漳山煙囪鋼內(nèi)筒氣頂?shù)寡b施工工藝闡述

李曉冬 韓奇華 楊滿福

1 概述

漳山發(fā)電有限責(zé)任公司2×600 MW擴(kuò)建工程的煙囪是一座筒中筒煙囪。它是由一個(gè)扁圓形鋼筋混凝土外筒作為防護(hù)筒，其截面尺寸為長(zhǎng)19 000 mm，寬為12 500 mm，高161．8 m，上下相同，呈直筒形?；炷镣矁?nèi)設(shè)有兩個(gè)等直徑為6 608 mm的鋼筒作為排煙筒，高為170 m，鋼內(nèi)筒材質(zhì)為JNS耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼板，鋼內(nèi)筒高于混凝土外筒8．2 m。

施工中采用氣壓頂升倒裝施工工藝，即先組裝適當(dāng)高度的鋼內(nèi)筒頂段，并加上密封頭、內(nèi)底座、橡膠密封胎等構(gòu)件，施工中給筒體內(nèi)充入壓縮空氣，以壓縮空氣為動(dòng)力，將組裝過(guò)程中的鋼內(nèi)筒自身化為頂升工具，在筒體上升過(guò)程中逐步接高筒體并補(bǔ)充壓縮空氣使筒體逐步上升，取得了安全又經(jīng)濟(jì)的效果。

2 氣壓頂升裝置的組裝

2． 1 頂部提升支承梁的安裝方法

支承梁設(shè)置在煙囪1號(hào)，2號(hào)鋼內(nèi)筒的中心軸線上，跨度為14 m，由自己設(shè)計(jì)的桁架作為支承橫梁(見(jiàn)圖1);支承梁比第五層混凝土平臺(tái)高出約2．5 m;支承梁上設(shè)置兩個(gè)定滑輪。地面布置一臺(tái)10 t卷?yè)P(yáng)機(jī)，鋼絲繩直徑為32．5 mm，鋼絲繩端頭經(jīng)過(guò)兩個(gè)定滑輪及一個(gè)動(dòng)滑輪后固定在支承橫梁上。

圖1 桁架梁布置圖

支承梁的安裝方法及步驟是:1)先用施工電梯將桁架的材料分別運(yùn)輸至煙囪頂部平臺(tái)上并組對(duì)拼焊;在平臺(tái)上搭設(shè)腳手架，并在架子上部掛倒鏈將桁架提升、就位并焊接;2)在平臺(tái)上將支承橫梁制作成通長(zhǎng)整體并移到起吊位置正下方，在其兩端頭處搭設(shè)腳手架，并在架子上部掛倒鏈(2個(gè)3 t的手拉葫蘆)將其提升、就位并焊接;3)支承梁安裝完畢后，最后穿10 t卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩及動(dòng)滑輪組。

2． 2 內(nèi)底座及密封頭吊裝

預(yù)先在煙囪混凝土筒壁內(nèi)側(cè)靠近煙道口正對(duì)位置搭設(shè)施工腳手架。架頂標(biāo)高與煙道口下口標(biāo)高一致，在架頂滿鋪腳手板，從而形成一個(gè)吊裝過(guò)渡平臺(tái)。吊裝方法是:TG-500E型汽車吊站位于混凝土煙囪筒壁外正對(duì)煙道口處，將構(gòu)件吊起從煙道口處送入，并平放在用腳手架管搭設(shè)的吊裝過(guò)渡平臺(tái)上。用50 t吊車和從煙囪頂部下來(lái)的10 t卷?yè)P(yáng)機(jī)吊鉤采取雙機(jī)抬吊方式，將構(gòu)件垂直吊離平臺(tái)頂面，水平平移至安裝位置正上方，再緩慢落吊鉤，將構(gòu)件吊裝到位。

2． 3 安裝氣壓管路系統(tǒng)

按照《氣壓頂升供氣管路系統(tǒng)流程圖》安裝地面的組焊平臺(tái)，頂升操作儀表控制柜及氣壓頂升供氣管道、閥門(mén)、儀表等。

2． 4 組裝環(huán)形軌道

環(huán)形軌道的作用是:用于在煙囪內(nèi)吊運(yùn)鋼內(nèi)筒的筒體鋼板及加固圈等。將環(huán)形單軌吊的軌道及立柱預(yù)先在加工場(chǎng)內(nèi)下料制作、卷制成型，分段運(yùn)至組裝現(xiàn)場(chǎng)。

安裝步驟是:1)安裝立柱;2)吊裝環(huán)形軌道;3)安裝倒鏈。

2． 5 通風(fēng)排煙系統(tǒng)

作用是:排除鋼內(nèi)筒與內(nèi)底座之間焊接過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣，防止焊接人員發(fā)生錳中毒。在靠近地面混凝土煙囪外筒壁的窗洞口安裝一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，在地下溝道內(nèi)布置一條通風(fēng)管道，一頭與軸流風(fēng)機(jī)相連，另一頭通進(jìn)鋼內(nèi)筒與內(nèi)底座之間，繞內(nèi)底座外圈布置兩個(gè)抽風(fēng)口。通過(guò)軸流風(fēng)機(jī)將密閉空間內(nèi)產(chǎn)生的焊接煙氣抽排出去，使新鮮空氣補(bǔ)充進(jìn)來(lái)。

2． 6糾偏止晃裝置

頂升過(guò)程中，筒體因重心偏上，頭重腳輕，會(huì)發(fā)生豎向垂直度偏斜，筒體的安全穩(wěn)定性存在問(wèn)題。施工中解決辦法是:1)在前期的頂升階段，即筒體頂部高度低于第一層平臺(tái)(標(biāo)高25 m層)之前，為防止筒體頂升過(guò)程中豎向垂直度發(fā)生偏斜，我們?cè)谕搀w密封頭頂部與第一層平臺(tái)之間，按對(duì)角方向斜拉布置四個(gè)倒鏈。頂升過(guò)程中一旦發(fā)生傾斜可通過(guò)收拉對(duì)應(yīng)方向的倒鏈從而將筒體垂直度校正過(guò)來(lái)。2)當(dāng)筒體上部頂升高度超過(guò)各層鋼平臺(tái)時(shí)，在鋼平臺(tái)上靠近筒體外壁均勻設(shè)置八個(gè)止晃頂輪，頂輪緊貼筒體外壁隨筒體頂升滾動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)頂輪后部的螺栓絲桿來(lái)調(diào)節(jié)頂輪的前后伸縮，從而實(shí)現(xiàn)校正或限制筒體頂升過(guò)程中出現(xiàn)的傾斜。

3 鋼內(nèi)筒安裝

3． 1 鋼內(nèi)筒頂升施工(標(biāo)高0 m～170 m)

1)打開(kāi)通向煙囪鋼內(nèi)筒氣室的進(jìn)氣閥，在氣室的壓力達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)，開(kāi)啟10 t卷?yè)P(yáng)機(jī)在頂端牽引，使筒段徐徐上升，同時(shí)不斷向氣室內(nèi)補(bǔ)氣。

2)當(dāng)筒體頂端段頂升高度超過(guò)待續(xù)節(jié)筒體鋼板上邊沿30 mm～100 mm時(shí)，關(guān)閉卷?yè)P(yáng)機(jī)和進(jìn)氣閥，保持筒體內(nèi)氣室壓力穩(wěn)定不變，使已頂升起的筒體高度穩(wěn)定不動(dòng)。

3)利用環(huán)形軌道上的3 t葫蘆將待續(xù)筒體的三塊弧形鋼板吊運(yùn)至預(yù)定位置，將其三條豎向焊縫對(duì)接點(diǎn)焊拼對(duì)成一節(jié)圓柱形筒體，將三條豎向?qū)雍缚p焊接。

4)該節(jié)筒體三條豎向焊縫焊接完畢后，用撬杠下壓抬升法或倒鏈提升法將組對(duì)好的下段筒體頂起，使它與上方煙囪鋼內(nèi)筒下環(huán)口對(duì)接點(diǎn)焊，最后將對(duì)接的水平環(huán)向焊縫焊接。

重復(fù)以上1)～4)的施工步驟，使第2個(gè)后續(xù)筒節(jié)接上，頂端段由上而下又接上一節(jié)，照此逐步接長(zhǎng)并不斷向上頂升筒體。

3． 2 底座安裝

預(yù)先在煙囪混凝土筒壁內(nèi)側(cè)靠近煙道口正對(duì)位置搭設(shè)施工腳手架。架頂標(biāo)高與煙道口下口標(biāo)高一致，在架頂滿鋪腳手板，從而形成一個(gè)吊裝過(guò)渡平臺(tái)。吊裝方法是:TG-500E型汽車吊站位于混凝土煙囪筒壁外正對(duì)煙道口處，將構(gòu)件吊起從煙道口處送入，并平放在用腳手架管搭設(shè)的吊裝過(guò)渡平臺(tái)上。用50 t吊車和從煙囪頂部下來(lái)的10 t卷?yè)P(yáng)機(jī)吊鉤采取雙機(jī)抬吊方式，將構(gòu)件垂直吊離平臺(tái)頂面，水平平移至安裝位置正上方，再緩慢落吊鉤，將構(gòu)件吊裝到位。

3． 3 氣頂裝置拆除

頂升供氣管路系統(tǒng)拆除。拆除前先打開(kāi)頂升供氣管路系統(tǒng)上的排氣閥進(jìn)行放氣減壓，待筒體內(nèi)部的氣壓降到與外界空氣氣壓相同時(shí)，再進(jìn)行切割拆除。

密封頭拆除。將密封頭部分從標(biāo)高170 m處沿筒體水平環(huán)向焊縫位置用氧—乙炔火焰割炬切割開(kāi);分成若干個(gè)重量小于500 kg的小塊然后用倒鏈運(yùn)至頂層平臺(tái)，再利用平臺(tái)上的卷?yè)P(yáng)機(jī)滑輪組吊鉤將密封頭碎片吊放至零米地面。

內(nèi)底座拆除。頂升結(jié)束后，靠地面處在鋼內(nèi)筒筒身上切割3 m×3 m的洞口作為出料口(注:切割前，沿待開(kāi)洞口四周焊加固板，將洞口筒身加強(qiáng)處理)。將內(nèi)底座沿水平環(huán)向和豎向切割，將其分成四塊，用倒鏈或卷?yè)P(yáng)機(jī)將其依次從出料口拖出。

4 鋼內(nèi)筒焊接

筒體鋼板焊縫拼對(duì)要求:為了保證筒體鋼板環(huán)向、豎向焊縫都能熔透焊，筒體的對(duì)口(環(huán)焊縫、立焊縫)間隙必須控制在2 mm～3 mm，板邊對(duì)口錯(cuò)邊量不得大于1 mm，鋼板坡口鈍邊尺寸控制在1 mm～2 mm。

焊條選用:1)對(duì)于鋼內(nèi)筒的材質(zhì)為耐硫酸露點(diǎn)腐蝕的JNS鋼板，焊接時(shí)選用J427CrCu焊條;2)不銹鋼鋼板的焊接和不銹鋼鋼板與JNS鋼板的焊接選用A312焊條;不銹鋼鋼板與JNS鋼板焊接時(shí)先在JNS鋼板的坡口上用A312焊條堆焊一層，然后再進(jìn)行焊接;3)鋼內(nèi)筒加固圈的焊接采用J427CrCu焊條。

5 筒體外壁加固圈安裝

鋼內(nèi)筒外側(cè)筒壁上的加固圈安裝，分兩類:

1)頂升起初前10 m高的筒體段外壁上的加固圈，前期頂升時(shí)暫不安裝，留待筒首頂升高度超過(guò)煙囪第五層鋼平臺(tái)后，由施工人員站在第五層鋼平臺(tái)上，隨上部筒體的頂升逐個(gè)進(jìn)行同步安裝并焊接。

2)位于標(biāo)高160 m(即第五層平臺(tái))以下筒體上的加固圈，由施工人員在零米地面隨筒體頂升進(jìn)行同步安裝。注意:每個(gè)加固圈，在地面安裝時(shí)，先臨時(shí)點(diǎn)焊加固牢靠，待加固圈隨筒體頂升距地面高度超過(guò)環(huán)形單軌道頂部平臺(tái)(標(biāo)高8 m)后，由電焊工站在環(huán)形軌道頂部的環(huán)形操作平臺(tái)上進(jìn)行焊接(目的是:避免加固圈處的筒體焊接收縮變形對(duì)密封圈處形成較大阻力，不利于筒體的頂升)。

6 煙道口加固及切割拆除

在鋼內(nèi)筒外側(cè)靠煙道口豎向兩側(cè)邊沿搭設(shè)施工腳手架。架頂標(biāo)高為22 m，施工人員站在架子上作業(yè)。1)安裝煙道口兩側(cè)豎向洞口加勁立柱及角鋼法蘭進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng);2)煙道洞口四周加固完畢，即可按尺寸劃線，將煙道口筒壁鋼板切割開(kāi);3)用50 t汽車吊站位在混凝土煙囪外，正對(duì)煙道口處，從煙道口將其吊出。

7 結(jié)語(yǔ)

1)氣壓頂升倒裝施工工藝適用于自承重式鋼內(nèi)筒的施工;2)該工藝的技術(shù)關(guān)鍵在于解決好密封胎的氣密性;3)鋼內(nèi)筒的氣壓頂升速度快，一般頂升一節(jié)筒體(高H=2 m)需5 min～10 min;但鋼內(nèi)筒整體施工進(jìn)度主要取決于現(xiàn)場(chǎng)筒體組對(duì)焊接的快慢，正常速度為1 d 2節(jié)(4 m/d)或2 d 3節(jié)(3 m/d);4)氣壓頂升施工工藝技術(shù)上安全可靠，施工工期短，減少高空作業(yè)，節(jié)約安裝施工場(chǎng)地，不足之處是對(duì)于不同直徑的煙囪鋼內(nèi)筒來(lái)說(shuō)，頂升裝置(密封頭、內(nèi)底座、密封胎)的通用性差，安裝措施費(fèi)用較高，約為工程費(fèi)用的8%。

［1］ 李維旺，楊滿福．玻璃鋼(FRP)煙囪內(nèi)筒施工工藝探討［J］．山西建筑，2010，36(27):144-145．