大型冷却塔施工方案的改进与探讨

近期已施工完的冷却塔中，针对冷却塔环基大体积砼易出现裂缝等质量问题，采用相应的措施预防裂缝等质量问题的发生。在人字柱、通风筒、淋水件预制等项目施工中，对原有的施工方案及工艺进行了大胆的创新和改进取得了预期效果，得到同行们的认可，其中部分施工方案已被兄弟单位采纳。
　　
随着国民经济的发展及科学技术的不断进步，我国火电机组已由80年代的以300MW机组为主发展到目前的以600MW为主机组。与之配套的冷却系统即冷却塔淋水面积也随之增至7000～9000m2。如何采用最佳的施工方案，施工出质量好、工期短、成本低、安全好的冷却塔是每个施工企业追求的目标。结合本人连续几个大塔的施工实际，总结一下自己对施工方案的改进和几点新的思考供同行们参考。
　　一.预防环基砼（包括池壁）裂缝的有效措施
　　众所周知冷却塔环基为大体积砼，因其体积厚大、圆周较长，砼一次浇灌成型容易产生温度裂缝等质量问题。为了有效的预防，根据《电力建设施工及验收技术规范》（建筑工程篇）SDJ 69－87要求，环基按设计采取分段跳仓施工，并采取了常规的从配制砼原材选用上、从配合比的设计上下功夫。但相当数量的工程实例证明，依上述方法施工并未全部圆满地解决问题，仍然还存在裂缝时有产生，且施工周期长相邻段钢筋在外暴露时间长不易防护等各种弊病。为此，在德电三期9200m2冷却塔施工中，以我们多年经验的总结探讨，经与设计单位认真研究协商在原有设计的基础上进行改进，进一步采取了如下措施：
　　1. 对砼配合比再次试验调整
　　在砼配合比试配过程中，加入了足够量的粉煤灰，其目的减少水泥用量，降低水化热和砼的绝热温升。加入适宜浇灌时环境温度的外加剂，其目的是减少用水量，增加砼和易性。
　　2. 在原跳仓施工段的基础上重新划分浇灌段的长度，并设后浇带
　　采用在相邻段之间留设后浇带的施工方法，分段施工长度控制在30m以内。后浇带长度为2m，并保证在相邻段砼浇灌后21天以上实施后浇，其目的：一是尽量保证砼的连续浇灌，加快环基总体施工进度；二是确保先浇段在三周的养护期间尽量自由释放内应力；其三，保证后浇带即可释放应力，又有利于施工缝的严密。
　　3. 强化施工缝处理
　　在相邻段上部留设橡胶止水带，后浇带两侧模板采用砖模，在后浇带砼中参微量膨胀剂以补偿砼内部的收缩防止出现裂缝，使其与相邻段砼得以很好的结合。经过改进，相邻段砼浇灌得以连续进行，浇灌后集中进行养护，有效的缩短了施工日期，拆模后下道工序可连续进行。
　　4. 强化上表面的抹压
　　砼浇灌后，上表面灰浆较厚，宜采取在砼初凝前铺撒干净的碎石，用木抹子将石子拍入砼内搓平、压实，最后一遍用铁抹子收光，以防止砼表面产生裂缝。
　　5. 强化测温和养护工作
　　砼浇灌后应及时进行测温，宜选用便携式建筑电子测温仪，砼浇灌前埋设测温导线，测温工作自砼浇灌后立即跟踪进行连续测量，24h内每2h测一次，以后每4h测上次，10d～28d每6h测一次，随时掌握砼各部位的温度变化，及时采取相应措施，保证砼内外温差不超过25℃。砼浇灌后及时覆盖薄塑料布、岩棉被，保温保湿加以养护。
　　二.人字柱施工方案的选择
　　目前，国内施工企业在施工人字柱时普遍采用两种施工方案：一种为现浇；另一种为预制吊装。人字柱采用现浇：柱模板一般根据其外形几何尺寸加工制作专用定型组合钢模板。优点：相对总成本较低。缺点：排架搭设工作量大，高空作业量大；控制砼浇灌质量的工序较复杂并容易出现质量问题；外观工艺质量不美观，工期较长。
　　人字柱采用预制吊装的施工方案：柱模板采用大型专用钢模板，底模一般制作22件，上模为5－10件（人字柱按44对考虑）。单支柱预制可按排在淋水构件预制场内，利用场地内的大型龙门吊（20t以上）进行模板组装、柱钢筋安装（将其绑扎成型）、砼浇灌、构件倒运等。单支柱吊装可采用双机抬吊，由主吊机械单机吊装就位，主吊机械选用60t履带吊或90t车吊可满足要求，辅助吊车选用25t汽车吊即可。人字柱采用预制吊装与现浇相比具有以下优点：
　　① 提前预制,不占用总工期、吊装工期短，为风筒施工赢得时机；
　　② 模具节约、成本降低；
　　③ 有效地解决了现浇弊病，确保了内外工艺质量；
　　④ 减少脚手架数量和占用周期。
　　三.提高通风筒施工的安全、速度与外观工艺
　　1. 附着式三角架部件的改进
　　附着式三角架的工作原理：三角架和模板通过对销螺栓附着在已成型的砼筒壁上，以此做为操作平台的承力点，进行其上一层的模板、三角架安装和砼浇灌等。三角架和模板一般选用三层，每层高度为1.3米，在施工过程中，三层三角架、模板循环交替，周而复始，直至完成整个筒壁施工。优点：设备简单、操作方便、安全可靠；外观工艺质量好，较易地保证筒壁的几何尺寸，易防止裂缝和局部缺陷的产生。
　　在以往的施工过程中发现，每组三角架之间的环向连杆、每层之间的上下连杆采用螺栓连接后仍有微量的晃动，不利于各层三角架的整体稳定和力的传递。在德电三期冷却塔施工前，我们对三角架进行了重新改进，即在原有三角架水平杆上焊接Φ48×3.5mm短脚手管，搭接长度为50mm，外露200mm；环向连杆改用脚手管、扣件连接；每层之间的上下连杆也改为脚手管、扣件连接。改进后解决了上述微量晃动的现象，提高了三角架的整体稳定，使力矩传递更趋于合理，同时也节省了制作专用部件的费用，达到了预期效果。
　　2. 多种机械结合互补
　　在我国60～80年代末期，各施工单位普遍采用自己设计的金属竖井架作为筒壁施工的垂直运输机械，它通过专用水平吊桥与附着式三角架上层操作平台相连接，其制作和安装工艺均很复杂、施工速度比较慢，并且在使用过程中施工人员的劳动强度较大。90年代，随着国产大型塔式起重机的问世和大容量机组大塔的出出，金属竖井架在逐步转变为辅助运输机械，各施工企业普遍采用大型自升塔式起重机（折臂吊）作为垂直运输机械，它具有组装速度快、起重量大（3.5t包括吊钩）、覆盖面积大，加快了垂直运输速度并极大减轻了施工人员的劳动强度，施工人员上下使用在筒壁外侧配置曲线电梯。
　　在德电三期9200m2 大型冷却塔施工中，考虑到筒壁每板砼量较大，采用一台自升塔式起重机进行砼浇灌时间较长，无法满足工期要求。为此引入直线人货两用电梯布置在塔内，即可载人又可载运砼加快了工序交接和砼浇灌速度，确保了施工总工期。通过自升式塔式起重机和直线人货两用电梯相结合的实践，取得了成功的尝试。本人认为此种施工方案定将成为今后大塔施工机械配备的主流之一。
　　四.淋水件模板的改进
　　在以往施工中，梁、柱模板普遍采用普通组合钢模板，模板组装、加固、拆除所需工时较长，构件的工艺质量不易保证。为此，在德电三期冷却塔预制件施工中，根据构件的几何尺寸设计出新颖的专用大型钢模板，由专业模板制造厂家进行加工制作，施工中充分利用龙门吊进行模板组装、拆除，简化了模板组装工序，加快施工速度，极大地改善了构件整体外观工艺质量，真正地实现了利用龙门吊车配合组装模板，工业化生产在施工现场预制钢筋砼构件。
　　五.探讨
　　1. 筒壁施工采用电动提模系统的施工方案与附着式三角架相比，它具有操作平台和安全防护设施随滑道同时提升，更加稳定、安全，施工人员的劳动强度大幅度降低。但目前电动提模系统还存在很多缺陷，本人认为随着科技的不断进步和施工技术水平的不断提高，应对电动提模系统进一步改进与完善，借鉴烟筒电动提模系统的成功经验，对以下内容进行改进：
　　① 由现在的一层模板改为2－3层，以充分利用砼的强度；
　　② 电气控制系统改为整体同时提升；
　　③ 应对现有模板体系做改进以进一步提高风筒砼外观工艺质量。
　　通过对它的改进必将替代传统的附着式三角架成为今后施工的主流。
　　2. 对现有的自升塔式起重机进行技术改造，将砼输送泵管安装在其上，下部配置一座砼输送泵，平臂处于三角架操作平台之间配置软管，这样可极大加快砼浇灌速度减轻施工人员的劳动强度。　引言
　　随着国民经济的发展及科学技术的不断进步，我国火电机组已由80年代的以300MW机组为主发展到目前的以600MW为主机组。与之配套的冷却系统即冷却塔淋水面积也随之增至7000～9000m2。如何采用最佳的施工方案，施工出质量好、工期短、成本低、安全好的冷却塔是每个施工企业追求的目标。结合本人连续几个大塔的施工实际，总结一下自己对施工方案的改进和几点新的思考供同行们参考。
　　一.预防环基砼（包括池壁）裂缝的有效措施
　　众所周知冷却塔环基为大体积砼，因其体积厚大、圆周较长，砼一次浇灌成型容易产生温度裂缝等质量问题。为了有效的预防，根据《电力建设施工及验收技术规范》（建筑工程篇）SDJ 69－87要求，环基按设计采取分段跳仓施工，并采取了常规的从配制砼原材选用上、从配合比的设计上下功夫。但相当数量的工程实例证明，依上述方法施工并未全部圆满地解决问题，仍然还存在裂缝时有产生，且施工周期长相邻段钢筋在外暴露时间长不易防护等各种弊病。为此，在德电三期9200m2冷却塔施工中，以我们多年经验的总结探讨，经与设计单位认真研究协商在原有设计的基础上进行改进，进一步采取了如下措施：
　　1. 对砼配合比再次试验调整
　　在砼配合比试配过程中，加入了足够量的粉煤灰，其目的减少水泥用量，降低水化热和砼的绝热温升。加入适宜浇灌时环境温度的外加剂，其目的是减少用水量，增加砼和易性。
　　2. 在原跳仓施工段的基础上重新划分浇灌段的长度，并设后浇带
　　采用在相邻段之间留设后浇带的施工方法，分段施工长度控制在30m以内。后浇带长度为2m，并保证在相邻段砼浇灌后21天以上实施后浇，其目的：一是尽量保证砼的连续浇灌，加快环基总体施工进度；二是确保先浇段在三周的养护期间尽量自由释放内应力；其三，保证后浇带即可释放应力，又有利于施工缝的严密。
　　3. 强化施工缝处理
　　在相邻段上部留设橡胶止水带，后浇带两侧模板采用砖模，在后浇带砼中参微量膨胀剂以补偿砼内部的收缩防止出现裂缝，使其与相邻段砼得以很好的结合。经过改进，相邻段砼浇灌得以连续进行，浇灌后集中进行养护，有效的缩短了施工日期，拆模后下道工序可连续进行。
　　4. 强化上表面的抹压
　　砼浇灌后，上表面灰浆较厚，宜采取在砼初凝前铺撒干净的碎石，用木抹子将石子拍入砼内搓平、压实，最后一遍用铁抹子收光，以防止砼表面产生裂缝。
　　5. 强化测温和养护工作
　　砼浇灌后应及时进行测温，宜选用便携式建筑电子测温仪，砼浇灌前埋设测温导线，测温工作自砼浇灌后立即跟踪进行连续测量，24h内每2h测一次，以后每4h测上次，10d～28d每6h测一次，随时掌握砼各部位的温度变化，及时采取相应措施，保证砼内外温差不超过25℃。砼浇灌后及时覆盖薄塑料布、岩棉被，保温保湿加以养护。
　　二.人字柱施工方案的选择
　　目前，国内施工企业在施工人字柱时普遍采用两种施工方案：一种为现浇；另一种为预制吊装。人字柱采用现浇：柱模板一般根据其外形几何尺寸加工制作专用定型组合钢模板。优点：相对总成本较低。缺点：排架搭设工作量大，高空作业量大；控制砼浇灌质量的工序较复杂并容易出现质量问题；外观工艺质量不美观，工期较长。
　　人字柱采用预制吊装的施工方案：柱模板采用大型专用钢模板，底模一般制作22件，上模为5－10件（人字柱按44对考虑）。单支柱预制可按排在淋水构件预制场内，利用场地内的大型龙门吊（20t以上）进行模板组装、柱钢筋安装（将其绑扎成型）、砼浇灌、构件倒运等。单支柱吊装可采用双机抬吊，由主吊机械单机吊装就位，主吊机械选用60t履带吊或90t车吊可满足要求，辅助吊车选用25t汽车吊即可。人字柱采用预制吊装与现浇相比具有以下优点：
　　① 提前预制,不占用总工期、吊装工期短，为风筒施工赢得时机；
　　② 模具节约、成本降低；
　　③ 有效地解决了现浇弊病，确保了内外工艺质量；
　　④ 减少脚手架数量和占用周期。
　　三.提高通风筒施工的安全、速度与外观工艺
　　1. 附着式三角架部件的改进
　　附着式三角架的工作原理：三角架和模板通过对销螺栓附着在已成型的砼筒壁上，以此做为操作平台的承力点，进行其上一层的模板、三角架安装和砼浇灌等。三角架和模板一般选用三层，每层高度为1.3米，在施工过程中，三层三角架、模板循环交替，周而复始，直至完成整个筒壁施工。优点：设备简单、操作方便、安全可靠；外观工艺质量好，较易地保证筒壁的几何尺寸，易防止裂缝和局部缺陷的产生。
　　在以往的施工过程中发现，每组三角架之间的环向连杆、每层之间的上下连杆采用螺栓连接后仍有微量的晃动，不利于各层三角架的整体稳定和力的传递。在德电三期冷却塔施工前，我们对三角架进行了重新改进，即在原有三角架水平杆上焊接Φ48×3.5mm短脚手管，搭接长度为50mm，外露200mm；环向连杆改用脚手管、扣件连接；每层之间的上下连杆也改为脚手管、扣件连接。改进后解决了上述微量晃动的现象，提高了三角架的整体稳定，使力矩传递更趋于合理，同时也节省了制作专用部件的费用，达到了预期效果。
　　2. 多种机械结合互补
　　在我国60～80年代末期，各施工单位普遍采用自己设计的金属竖井架作为筒壁施工的垂直运输机械，它通过专用水平吊桥与附着式三角架上层操作平台相连接，其制作和安装工艺均很复杂、施工速度比较慢，并且在使用过程中施工人员的劳动强度较大。90年代，随着国产大型塔式起重机的问世和大容量机组大塔的出出，金属竖井架在逐步转变为辅助运输机械，各施工企业普遍采用大型自升塔式起重机（折臂吊）作为垂直运输机械，它具有组装速度快、起重量大（3.5t包括吊钩）、覆盖面积大，加快了垂直运输速度并极大减轻了施工人员的劳动强度，施工人员上下使用在筒壁外侧配置曲线电梯。
　　在德电三期9200m2 大型冷却塔施工中，考虑到筒壁每板砼量较大，采用一台自升塔式起重机进行砼浇灌时间较长，无法满足工期要求。为此引入直线人货两用电梯布置在塔内，即可载人又可载运砼加快了工序交接和砼浇灌速度，确保了施工总工期。通过自升式塔式起重机和直线人货两用电梯相结合的实践，取得了成功的尝试。本人认为此种施工方案定将成为今后大塔施工机械配备的主流之一。
　　四.淋水件模板的改进
　　在以往施工中，梁、柱模板普遍采用普通组合钢模板，模板组装、加固、拆除所需工时较长，构件的工艺质量不易保证。为此，在德电三期冷却塔预制件施工中，根据构件的几何尺寸设计出新颖的专用大型钢模板，由专业模板制造厂家进行加工制作，施工中充分利用龙门吊进行模板组装、拆除，简化了模板组装工序，加快施工速度，极大地改善了构件整体外观工艺质量，真正地实现了利用龙门吊车配合组装模板，工业化生产在施工现场预制钢筋砼构件。
　　五.探讨
　　1. 筒壁施工采用电动提模系统的施工方案与附着式三角架相比，它具有操作平台和安全防护设施随滑道同时提升，更加稳定、安全，施工人员的劳动强度大幅度降低。但目前电动提模系统还存在很多缺陷，本人认为随着科技的不断进步和施工技术水平的不断提高，应对电动提模系统进一步改进与完善，借鉴烟筒电动提模系统的成功经验，对以下内容进行改进：
　　① 由现在的一层模板改为2－3层，以充分利用砼的强度；
　　② 电气控制系统改为整体同时提升；
　　③ 应对现有模板体系做改进以进一步提高风筒砼外观工艺质量。
　　通过对它的改进必将替代传统的附着式三角架成为今后施工的主流。
　　2. 对现有的自升塔式起重机进行技术改造，将砼输送泵管安装在其上，下部配置一座砼输送泵，平臂处于三角架操作平台之间配置软管，这样可极大加快砼浇灌速度减轻施工人员的劳动强度。