淺談電動升模工藝在鋼筋混凝土煙囪施工中的應用

周生珠

（青海智鑫電力監理咨詢有限公司，青海）

一、概述

混凝土煙囪施工技術有一個發展過程，七十年代前以有井架施工方法為主。該方法具有施工設備簡單、施工安全、施工速度較快、工程質量容易控制等優點。不足之處是操作和勞動強度大、高煙囪采用此方法施工時，對井架的井孔選擇、構件強度及整體穩定性均應進行施工設計和計算，因此，逐步被滑模施工工藝取代。

二、XDS---Ⅲ型電動升模工藝的由來

80年代初，專業施工企業在雙曲線水塔電動升模工藝的基礎上，開始研究鋼筋混凝土煙囪電動升模工藝，并定名為DZMS---Ⅱ型（電力自升式模板系統Ⅱ型）工藝體系，其操作平臺隨升井架跟滑模施工法相似，提升系統采用新型帶電機的行星擺線針輪減速機構、配合T50×6的絲杠進行提升，電動機為22KW、減速比1:43、電機同步轉速為1500r／min、出軸轉速為35r/min，經實驗提升能力為6.02T。提升時模板與筒壁面脫開，提升后模板就位后量徑校正，操作平臺及工作架的荷重由掛靴上的錨固螺栓傳遞給平臺下已有三天齡期的筒壁混凝土上。由于DZMS---Ⅱ型電動升模工藝在施工中平臺中心漂移、扭轉，錨固預留洞不準確等一系列問題難以克服。為此，對DZMS---Ⅱ型電動升模系統錨固件進行了改進，改進原預留孔洞錨固掛靴，將掛鉤掛設的方式改進為專用軌道模板。提升時提升架沿已鋪好的軌道上移動，有效地控制了提升架及隨升平臺的中心漂移和扭轉現象。同時，確保了提升架提升到位的準確。經過多年的實踐經驗總結，將系統進行改進，并定名為XDS---Ⅲ型電動升模工藝。

三、XDS---Ⅲ型電動升模工藝體系

XDS--Ⅲ型升模體系是在原有DZMS--Ⅱ型電動升模工藝體系不斷改進的基礎上設計的新型體系。它具有施工安全、外觀質量好、施工速度快、過程中不易產生煙囪扭轉和中心漂移等特點。可以廣泛應用于大小鋼筋混凝土煙囪施工。該體系由電動提升系統、隨升平臺系統、垂直運輸系統、電氣控制系統和模板系統等組成。

1、電動提升系統

XDS--Ⅲ型電動升模系統由沿煙囪筒壁外側均勻布置的若干個單元提升系統組成，每個單元提升系統由提升門架和軌道組成。

（1）提升門架是支承整個體系的主要結構，由操作架和提升架組成，隨升平臺輻射梁擱置于操作架頂上。操作架是一個立體框架，豎向布置分為三層，各操作架間用腳手板連接構成外圍操作平臺，以完成提升，鋼筋綁扎、筒壁外側模板拆裝，養護等作。提升架是一個通過滾輪套合于操作架內側槽鋼上的平面框架，其上裝有行星擺線針式減速電動機提升傳動裝置。提升架與操作架在提升過程中互為軌道，交替上升，組成一個獨立系統，能單獨提升，也可同時提升。

提升門架數量的確定，應根據煙囪的大小，在最不利荷載組合下，早齡期的混凝土抗壓（局部）抗沖切計算。荷載取值包括系統平臺、施工荷載、風荷載等。提升門架榀數選擇不當導致系統故障概率增大或系統提升機構磨損過快以致影響結構安全。根據該系統設計計算及施工實踐，以2.2KW行星擺針式減速機作為動力的提升架,每榀門架提升荷載 (包括自重)宜控制在3.5T左右，同時應考慮整個系統一次施工到頂；不進行中途拆除，其門架榀數計算方法如下：

∑P----組裝標高提升時最大靜荷載乘以不均勻系數

提升門架尺寸選型寬900、高7050、配1.5～2.2KW行星擺針式減速電動機，T50×6絲杠進行提升。

(2)軌道由鋼板和槽鋼制成，長1.5米。鋼板上設有螺栓孔，用于安裝剪力環和軌道錨固螺栓。槽鋼上設有方型插孔，用于插置承擔操作架與提升架的連接銷，上、下軌道的插孔間距離等于一個提升高度1.5米。

每節軌道相當于一塊特殊模板，在施工每節筒壁時與筒壁外側模板一同安裝成整體。在門架提升時，作為提升架滾輪的滑行軌道和門架承載體，通過剪力環和錨固栓將門架的荷載傳給具有一定強度的混凝土筒壁。

2、隨升平臺系統

隨升平臺系統主要由隨升平臺和內吊操作架，隨升井架，砌磚平臺等組成。

①隨升平臺采用柔性拉索空間桁架式結構形式，即由中心鼓圈、平臺輻射梁、平臺鋼圈、平臺斜拉索、平臺井架、大斜撐共同組成一個輻射狀空間桁架結構平臺。中心鼓圈的大小應根據煙囪出口半徑的不同而設計，其半徑計算方法如下：

R中心鼓圈=R煙囪頂內半徑-0.8米

中心鼓圈半徑選擇過大施工不便，過小輻射梁截面加大，增大系統自重。

中心鼓圈高度確定以組裝標高最外側拉索與輻射梁夾角大于23度為好。

中心鼓圈及腹桿計算其最不利工況下應力值，其應力值應控制在1100Kg/CM2為宜。

平臺輻射梁是整個平臺系統主要受力部件，合理選用輻射梁結構對減輕平臺系統自重，提高平臺的整體剛度具有著重要意義。

輻射梁結構型式為槽鋼或箱型結構。

平面桁架結構以強度計算選槽鋼，并進行撓度核算，其撓度核算是輻射梁的主要問題。

輻射梁撓度f≤1/250輻射梁跨度

平臺鋼圈選用槽鋼，數量應根據煙囪直徑的大小，輻射梁的設計長度進行確定，間距1.2—1.5米為宜。

平臺斜拉索應根據平臺受力計算確定，一般鋼絲繩的直徑不小于Ф20

平臺井架采用標準井架立桿Ф60×4.5，每節長為2.5米。井架平撐、斜撐為Φ38×4鋼管制作，井架高度根據電梯斗的高度來確定，一般為7.5～10米為宜。過高對平臺的穩定不利，太底距吊籠天滑輪的距離很小對安全不利。井架和操作平臺的連接用剛性支撐（即大斜撐），剛性支撐能使平臺與井架有一個較好的整體性。平臺上的部分中心荷載通過支撐可傳遞到外平臺上，減少了集中荷載，使平臺斜拉索、鼓圈、腹桿受力減小。

井架大斜撐設計為可調節長度的支撐桿，調節范圍根據煙囪大小來確定，大斜撐選用Φ89～120鋼管。

3、垂直運輸系統

采用四孔或五孔井架設置在中心鼓圈上，其上組裝有2部人貨兩用吊籠電梯，用作施工人員上下和混凝土、內襯砌筑材料等垂直運輸工具。另外在隨升平臺輻射梁上設一起重搖頭拔桿作為鋼筋的垂直運輸及安裝爬梯、檢修信號平臺等材料的吊運工具，耐火磚和耐酸膠泥由電梯吊籠運輸到砌磚平臺。

電梯吊籠采用5T雙筒雙繩卷揚機起吊，采用兩根3/4″鋼絲繩。吊籠鋼絲繩經地滑輪導向后通過煙囪筒壁上的預留孔洞至卷揚機的卷筒上，卷揚機布置在煙囪外距煙囪筒壁外不小于40米處。電梯吊籠軌道用兩根3/4″鋼絲繩導索，用3T單滾筒卷揚機布置在煙囪零米層，電梯吊籠分兩層，上層乘人，凈空高度≥1.85米。下層為混凝土料斗、供吊運砼用。料斗的進料口設在上層的底板處，用鋼板制作的翻板門，即為上層籠格乘人吊籠的地板。出料口設在料斗的底部，側向翻板門開口。為使砼料裝運方便，在煙囪基礎內設有料斗坑。電梯吊籠頂部安裝斷繩抱剎安全裝置，井架上部和電梯坑底各設兩道吊籠上下限位開關。井架頂部安裝避雷針。搖頭起重把桿配1T卷揚機，平時限定起重重量300～500公斤。

4、電氣控制系統

電氣控制系統包括提升動力機械、電梯卷揚機及施工照明三部分。電氣控制控制共設上、下兩個操作控制臺。上操作臺置于隨升平臺控制室，下操作臺設在煙囪底部煙囪內。操作盤上配有上、下停控制按鈕和信號燈、電鈴、電話等裝置，用于系統提升、電梯吊籠的升降運行等，上下操作盤可同時控制總電源。

提升動力機械電氣控制的設計，既能滿足整體同步提升，又能獨立進行上、下調整。除在總控制臺設有聯動開關外，在每榀提升架處設立分機單動開關。

施工照明采用36V安全電壓，沿提升架在煙囪內外周圍布置。

5、模板系統：

模板系統由定型鋼模板、鋼筋、圍柃、專用軌道模板及收分木模等組成。煙囪內外筒壁采用兩節P30～2015定型鋼模板交替翻模施工方法。每節模板高為1.5米即一個提升行程，模板長度根據煙囪筒壁半徑采用20～30CM模板，模板采用定型鋼模板組合與收分木模板組成。對拉螺桿設在收分木模上，和鋼筋圍檁共同固定，對拉螺桿使用時可套上塑料套管，使其拆除模板時可以扒出周轉使用，且消除了混凝土表面的螺栓頭。模板系統用腳手管支撐在操作架上的方法固定外半徑。

四、體系工藝原理

以成型的具有一定強度的鋼筋混凝土筒壁作為支承著力點，利用電動提升機械作動力，在操作架和提升架的相互提升過程中完成隨升平臺的提升。提升過程如下：

（1）松電梯吊籠導索（略大于一個提升行程）；

（2）操作電動機反轉，利用操作架上的固定螺母做與支撐點，在提升絲杠轉動的過程中將提升架頂起一個混凝土澆筑層高度，然后在軌道上插入連接銷，使提升架鋼牛腿擔在連接銷上（此過程可以獨立操作）；

（3）同步操作各電動機正轉，利用提升絲杠在操作架上固定的螺母內的轉動，整體將操作架及隨長平臺頂起一個混凝土澆筑層高度，在軌道上插入連接銷，單個調整操作高度，使操作架鋼牛腿擔在軌道連接銷上。

（4）收緊電梯吊籠導索，至此完成一層

五、質量通病的控制

1)、煙囪施工平臺的中心漂移，是每個煙囪施工過程中都會出現的問題，其危害性是中心漂移后，半徑不準、外觀質量差、電梯上下碰中心鼓圈，有安全隱患。分析造成的原因是：

1、組裝時標高不一樣；

2、輻射梁與門架支撐滾輪過于滑動；

3、風力的影響；

4、施工過程中上下兩層模板接縫處理不干凈，如果每層間有1mm的空間，那么10節就有1cm的高差。由此可見，模板接縫的處理是解決平臺中心漂移的關鍵所在。

2)、平臺扭轉。采用軌道模板，施工中仍然出現平臺扭轉問題滑模就更嚴重。其主要原因是施工過程中不認真校正軌道模板的垂直度和水平度，所以只有在安裝軌道模板，認真處理好接縫及時調整墊平，就能控制其平臺扭轉。

3)、外觀質量。煙囪外觀質量是施工的主要問題，其表面的光潔度、平整度是模板系統的主要矛盾。為了保證其外觀質量。首先要解決其使用模板的質量問題，必須選用新模板，舊模板表面凹凸不平，扭曲變形澆筑砼成品的外表面就不平，接縫不嚴造成漏漿，表面不光，甚至出現蜂窩麻面。所以，為了保證其砼的外觀質量，必須做到以下幾點：

1、必須選用新模板；

2、其上口用M12的螺栓連接，下口打U型卡和插銷；

3、模板與模板之間的豎縫、水平縫均要夾上吹塑紙；

4、支模前必須把模板清理干凈，并涂刷好脫模劑；

5、支模前把砼面清理干凈，以防爛根；

6、拉半徑時，嚴格控制外半徑；

7、補縫用木條必須三面刨光，并用釘子釘牢；

8、其壁厚用￢鋼筋和口撐控制，保證其圓弧度；

9、支模牢固；

10、拆模后進行消缺。

4）、砼強度的控制。

提升前砼的強度是該系統提升時必須控制的。該系統主要受力層是第三層砼，其強度要求為9Ma，如果強度不夠，可能會造成平臺下沉、倒塌，后果不堪設想。為了控制砼強度，必須按以下幾條去做：

1、選用合格的原材料；

2、嚴格按配合比配制砼；

3、嚴格按規范和施工措施進行攪拌；

4、攪拌時多留兩組同條件試塊；

5）提升前必須試壓同條件試塊，在其強度滿足設計值時方可提升。

結束語

XDS-Ⅲ型電動提模工藝無論從施工質量、施工速度、勞動強度、安全方面均遠遠好于有井架翻模及滑模工藝。本工藝屬國內首創，對施工質量和施工安全提供了有力的保證，施工機械化程度高，大大降低了施工人員的勞動強度，這已為工程實踐所證實。該工藝在1995年申請國家專利，并轉讓技術給全國十多家施工企業。但任何事物都存在再實踐、再認識的過程，雖然XDS-Ⅲ電動升模工藝目前認為已經是比較完善的工藝，但仍然有待于我們在實踐中不斷完善和發展，還可以推廣，應用于高層建筑和其它構筑物的施工中，均有待于今后進一步實踐和探索.。

[1]陳兆家，潘連軍.DZMS一Ⅲ型電動升模工藝在火電廠煙囪施工中的應用.2005年10月1日-第二屆江蘇省電機工程青年科技論壇.