們采取了如下措施：5.3.2.1 根據(jù)設(shè)計(jì)在基礎(chǔ)與墊層之間設(shè)"建必特"一布兩油隔離層，以減少地基對(duì)基礎(chǔ)的約束，保證混凝土在溫升及溫降過程中順利滑移，減少混凝土變形過程中因地基約束形成的溫度應(yīng)力。5.3.2.2 水泥采用早期強(qiáng)度及水化熱均較低的礦渣425水泥。5.3.2.3 施工前進(jìn)行了最大伸縮縫長(zhǎng)度計(jì)算，確

14、定分倉(cāng)澆筑長(zhǎng)度不超過36.9m，為此我們把環(huán)基按人字柱的位置共分成12段，每段包含3或4個(gè)人字柱支墩，再通過2m寬后澆帶的位置來調(diào)整每段的長(zhǎng)度,最后確定每段長(zhǎng)度為31.312m和25.734m兩種。5.3.2.4 混凝土澆筑采用每段之間留2m寬后澆帶的方式，這也是冷卻塔環(huán)基施工新的嘗識(shí)，后澆帶待兩側(cè)混凝土內(nèi)部溫度穩(wěn)定并接近大氣溫度以后再澆筑。該方法效果等同于傳統(tǒng)的分段跳倉(cāng)施工，但比其大大減少了后期澆筑混凝土量，施工速度明顯縮短了近一個(gè)月。5.3.2.5混凝土采用蓄熱法養(yǎng)護(hù)，經(jīng)熱工計(jì)算上表面及側(cè)面均采用一層塑料布兩層草袋保溫。測(cè)溫點(diǎn)根據(jù)段的長(zhǎng)度不同每段共布置5或6個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，內(nèi)部溫度測(cè)孔每段內(nèi)布置

15、2或3個(gè)，在易散熱的內(nèi)側(cè)壁和兩端共設(shè)3個(gè)測(cè)溫孔，這樣控制的內(nèi)外溫差為兩處：一是混凝土表面溫度（即保溫層與混凝土之間的溫度）和混凝土內(nèi)部溫度的差值，二是側(cè)壁溫度（側(cè)壁布置的測(cè)孔的溫度）和混凝土內(nèi)部溫度的差值。派專人進(jìn)行混凝土的測(cè)溫工作，用液體溫度計(jì)測(cè)量，經(jīng)實(shí)測(cè)混凝土的內(nèi)部溫度在澆筑后第3天達(dá)到，最高為52。C-54。C范圍之間，環(huán)基內(nèi)外最大溫差都在25以內(nèi)。通過采用以上方法施工后至今未見裂縫出現(xiàn)。5.4 人字柱及環(huán)梁人字柱及環(huán)梁部位是冷卻塔的最關(guān)鍵部位，也是外表觀感質(zhì)量控制的重點(diǎn)。此部位我們采用全現(xiàn)澆方式組織施工，環(huán)梁承重架及人字柱支承見附圖二。在人字柱及環(huán)梁的施工中我們采用了與以前完全不同的施

16、工程序。以往均是在先施工完人字柱支墩后，再施工人字柱及環(huán)梁，而這次的施工程序是先搭設(shè)現(xiàn)澆施工排架，支設(shè)環(huán)梁模板，將人字柱上口準(zhǔn)確定位，然后從上至下支設(shè)人字柱模板，人字柱模板找正固定后，將已提前在地面綁扎完畢的人字柱鋼筋骨架用吊車吊起串入人字柱模板，最后綁扎柱墩鋼筋、支設(shè)柱墩模板，然后再?gòu)南峦舷葷仓Ф栈炷猎贊仓俗种炷?。為了保證人字柱的外觀工藝人字柱澆筑未留門子板而是人鉆到人字柱筒內(nèi)進(jìn)行振搗作業(yè)（人字柱直徑為900mm）。利用這種鋼筋整體入模的施工方式，人字柱鋼筋為通長(zhǎng)一根，解決了原來令人頭痛、耗資較大的人字柱鋼筋連接問題（以前多為鋼帽或套筒連接）。人字柱模板為專用半圓弧鋼模板，每塊長(zhǎng)

17、度為1500mm，由4塊模板圍成人字柱圓弧，由7塊圓弧模板和人字柱環(huán)梁相交專用模板組成人字柱長(zhǎng)度。人字柱與弧形環(huán)梁連接處專用模板的設(shè)計(jì)是一個(gè)難點(diǎn)，由于是曲面對(duì)曲面的傾斜連接，該模板的參數(shù)計(jì)算極其復(fù)雜，我們把人字柱與環(huán)梁相交模板分成4塊，為了把這些參數(shù)計(jì)算準(zhǔn)確，我們技術(shù)人員付出了辛勤的工作，經(jīng)過數(shù)天的努力，終于將各個(gè)參數(shù)均計(jì)算準(zhǔn)確，并將加工圖繪制出來。施工后兩塔人字柱與環(huán)梁接口成品曲線優(yōu)美流暢、渾然一體，極具觀賞性，受到各級(jí)人員的一致好評(píng)。5.5 筒壁工程在筒壁施工中我們也進(jìn)行了多項(xiàng)新技術(shù)、新工藝的嘗識(shí)和探索：第一是由于受場(chǎng)地條件限制，傳統(tǒng)的垂直運(yùn)輸工具金屬豎井架、吊橋已無法使用，我們?cè)谒?nèi)布置

18、了ZTQ240型自升式折臂吊，進(jìn)行鋼筋、混凝土及各種材料的垂直運(yùn)輸，塔外設(shè)SCQ60型曲線載人電梯，用于人員上下運(yùn)輸。第二是對(duì)傳統(tǒng)的子午向鋼筋排布進(jìn)行了改革。第三是將原來我公司采用的1.3m×0.5m筒壁專用模板改進(jìn)為1.3m×1.0m大模板。除以上改進(jìn)外，筒壁施工仍采用傳統(tǒng)的三角架形式，共設(shè)置三層，采用倒模施工的方法，三層三角架及模板循環(huán)交替，周而復(fù)始直至完成筒壁的施工。筒壁施工吊車、曲線電梯布置及筒壁施工示意圖見附圖三。筒壁施工#1塔共歷時(shí)262天平均2.38天一節(jié)，#2塔共歷時(shí)256天平均2.33天一節(jié)。5.5.1 鋼筋工程對(duì)于冷卻塔筒壁子午向鋼筋施工我們進(jìn)行了認(rèn)真的

19、分析和計(jì)算，提出了大膽的改革。筒壁子午向鋼筋傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式是自下而上隨筒壁半徑的變化鋼筋根數(shù)逐漸減少、鋼筋直徑逐漸變細(xì)。在以往冷卻塔及邯峰發(fā)電廠#1塔施工中，我們均采用這種配筋方式，但這種配筋方式帶來的兩個(gè)問題始終無法解決，一是鋼筋在減筋處間距變大、左右傾斜的問題。減少鋼筋必須傾斜兩側(cè)鋼筋對(duì)加減筋位置的鋼筋間距進(jìn)行調(diào)整，但在實(shí)際操作過程中，鋼筋的間距也很難調(diào)整一致，而且減筋處會(huì)造成鋼筋間距偏大含量偏少。并且鋼筋的左右傾斜會(huì)使子午向鋼筋的有效搭接長(zhǎng)度減少。二是豎向鋼筋接頭率超標(biāo)。豎向鋼筋設(shè)計(jì)接頭按高中低一組三根配制，每層的接頭率為33.3%，如果減少一根必然造成一組高中低組合破壞，從而使接頭率超

20、過設(shè)計(jì)要求的33.3%，以上兩個(gè)問題均對(duì)結(jié)構(gòu)是不利的。為了解決這兩個(gè)問題，我們經(jīng)過認(rèn)真探討分析，提出了更改子午向鋼筋排布設(shè)計(jì)的設(shè)想，即鋼筋根數(shù)從下至上始終保持不變，總根數(shù)為三的整數(shù)倍，滿足高中低組合，確保接頭率為33.3%,隨高度的增加及筒壁直徑變小調(diào)整鋼筋直徑和間距，并對(duì)原設(shè)計(jì)每層鋼筋進(jìn)行了代換計(jì)算，經(jīng)設(shè)計(jì)單位認(rèn)可并在#2塔筒壁施工中予以實(shí)施。從#1、#2塔施工對(duì)比實(shí)踐中證明，鋼筋排布變更后冷卻塔傳統(tǒng)排布方式帶來的2個(gè)問題完全解決，鋼筋的施工達(dá)到了較高的內(nèi)在質(zhì)量，受到各方專家的一致好評(píng)。關(guān)于冷卻塔子午向鋼筋的設(shè)計(jì)與施工排布分析一文被河北省電機(jī)工程學(xué)會(huì)評(píng)為1998至1999年度優(yōu)秀論文二等獎(jiǎng)。

21、相同內(nèi)容題為冷卻塔子午向鋼筋排布的新設(shè)計(jì)與施工被電力建設(shè)2000年第10期刊載。5.5.2 模板工程為了提高冷卻塔筒身外表的觀感質(zhì)量，在工程施工前，我們大膽提出了把傳統(tǒng)使用的1.3m×0.5m模板改為1.3m×1.0m大模板的設(shè)想。這樣模板接縫數(shù)量減少一半，有效提高筒壁表面觀感質(zhì)量，同時(shí)參考兄弟單位施工經(jīng)驗(yàn)，改變以往上下模板連接僅僅采用簡(jiǎn)單承插的方式，改為上下模板用普通"U"形卡連接，防止其移動(dòng)，解決了舊的連接方式上層模板漂浮、接縫處漏漿且接縫處平整度差的問題。經(jīng)過認(rèn)真調(diào)研和探討，這個(gè)方案得以實(shí)施，現(xiàn)在邯峰冷卻塔的筒身接縫平整、質(zhì)量及光潔度都達(dá)到了很高的

22、工藝質(zhì)量。5.5.3 混凝土工程筒壁混凝土采用折臂塔機(jī)吊吊斗方式，從一點(diǎn)開始背向澆筑，最后交圈。節(jié)間施工縫采用留置止水槽的方法，根據(jù)混凝土截面的不同而采用2道100×100mm或2道50×100mm或1道50×100mm三種形式（100mm為深度）。本工程采用的ZTQ240型折臂吊由保定電力修造廠制造，平臂時(shí)最大起升高度為134.25m，最大起重量為8.0t，折臂至75。角時(shí)起升高度為162.25m，最大起重量為3.5t。折臂吊的澆筑的施工速度最快時(shí)為10m3/h，每節(jié)平均速度最快時(shí)為8.2m3/h（第45節(jié)以下），一般澆筑速度在5-6m3/h，相比井架施工的澆筑速度慢。本工程采用的SCQ60型上人電梯為中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑機(jī)械化研究所的產(chǎn)品，它能依附于筒壁外壁上下，載重量為600kg,每次準(zhǔn)乘8人。運(yùn)行速度在#1塔使用時(shí)為28米/分鐘，在拆支模人員上下高峰期明顯感覺太慢，所以在#