烟囱筒壁冬季施工的可行措施

烟囱筒壁冬季施工的可行措施

曲江鹏

中能建西北城市建设有限公司陕西西安710065

摘要：烟囱属于高耸构筑物，是火力发电厂必不可少的一个重要构筑物，是电厂标志性建筑物，与主厂房、空冷岛（冷却塔）并称为电厂三大主体结构，其工期为重要里程碑节点，受业主、监理高度关注。目前钢筋混凝土烟囱普遍采用电动提模施工工艺，体系自重较大造成对混凝土早期强度要求较高，而冬季期间混凝土强度增长缓慢，本文主要从电动提模系统本身及混凝土浇筑养护两个大的方面采取措施，以克服冬季气候的不利影响，达到烟囱筒壁每天一节、2天三节甚至3天五节的施工节奏。

关键词：烟囱、电动提模、电热毯、混凝土强度、外加剂

1前言

山西永济电厂位于山西省西南部的永济市，东与运城市接壤，西隔黄河与陕西省大荔县相望，南与芮城、北同临猗县交界。根据当地气象部门报告11月中旬进入冬季，气温大幅度降低，多年冬季平均气温2.4℃，极端最低气温-15.3℃，冬季主导风向为WSW，多年冬季平均风速2.6m/s。

山西永济“上大压小”热电联产工程烟囱设计高度为205m，砼采用C35。烟囱筒壁施工采用电动提模施工工艺，模板用三层P3015定型钢模板，共需翻模137次。

2烟囱筒壁冬季施工情况、原则

永济项目烟囱高度205m、共137节，业主要求12月31日前完成烟囱筒壁结构施工。11月20日进入冬季施工前，烟囱施工至120m（80节），剩85m（57节）如何在保证安全和质量的前提下，40天内完成57节筒壁施工，成为摆在项目部必须克服的难关。

烟囱冬季施工措施原则：确保安全和工程质量；做到筒身施工连续进行；因时因地因工程项目制宜，既要技术上可靠，又要求经济上合理；减少能源消耗；力求施工方法简单可靠，施工速度快，达到缩短工期降低成本的目的。

3烟囱筒壁冬季施工技术措施

在现场“人材机”满足施工进度需求后，着重考虑3点：确定电动提模系统对烟囱筒壁混凝土强度的最低要求；通过对电动提模系统的优化以减小其对筒壁混凝土强度要求；如何在冬季采取简便经济可行适用的措施最大限度提高混凝土早期强度。

3.1确定电动提模系统所需的烟囱筒壁最低砼强度

计算烟囱整个电动提模系统重量，确定每个剪力环下砼所承受的压力。

烟囱在115m以上为直筒，烟囱整个提升平台荷载几乎不变。

烟囱电动提模系统图

3.1.1恒荷载

中心鼓圈：3.215t

一道钢圈总重（半径4.0m）：0.36t

辐射梁6.8m：单根重量0.423t；18根合计：7.62t

平台铺60mm厚脚手板：π*（5.42-2.52）*0.06=4.32m3，重量：3.03t

斜拉索（最后一道、双股）总重：0.24t。

内吊架自重：每跨0.1t，18跨合计：1.8t，

内吊架铺板（三层）：3*0.3*4*0.06*2*18=7.78m3，重量：5.446t

内外架堆放钢模板（一层筒壁）：2*π*5.4&pide;0.3≈114*2=228块，钢模板每块17.2kg，合计：3.92t。

门架重量：单品重1.0t，共18榀，共计18.0t

恒荷载小计：3.215+0.36+7.62+3.03+0.24+1.8+5.446+3.92+18.0=43.63t

3.1.2活荷载

操作平台上活荷载按25kg/m2计算。

提升平台上活荷载：π*（5.42-2.52）*25=1.80t

内吊架活荷载：3*0.3*4*2*18*25=3.24t

活荷载小计：1.80+3.24=5.04t

3.1.3总重量

合计为：43.631+5.04=48.67t

3.1.4剪力环受力面积

剪力环端部直径38mm、根部直径42mm，长度80mm；

每个剪力环下部面积为：1/2*π*40*80=5024mm2

3.1.5筒壁砼强度确定

外门架主要悬挂在提升平台以下第二节轨道模板上，所以受力层为提升平台以下第二节和第三节。烟囱筒壁一圈共18块轨道模板，每个轨道上安装2个剪力环。

σ=48.67*1000*9.8/（5024*2*2*18）=1.32MPa。

根据《烟囱工程施工及验收规范》GB50078—2008中6.1.5条要求安全系数取1.4

所以σ*1.4=1.32*1.4=1.848MPa

3.2电动提模系统改进优化措施

3.2.1减小电动提模系统总重量。

涉及电动提模体系的零构件不可更改，主要从平台上活荷载上降低，如每次平台上只均匀堆放1节筒壁钢筋、临时施工机具用完后立即由电梯倒运至地面、多出钢模及料具及时清运等。

3.2.2加粗加长剪力环。

电动提模系统的荷载通过剪力环传递给筒壁，加大剪力环的受力面积可以有效降低对筒壁砼强度的要求。注意：a剪力环加工周期长，应提前考虑；b加长剪力环要结合筒壁厚度；c剪力环与轨道模板配套使用，加粗剪力环时应将轨道模板做相应扩孔处理。

3.2.3在剪力环底部垫钢板。

若处于正施工期间更换轨道模板及剪力环无法实现，可以采取在剪力环底部增加钢板来达到增大剪力环受力面积、减小电动提模系统对筒壁砼强度要求。

3.3提高筒壁砼早期强度措施

3.3.1调整混凝土配合比，将水泥由原来使用的矿渣水泥改为普通硅酸盐水泥，外加剂改为有防冻早强减水作用的外加剂。

3.3.2提高设计混凝土标号，与设计院沟通协商将筒壁砼由原设计C35改为C40。

3.3.3更改砼浇筑方式，由原来泵送更改为电梯结合溜槽浇筑。从而降低混凝土塌落度、降低水灰比，提高砼早期强度。

3.3.4提高砼入模温度。

混凝土拌合采用60℃左右热水，并延长搅拌时间1-2分钟；砼运输罐车采用棉被包裹；严格控制砼浇筑时间在5小时左右，尽量减少砼热量损失，满足入模温度不小于5℃。

注意：投料时先加砂石，待其与水搅拌均匀后再加水泥，以保证水泥不直接与高温水（60℃左右）接触，确保拌和物质量。

3.3.5筒壁孔洞封堵。

由于烟囱结构的特殊性，其筒壁上预留孔洞会产生抽风现象，对上部筒壁施工造成不利影响。要求冬季施工期间对筒壁上所有预留孔洞进行封堵处理。

3.3.6电热毯加热保温养护。

筒壁混凝土入模后，为了满足电动提模系统对混凝土早期强度要求高、增长强度时间短的要求，在冬季采取内外3节钢模外敷设定制的1.8m×1.5m阻燃电热毯。

注意：加强防触电及防火管理。因操作面小、用电设施多，故现场派专职电工及专职安全管理人员，在作业前及作业过程中进行监督、检查及时更换用电设备、消缺用电线路中存在的问题。

表1

4冬季施工效果

4.1采取悬挂特制电热毯后砼的养护温度对比

通过每天对烟囱施工平台测温记录，对每月温度平均计算，在大气温度为0℃左右时，电热毯内部温度为7℃左右，可有效提升砼养护温度10℃左右。温度曲线具体见下图表：

4.2烟囱筒壁混凝土强度记录

通过对每节筒壁砼预留同条件试块，养护6小时、12小时等不同时间段后试压，根据试块强度确定烟囱提升系统时间；项目部安排专人做统计，经过技术人员、施工队负责人、试验室人员共同签字确认强度，达到以上计算强度方可提升，否则，延迟提升时间。

具体试压强度有专人负责填写表格，主要统计数据如下表所示：

表2

4.3工期效果

11月份完成烟囱筒壁46节（51节—96节），12月份29天完成烟囱筒壁41节（97节—137节）。

5冬季施工措施费用

（1）电热毯购置费：120*195=23400元

（2）电热毯悬挂工人工资：2*30*150=9000元

（3）加热水、增加早强减水外加剂、提高标号混凝土：1200*30=36000元

合计：23400+9000+36000=6.84万元。

6结论

烟囱冬季施工通过制定可行措施，也可实现筒壁1天1节甚至2天3节的施工节奏。但冬季施工费用投入较大，应根据项目自身情况，对比经济效益，决定是否采取。

参考文献：

[1]中国冶金建设协会.烟囱工程施工及验收规范.北京.中国计划出版社.2008

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑工程冬季施工规程.北京.中国建筑工业出版社.2011

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.普通混凝土配合比设计规程.北京.中国建筑工业出版社.2011

[4]同类型烟囱冬季施工措施