漳山煙囪鋼內筒氣頂倒裝施工工藝闡述

李曉冬 韓奇華 楊滿福

1 概述

漳山發電有限責任公司2×600 MW擴建工程的煙囪是一座筒中筒煙囪。它是由一個扁圓形鋼筋混凝土外筒作為防護筒，其截面尺寸為長19 000 mm，寬為12 500 mm，高161．8 m，上下相同，呈直筒形。混凝土筒內設有兩個等直徑為6 608 mm的鋼筒作為排煙筒，高為170 m，鋼內筒材質為JNS耐硫酸露點腐蝕鋼板，鋼內筒高于混凝土外筒8．2 m。

施工中采用氣壓頂升倒裝施工工藝，即先組裝適當高度的鋼內筒頂段，并加上密封頭、內底座、橡膠密封胎等構件，施工中給筒體內充入壓縮空氣，以壓縮空氣為動力，將組裝過程中的鋼內筒自身化為頂升工具，在筒體上升過程中逐步接高筒體并補充壓縮空氣使筒體逐步上升，取得了安全又經濟的效果。

2 氣壓頂升裝置的組裝

2． 1 頂部提升支承梁的安裝方法

支承梁設置在煙囪1號，2號鋼內筒的中心軸線上，跨度為14 m，由自己設計的桁架作為支承橫梁(見圖1);支承梁比第五層混凝土平臺高出約2．5 m;支承梁上設置兩個定滑輪。地面布置一臺10 t卷揚機，鋼絲繩直徑為32．5 mm，鋼絲繩端頭經過兩個定滑輪及一個動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輸至煙囪頂部平臺上并組對拼焊;在平臺上搭設腳手架，并在架子上部掛倒鏈將桁架提升、就位并焊接;2)在平臺上將支承橫梁制作成通長整體并移到起吊位置正下方，在其兩端頭處搭設腳手架，并在架子上部掛倒鏈(2個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卷揚機的鋼絲繩及動滑輪組。

2． 2 內底座及密封頭吊裝

預先在煙囪混凝土筒壁內側靠近煙道口正對位置搭設施工腳手架。架頂標高與煙道口下口標高一致，在架頂滿鋪腳手板，從而形成一個吊裝過渡平臺。吊裝方法是:TG-500E型汽車吊站位于混凝土煙囪筒壁外正對煙道口處，將構件吊起從煙道口處送入，并平放在用腳手架管搭設的吊裝過渡平臺上。用50 t吊車和從煙囪頂部下來的10 t卷揚機吊鉤采取雙機抬吊方式，將構件垂直吊離平臺頂面，水平平移至安裝位置正上方，再緩慢落吊鉤，將構件吊裝到位。

2． 3 安裝氣壓管路系統

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

2． 4 組裝環形軌道

環形軌道的作用是:用于在煙囪內吊運鋼內筒的筒體鋼板及加固圈等。將環形單軌吊的軌道及立柱預先在加工場內下料制作、卷制成型，分段運至組裝現場。

安裝步驟是:1)安裝立柱;2)吊裝環形軌道;3)安裝倒鏈。

2． 5 通風排煙系統

作用是:排除鋼內筒與內底座之間焊接過程中產生的煙氣，防止焊接人員發生錳中毒。在靠近地面混凝土煙囪外筒壁的窗洞口安裝一臺軸流風機，在地下溝道內布置一條通風管道，一頭與軸流風機相連，另一頭通進鋼內筒與內底座之間，繞內底座外圈布置兩個抽風口。通過軸流風機將密閉空間內產生的焊接煙氣抽排出去，使新鮮空氣補充進來。

2． 6糾偏止晃裝置

頂升過程中，筒體因重心偏上，頭重腳輕，會發生豎向垂直度偏斜，筒體的安全穩定性存在問題。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(標高25 m層)之前，為防止筒體頂升過程中豎向垂直度發生偏斜，我們在筒體密封頭頂部與第一層平臺之間，按對角方向斜拉布置四個倒鏈。頂升過程中一旦發生傾斜可通過收拉對應方向的倒鏈從而將筒體垂直度校正過來。2)當筒體上部頂升高度超過各層鋼平臺時，在鋼平臺上靠近筒體外壁均勻設置八個止晃頂輪，頂輪緊貼筒體外壁隨筒體頂升滾動，通過轉動頂輪后部的螺栓絲桿來調節頂輪的前后伸縮，從而實現校正或限制筒體頂升過程中出現的傾斜。

3 鋼內筒安裝

3． 1 鋼內筒頂升施工(標高0 m～170 m)

1)打開通向煙囪鋼內筒氣室的進氣閥，在氣室的壓力達到預定壓力時，開啟10 t卷揚機在頂端牽引，使筒段徐徐上升，同時不斷向氣室內補氣。

2)當筒體頂端段頂升高度超過待續節筒體鋼板上邊沿30 mm～100 mm時，關閉卷揚機和進氣閥，保持筒體內氣室壓力穩定不變，使已頂升起的筒體高度穩定不動。

3)利用環形軌道上的3 t葫蘆將待續筒體的三塊弧形鋼板吊運至預定位置，將其三條豎向焊縫對接點焊拼對成一節圓柱形筒體，將三條豎向對接焊縫焊接。

4)該節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好的下段筒體頂起，使它與上方煙囪鋼內筒下環口對接點焊，最后將對接的水平環向焊縫焊接。

重復以上1)～4)的施工步驟，使第2個后續筒節接上，頂端段由上而下又接上一節，照此逐步接長并不斷向上頂升筒體。

3． 2 底座安裝

預先在煙囪混凝土筒壁內側靠近煙道口正對位置搭設施工腳手架。架頂標高與煙道口下口標高一致，在架頂滿鋪腳手板，從而形成一個吊裝過渡平臺。吊裝方法是:TG-500E型汽車吊站位于混凝土煙囪筒壁外正對煙道口處，將構件吊起從煙道口處送入，并平放在用腳手架管搭設的吊裝過渡平臺上。用50 t吊車和從煙囪頂部下來的10 t卷揚機吊鉤采取雙機抬吊方式，將構件垂直吊離平臺頂面，水平平移至安裝位置正上方，再緩慢落吊鉤，將構件吊裝到位。

3． 3 氣頂裝置拆除

頂升供氣管路系統拆除。拆除前先打開頂升供氣管路系統上的排氣閥進行放氣減壓，待筒體內部的氣壓降到與外界空氣氣壓相同時，再進行切割拆除。

密封頭拆除。將密封頭部分從標高170 m處沿筒體水平環向焊縫位置用氧—乙炔火焰割炬切割開;分成若干個重量小于500 kg的小塊然后用倒鏈運至頂層平臺，再利用平臺上的卷揚機滑輪組吊鉤將密封頭碎片吊放至零米地面。

內底座拆除。頂升結束后，靠地面處在鋼內筒筒身上切割3 m×3 m的洞口作為出料口(注:切割前，沿待開洞口四周焊加固板，將洞口筒身加強處理)。將內底座沿水平環向和豎向切割，將其分成四塊，用倒鏈或卷揚機將其依次從出料口拖出。

4 鋼內筒焊接

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

焊條選用:1)對于鋼內筒的材質為耐硫酸露點腐蝕的JNS鋼板，焊接時選用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鋼板焊接時先在JNS鋼板的坡口上用A312焊條堆焊一層，然后再進行焊接;3)鋼內筒加固圈的焊接采用J427CrCu焊條。

5 筒體外壁加固圈安裝

鋼內筒外側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，前期頂升時暫不安裝，留待筒首頂升高度超過煙囪第五層鋼平臺后，由施工人員站在第五層鋼平臺上，隨上部筒體的頂升逐個進行同步安裝并焊接。

2)位于標高160 m(即第五層平臺)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行同步安裝。注意:每個加固圈，在地面安裝時，先臨時點焊加固牢靠，待加固圈隨筒體頂升距地面高度超過環形單軌道頂部平臺(標高8 m)后，由電焊工站在環形軌道頂部的環形操作平臺上進行焊接(目的是:避免加固圈處的筒體焊接收縮變形對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

在鋼內筒外側靠煙道口豎向兩側邊沿搭設施工腳手架。架頂標高為22 m，施工人員站在架子上作業。1)安裝煙道口兩側豎向洞口加勁立柱及角鋼法蘭進行補強;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;3)用50 t汽車吊站位在混凝土煙囪外，正對煙道口處，從煙道口將其吊出。

7 結語

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

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