隨著環(huán)保法規(guī)越來越嚴(yán)格，特別是對火力發(fā)電廠所排的煙氣要求提高，最近幾年火力發(fā)電廠為了環(huán)保達(dá)標(biāo)，大部分采用濕法煙氣脫硫的方式。這種方式對排煙筒的防腐要求較高，現(xiàn)階段大部分煙囪內(nèi)筒的設(shè)計采用了鋼內(nèi)筒，使得液壓提升裝置在煙囪鋼內(nèi)筒的施工中有了廣泛的應(yīng)用。
鋼內(nèi)筒煙囪的施工在目前主要有充氣頂升法、鋼索提升法和液壓提升法。通過比較，液壓提升法的高空作業(yè)量小，安全系數(shù)高，且混凝土外筒不承受額外載荷，是鋼內(nèi)筒施工的首選方法。在近期完工的一個熱電項目中，兩座煙囪均為鋼筋混凝土外筒內(nèi)套鋼內(nèi)筒的結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)筒為等直徑自立式煙囪，鋼內(nèi)筒高度為150m，直徑4. 1m，混凝土外筒高145m，底部直徑13. 2m。
我們在此鋼內(nèi)筒煙囪的施工采用了自制提升裝置、設(shè)置垂直導(dǎo)向裝置和設(shè)計專用圍板裝置等有針對性的工藝措施，不但保證了安全和質(zhì)量，也大大的降低了工程成本。
1 煙囪主體結(jié)構(gòu)
此項目的鋼筋混凝土內(nèi)套鋼內(nèi)筒煙囪，外筒為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底部直徑13. 2m，頂部直徑7. 3m，高145m；鋼內(nèi)筒直徑4. 1m，高150m，由Q235B 和不銹鋼材料組成，在底部有兩個煙道連接口，鋼內(nèi)筒總重301t，通過底部裙座的地腳螺栓與基礎(chǔ)固定。共計設(shè)置4 層檢修平臺，平臺和爬梯均附著在混凝土外筒的內(nèi)壁上，煙囪主體結(jié)構(gòu)（見圖1）。
2 鋼內(nèi)筒施工工藝流程
施工準(zhǔn)備→基部支撐平臺安裝→提升裝置安裝→圍板裝置安裝→筒壁提升帶板組對→導(dǎo)向裝置安裝→工裝拆除→底部加強(qiáng)柱安裝。
3 提升方案確定
鋼內(nèi)筒煙囪提升方法目前使用的主要有充氣頂升法、鋼索提升法和液壓提升法，這幾種方法各有優(yōu)缺點和使用范圍。針對本工程特點，混凝土外筒設(shè)計未考慮鋼內(nèi)筒的施工載荷，可利用現(xiàn)有的鋼內(nèi)筒底部加強(qiáng)柱來制作提升支架。為減少高空作業(yè)，經(jīng)綜合考慮，采用液壓提升倒裝法施工工藝，能有效降低工裝設(shè)備及措施用料的投入，保證安全和質(zhì)量。
4 施工工藝
4. 1 基部支撐平臺安裝
基部支撐平臺主要是用來支撐鋼內(nèi)筒本體的施工載荷，當(dāng)液壓提升系統(tǒng)卸載時，鋼內(nèi)筒載荷全部由支撐平臺來承擔(dān)。支撐平臺由裙座底板、地腳螺栓、鋼管支撐柱組成，按照設(shè)計先將地腳螺栓和裙座底板安裝就位，裙座底板進(jìn)行找平后，對地腳螺栓孔和底板使用灌漿料灌漿，待強(qiáng)度達(dá)到75%以上時，對稱緊固其中16 條地腳螺栓，將裙座底板與基礎(chǔ)連成整體。在裙座底板上均布16 根無縫鋼管Φ219*8（20# ）制作的支撐柱，柱高0. 5m，鋼柱頂部用20mm 厚鋼板封口，鋼柱底部與裙座底板焊接固定，除預(yù)留出施工通道外，其他鋼柱之間均采用槽鋼[8 相互連接，增加穩(wěn)定性。基部支撐平臺布置(見圖2)。
4. 2 提升裝置安裝
提升裝置由支架底部支撐柱、提升支架及脹圈組成，是完成液壓提升的關(guān)鍵設(shè)備。在鋼煙囪內(nèi)部均布6 個提升支架，利用提升支架上松卡式千斤頂SQD- 160- 100S. F 完成提升。
4. 2. 1 支架底部支撐柱
在鋼內(nèi)筒環(huán)墻基礎(chǔ)到筏板基礎(chǔ)有3. 2m 的高差，為使得提升支架受力點落在筏板基礎(chǔ)上，必須增設(shè)支架底部支柱。為節(jié)約鋼材消耗量，降低工程成本，底部支柱使用鋼內(nèi)筒煙囪內(nèi)的加強(qiáng)柱來代替，鋼內(nèi)筒加強(qiáng)柱為500X500mm 的箱型柱，Q235 鋼板厚度為δ=52mm。底部支撐柱安裝就位后，在支撐柱頂部鋪設(shè)20mm 厚鋼板與支撐柱頂焊接成整體，作為操作平臺。
4. 2. 2 提升支架系統(tǒng)
提升支架系統(tǒng)由6 根提升架連接組成，提升支架均布在鋼內(nèi)筒內(nèi)壁，盡量靠近壁板，以減少支架的彎距。為降低鋼材消耗量，結(jié)合鋼內(nèi)筒加強(qiáng)柱的做法，提升架是由鋼板δ=52mm 和δ=30mm 拼裝組成，中間留有滑道，滑道里裝有托板式托架。提升架上端焊有安裝松卡式液壓千斤頂?shù)闹ёё謨蓪樱蠈友b千斤頂，下層裝下夾頭。提升架中一根直徑為70mm 的提升桿，用于提升托架，從而帶動鋼內(nèi)筒的提升。中央控制臺置于鋼內(nèi)筒中心，由高壓橡膠軟管連接各油缸的上下油孔。提升時千斤頂拉動提升桿，提升桿拉動托架，托架托動脹圈，脹圈帶動鋼內(nèi)筒。為保證提升支架在工作時的穩(wěn)定性，提升支架頂部使用槽鋼[18 成星型連接，提升支架構(gòu)造(見圖3)，提升支架布置(見圖4)。
4. 2. 3 提升脹圈
提升脹圈采用槽鋼[25a，滾壓成型，弧度和鋼內(nèi)筒的內(nèi)壁弧度相同，一根槽鋼正面滾壓，一根槽鋼反面滾壓，然后對扣，焊接成弧度與鋼內(nèi)筒內(nèi)徑弧度相同的箱型截面構(gòu)件。為保證脹圈與筒壁接觸緊密、增強(qiáng)筒節(jié)的剛度和提升的穩(wěn)定性，在脹圈端部開口部位設(shè)置1 臺100t 螺旋千斤頂，利用千斤頂?shù)耐屏κ沟妹浫γ浘o。
4. 3 圍板小車裝置安裝
在混凝土外筒的內(nèi)部安裝鋼內(nèi)筒，施工面狹小，起重機(jī)械無法進(jìn)入內(nèi)部展開作業(yè)，需要設(shè)計一套能在狹小空間圍板作業(yè)的裝置，此裝置由運(yùn)輸小車和圍板機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)土建施工預(yù)留洞口尺寸5. 2×4. 85m，每帶板寬度為2m，運(yùn)輸小車軌道選用18kg/ m 輕型鋼軌，軌道間距1. 5m，由預(yù)留洞口向外延伸12m，運(yùn)輸小車?yán)?t 卷揚(yáng)機(jī)滑輪組作牽引完成小車的進(jìn)出。圍板機(jī)構(gòu)由弧形軌道、軌道支撐架、電動倒鏈組成，弧形軌道環(huán)繞鋼內(nèi)筒外沿，距離鋼內(nèi)筒外壁300mm，軌道選用工字鋼I25，使用兩臺3t 電動倒鏈作為圍板垂直起吊裝置，軌道支架立柱選用Φ219*6 無縫鋼管共計5 根環(huán)向均布，支柱頂部使用槽鋼[16 卷弧后將柱頂連接成整體，柱頂與混凝土外筒埋件使用[16 與之連接，增加其穩(wěn)定性，支柱底部滿鋪24mm 厚鋼板以增強(qiáng)地基承載力。運(yùn)輸小車將卷制完畢的弧形板運(yùn)輸?shù)蕉纯冢秒妱拥规湆⒒⌒伟宕怪逼鸬醯桨惭b標(biāo)高，再將弧形板沿圍板機(jī)構(gòu)弧形軌道移動到合適位置，完成圍板作業(yè)。圍板小車裝置結(jié)構(gòu)（見圖5）。
4. 4 提升組對工藝
在鋼內(nèi)筒提升前要對松卡式液壓千斤頂、圍板機(jī)構(gòu)電動倒鏈、運(yùn)輸小車的卷揚(yáng)機(jī)滑輪組進(jìn)行調(diào)試，保證工作正常。
4. 4. 1 第一節(jié)筒節(jié)安裝
每節(jié)鋼內(nèi)筒由2 塊鋼板組成，筒節(jié)高度為2m，安裝前在基部支撐平臺頂上畫出壁板定位線，并設(shè)置限位塊，增強(qiáng)壁板就位后的穩(wěn)定性，壁板就位后，將其中一道縱焊接完畢后，在另一道縱縫側(cè)安裝2 臺2t 手動倒鏈將焊縫合攏，合攏過程中測量筒節(jié)周長和直徑偏差，符合要求后再進(jìn)行正式焊接。為保證筒節(jié)外形尺寸符合設(shè)計要求，在帶板下料時將周長放大20mm，預(yù)留出焊接收縮和對口修邊的余量，為減小縱縫焊接角變形，采用單面坡口，先焊接外焊縫，清根后焊接內(nèi)焊縫，同時在縱縫處間隔500mm 設(shè)橫向加勁板控制焊接變形。兩道縱縫焊接完畢后，檢查單節(jié)筒節(jié)圓度、直徑等數(shù)據(jù)，合格后方可安裝脹圈，準(zhǔn)備提升作業(yè)。
4. 4. 2 第二節(jié)及其它筒節(jié)安裝
第一節(jié)筒節(jié)安裝完畢后暫不進(jìn)行提升作業(yè)，待第二節(jié)筒節(jié)圍板完成，并完成其中一道縱縫外焊道的焊接后，在第二節(jié)筒節(jié)收口之前，對第一節(jié)筒節(jié)進(jìn)行提升作業(yè)，將第一節(jié)筒節(jié)提升到對口高度后停止，完成第二筒節(jié)的收口以及縱縫環(huán)縫焊接工作。焊接完畢后，拆除脹圈，同時下降液壓千斤頂，將脹圈安裝于第二筒節(jié)處，重復(fù)第一筒節(jié)工作程序，直至所有筒節(jié)安裝就位。提升裝置應(yīng)由專人操作，提升過程中注意各千斤頂是否同步、運(yùn)行平穩(wěn)，提升200mm 時暫停，檢查支撐架、脹圈等關(guān)鍵受力部位是否有異響變形等不正常狀況發(fā)生，確保安全前提下方可繼續(xù)作業(yè)。
每圈壁板的收口應(yīng)相互對稱錯開90°，提升前應(yīng)將上節(jié)壁板上的焊疤打磨清理干凈，鋼內(nèi)筒的環(huán)向焊縫由4 名焊工均勻?qū)ΨQ分布，采用分段退焊法，沿同一方向同時施焊。
4. 4. 3 鋼內(nèi)筒垂直度控制
鋼內(nèi)筒的垂直度在施工過程中是控制的一個重點，為便于垂直度的測量，設(shè)置在標(biāo)高30m、70m、110m、145m 處的鋼平臺和爬梯必須安裝完畢，隨著鋼內(nèi)筒高度的提升，在以上標(biāo)高的各層平臺處，在鋼內(nèi)筒外壁0°和90°方向劃出定位點，采用緊線器張拉鋼絲繩的方法分段測量直線度，每兩端筒節(jié)直線度控制在3mm 以內(nèi)，利用5kg 的線墜分段測量煙囪垂直度，整體垂直度不大于30mm。
鋼內(nèi)筒每段筒節(jié)的環(huán)縫焊接前和焊接后均需要測量單筒節(jié)垂直度，單節(jié)筒節(jié)垂直度偏差控制在2mm 范圍內(nèi)。隨著提升高度的增加，底部提升裝置一個微小的動作，都會造成頂部較大的擺動，給垂直度控制帶來困難，此時需要在各層平臺的環(huán)梁上設(shè)置4 個導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪與鋼內(nèi)筒外壁接觸，在提升中沿著外壁滑動，有效防止頂部晃動過大發(fā)生筒身傾斜事故發(fā)生，增加安全系數(shù)。
4. 5 工裝拆除
在鋼內(nèi)筒筒身提升完畢后，其內(nèi)部需要拆除的工件較多，內(nèi)部操作空間有限，拆除時需要合理安排拆除程序，來保證拆除工作正常進(jìn)行。在鋼內(nèi)筒最后一段筒節(jié)安裝完畢后，復(fù)測整體垂直度及幾何尺寸，滿足設(shè)計及規(guī)范要求后，將鋼內(nèi)筒煙囪整體再次提升200mm，首先拆除基部支撐平臺的鋼管柱和連接支撐，并將裙座底板上焊縫部位打磨平整，然后將提升支架千斤頂緩慢下落，直到鋼內(nèi)筒與裙座底板完全接觸且提升支架及千斤頂完全卸載時為止，再次復(fù)測垂直度，符合要求后，將裙座底板和鋼內(nèi)筒之間的角接焊縫焊接完畢并完成裙座的安裝和所有地腳螺栓的緊固，最后在底圈筒節(jié)帶板朝出口方向劃出1. 7m×2m 的方形框，使用工字鋼25a 對邊框進(jìn)行加強(qiáng)，加強(qiáng)型鋼焊接完畢后進(jìn)行開孔，作為運(yùn)輸通道。待內(nèi)部構(gòu)件拆除完畢后，安裝鋼內(nèi)筒底部加強(qiáng)柱，最后完成運(yùn)輸通道的封閉。采用本工藝進(jìn)行施工，通過實踐驗證，無論從質(zhì)量、安全和成本多方面都取得了預(yù)期效果，特別采用了鋼內(nèi)筒底部加強(qiáng)柱改裝成提升支架，節(jié)約鋼材使用量16. 6t，設(shè)計專用運(yùn)輸小車和圍板機(jī)構(gòu)提高了在狹小空間的作業(yè)效率，合理利用外筒混凝土壁的檢修平臺設(shè)置導(dǎo)向輪，保證了提升的安全性和垂直度測量的準(zhǔn)確性，在諸多方面有所創(chuàng)新，優(yōu)化施工工藝，取得了良好的
效果。
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