烟囱施工质量的控制

烟囱施工质量的控制【摘要】通过我公司分包山西电建公司烟囱（山西古交电厂二期2×600MW扩建烟囱工程及大同煤矿集团塔山2600MW坑口电厂240米烟囱）的施工实践中所使用的有关施工方法,和在对外参观学习中得到的相关经验进行了对比和总结,对烟囱施工中最关键的施工装置的选择和烟囱基础筒座施工中的重点注意事项,以及烟囱筒身施工工艺质量的保证措施进行了对比和分析,为今后同类工程的施工提供了很好的实践经验。【关键词】烟囱施工工艺质量烟囱是火力发电厂中一个重要的生产设备型构筑物,电厂的安全运行要求烟囱的寿命至少与锅炉相同甚至更长,单管式钢筋混凝土烟囱的建造在我国始于20世纪70年代,由于该形式的烟囱具有较好的抗风抗震性能,且具有节省材料、施工方便、建设周期短等优点,特别是在地质情况较好的情况下,其工程造价低的优越性更加明显,因此在我国电厂建设中,单管式钢筋混凝土烟囱是目前应用最广泛的一种烟囱结构形式。在人们普遍重视施工质量的今天,当业主、监理和施工单位普遍将工程的质量目标由合格品上升到精品时,在火力发展电厂建设中,烟囱作为火力发电厂的形象工程,它的施工工艺水平就显得特别重要。笔者作为技术负责人在2008年山西古交电厂二期2×600MW扩建烟囱工程。结合在2006年大同煤矿集团塔山2×600MW坑口电厂240米烟囱施工时的情况,并对比近两年参观学习过的河曲发电厂二期工程3#机组烟囱建筑工程、山西中阳钢厂煤矸石自备热电厂烟囱后,对在各烟囱施工中所采用的不同施工方法的利弊进行了比较,对烟囱在各个分项工程施工过程中的注意事项做了一些总结,现在写出来与大家探讨。1烟囱筒身施工装置的选择烟囱筒身施工分为翻板和滑模两种,因滑模施工每次模板滑升不超过30cm,在滑升时对混凝土的出模强度要求较高,在工期短、施工速度快时,混凝土强度就难以达到施工需要的强度,这种矛盾就会导致延误工期或者混凝土表面出现拉裂,压痕。翻板分为有井架施工和无井架施工,有井架施工因需用大量的井架材料,拉设缆风绳要求场地又大,施工工程量大、劳动强度高、效率低、损耗高等原因,近几年已很少采用这种施工方法。而无井架翻板施工方法是近两年发展改进的先进施工方法,根据提升装置动力的不同又分为液压提升和电动提升两种,是在滑模的基础上发展起来的,它的原理是:将滑模时模板与混凝土之间的滑动,变为滑道与模板滑动,而模板附着于新浇灌的混凝土面而无滑移,因此,模板由滑动脱模变为拆倒脱模。与之相应,滑升阻力也由滑模施工时模板与混凝土之间的摩擦力,变为滑道与模板之间的摩擦力,经模拟试验测定,拆倒脱模时的摩擦力数值,远小于滑模时的磨阻力,而且随混凝土硬化时间的延长而呈下降趋势。拆倒脱模工艺只需控制滑道脱离模板时的混凝土强度下限大于0.05MPa,不致引起混凝土坍塌和支撑杆失稳,保证滑升平台安全即可,不必考虑混凝土硬化时间延长造成的混凝土粘模、拉裂等现象,给施工创造很多便利条件。采用拆倒脱模工艺施工有利于清理模板,涂刷隔离剂,以防止污染钢筋和混凝土,同时可避免滑模施工容易产生的混凝土质量通病(如蜂窝麻面、缺棱掉角、拉裂及粘模等)。施工方便可靠。当发生意外情况时,可在任何部位停滑,而无需考虑滑模工艺所采取的停滑措施,同时也有利于插入积灰平台施工。还可节省提升设备投入:由于拆倒脱模工艺的提升阻力远小于滑模工艺的提升阻力,相应的可减少提升设备。电动提升存在各提升架提升同步性差,丝杠及螺母易损且不便于检查的缺点。而液压提升则存在油封容易坏、漏油会污染筒壁的缺点。对比各种施工工艺,液压提模和电动提模是当今较先进的施工工艺,因此,在烟囱筒身施工时优先选择使用这两种施工工艺。2烟囱基础施需注意的三点2.1大体积混凝土浇筑烟囱基础施工属于大体积混凝土,大体积混凝土的主要质量控制点是控制温度裂缝,因此水泥应选用水化热低和凝结时间长的水泥,当采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时,应采取相应措施延缓水化热的释放。粗集料宜采用连续级配,细集料宜采用中砂。大体积混凝土应掺用缓凝剂、减水剂和减少水泥水化热的掺和料(在火电施工中以掺加粉煤灰为主)。在大体积混凝土的浇筑过程中,往往需要混凝土拌和物缓凝,以避免施工冷缝的出现。在保证混凝土强度和坍落度要求的前提下,应提高掺合料及集料的含量,以降低每立方米混凝土水泥用量。大体积混凝土配合比的计算和试配步骤按常规步骤进行后应进行水化热的验算或测定。在烟囱基础施工中,必须考虑温度应力的影响,并设法降低混凝土内部的最高温度,减少其内外温差。温度应力的大小,又涉及结构物的平面尺寸、结构厚度、约束条件、含钢量、混凝土的各种组成材料的特性等多种因素。所以,必须采取温度差和温度应力双控制的方法以确保混凝土的质量。由于烟囱基础截面大,水泥用量多,水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用、由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同,温度外低内高,形成了温度梯度,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度,混凝土逐渐降温,这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形,受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力,超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。从控制裂缝的观点来说,表面裂缝的危害较小,而贯通裂缝则会影响到结构物的整体性、耐久性,影响到结构物的正常使用。因此在基础混凝土浇筑前,根据施工拟采取的防裂措施和现有的施工条件,先计算混凝土的水泥水化热的绝热最高温升值、各龄期收缩变形值、收缩当量温差和弹性模量,然后通过计算,估量可能产生的最大温度收缩应力,如不超过混凝土的抗拉强度,则表示所采取的防裂措施能有效控制、预防裂缝的出现;如超过混凝土的抗拉强度,则可采取措施调整混凝土的入模温度、降低水化热温升值、降低混凝土内外温差、改善混凝土操作工艺和混凝土拌和物性能、提高抗拉强度或改善约束等技术措施重新计算,直至计算的应力在允许范围。在混凝土浇筑之后,一定要做好混凝土的保温保湿养护,缓慢降温,充分发挥其徐变特性,降低温度应力,夏季应注意保湿,冬季应采取措施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度发生。采取长时间的养护,规定合理的拆模时间,延缓降温时间和速度,充分发挥混凝土的“应力松弛效应”,加强温度监测与管理,随时控制混凝土内的温度变化,内外温差控制在25℃以内,基面温差和基底面温差均控制在20℃以内,及时调整保温和养护措施,使混凝土的温度和梯度不至过大,以有效控制有害裂缝的出现。在漳电三期扩建工程170m烟囱基础浇筑前后,由于技术上采取了有效措施,施工过程中以及施工完的测温过程措施得力,严格控制各项温差在规范要求的范围以内,基础及筒座在拆模以后均未出现温度裂缝。2.2底板环向钢筋的接头错位底板环向钢筋因各环长度偏差较大,当环向钢筋接头采用绑扎接头时,应考虑同一断面绑扎接头的百分率,规范要求不超过25%,在配料前就要注意,避免按等长料下料时的计算方法下出而造成绑扎时相邻钢筋同一截面的接头错不开,同时在下完料后一定要挂牌标明各种钢筋的绑扎位置,以保证在绑扎过程中节约时间,提高施工速度。2.3筒座外模浇筑采取措施防止出现“穿裙子”现象烟囱筒座因高度较高,外模设计有斜度,混凝土浇筑一般采用“分层浇筑法”,在混凝土振捣时,混凝土对外侧模产生浮力,在混凝土的水平接缝处极易产生“穿裙子”现象。为克服这一施工缺陷,在山西古交电厂二期2×600MW扩建烟囱工程施工时,我们采取了针对性措施:在基础底板浇筑混凝土时,在筒座外模板线外200mm处及600mm预插Φ22钢筋,筒座模板支设完后,筒座最下一道围檩与底板预插的钢筋焊接形成刚性连接,振捣混凝土时,约束了混凝土对模板产生的上浮,模板拆除后,混凝土外观检查无任何缺陷,证明该项措施非常有效。3筒身施工需注意的工艺传统的单管式钢筋混凝土锥体烟囱在结构线型的选择上,偏重于对强度和刚度的控制,烟囱坡度逐渐从筒首放大至根部,使得烟气在运行时沿程阻力较大,静压损失较大,往往导致烟囱的中上部正压运行,加速了烟囱的腐蚀破坏作用。因此有必要对老式的烟囱结构线型进行改进,根据烟气运行条件,确定合理的烟气出口和烟囱出口直径,从而在满足结构强度要求的前提下,对烟囱各段的坡度优化比选,使之满足全负压运行的要求。理想的出口流速应使烟气在烟囱内运行时呈全程负压状态。在确定烟囱出口流速时应综合考虑经济性、安全可靠性及有利于降低地面污染物浓度等因素,进行多方案比较后确定。在每一座烟囱的筒身施工时,我们要把每一节模板的筒壁内外半径偏差压缩到最小值,尤其在山西古交电厂二期2×600MW扩建烟囱工程施工中,我们将以往控制模板尺寸偏差改为控制成型后的混凝土半径偏差,使浇筑完成的筒身与设计几乎为零偏差,使施工完的烟囱完全符合设计模式。设置内衬的作用是将烟气及其凝结酸液与承重的外筒壁隔离。由于内衬与烟气直接接触,直接承受高温烟气的作用,因此作为保护烟囱外筒壁免遭腐蚀的第一道防线,内衬材料的选择至关重要。在《火力发电厂土建结构设计技术规定》的“烟囱设计规范”中对内衬材料专门要求结构密实,防止或减少烟气的渗漏;内衬材料耐腐蚀性能良好。因此在选用内衬材料时,宜选用容重轻、耐高温、导热系数低的材料。内衬胶结材料必须保证灰缝的密实饱满,尤其是竖缝更是薄弱环节,内衬砌体上难免存在无数的孔洞,甚至贯通,使得微正压的烟气极易通过砂浆层,吸附凝结在砂浆层、隔热材料及筒壁内侧上,并不断积累,既造成腐蚀又由于烟气通过使外筒内侧温度提高,造成外筒壁内外表面温差增大,在温度应力作用下容易产生裂缝,并使裂缝逐步扩展。因此,为了提高内衬的气密性和完整性,提高材料本身的耐酸性、耐热性和抗渗透性,在选择胶结料时应选用耐酸、耐热和施工性能良好的材料,使得内衬构成气密性强的整体。在大同煤矿集团塔山2600MW坑口电厂240米烟囱施工中使用漂珠耐火砖,在山西古交电厂二期2×600MW扩建烟囱工程施工中将内衬改进为耐酸砖。这两种材料的耐酸、耐热和施工性能都较好。砌筑内衬的灰缝质量是保证内衬能否密实的关键所在,即便是采用了耐酸性能良好的胶结材料,如果灰缝不饱满(特别是竖向灰缝)或厚度不均匀,也会导致内衬沿灰缝裂隙烟气外漏。因此内衬砌块宜为异型断面,使烟气在内衬中穿行路径不是直线,而是曲线通行,从而加大烟气通透内衬的阻力;竖向灰缝采用括浆,且内衬砌筑完毕后应增加一道耐酸胶泥勾缝。在山西古交电厂二期2×600MW扩建烟囱工程施工时,就将内衬使用的耐酸砖外形加工成带企口缝的异型断面,在内衬砌筑过程中随时检查耐酸胶泥的饱满度,有效的控制了内衬砌筑质量。加强环形悬臂处的防腐施工。在烟囱筒壁环形支承牛腿处,由于酸液和飞灰的积聚,该处腐蚀较为严重,应在此处施工时采取强而有效的措施,保护牛腿自身强度不被破坏。加强烟囱金属构件的防腐。目前国内的烟囱尽管基本上是按规范施工,且使用期间也是按期涂刷防腐剂,但是实际效果并不佳。烟囱外露金属构件锈蚀严重,有的烟囱附件维修后还能支撑应付使用,有的烟囱附件已失去使用价值,如避雷针针头断掉,接地线失效,金属扶梯严重锈蚀,照明信号损坏后无人敢上去修理,如果将避雷针、部分直爬梯和信号平台栏杆等采用耐酸性良好的不锈钢材料制作,从而可以解决高烟囱上部设施难以维护的弊端。在山西古交电厂二期2×600MW扩建烟囱工程对外露的金属构件(除避雷针为不锈钢)进行热镀锌处理,延长了使用寿命。筒身外型施工的注意事项:在模板方面,模板配制方案有大模板拼装和小模板组装两种,在山西中阳钢厂煤矸石自备热电厂烟囱施工时,外模选用400×1500的专用模板及补偿模板,内模选用定型钢模板及补偿钢模板,施工后,在筒身上部,有正多边形现象,施工时在模板内侧钉了薄铁皮,在水平施工缝的局部有薄铁皮与模板分离,造成浇筑的混凝土有缺角现象,结合这两个烟囱的不足地方,我们在山西古交电厂二期2×600MW扩建烟囱施工时将外模改进为普通钢模板间夹收木条,在木条表面贴不干胶纸,避免钢模与模吸水率不同而造成混凝土外