淺析電動提升系統在大直徑混凝土煙囪施工中的應用

楊 仕 儒

(山西宏廈建筑工程第三有限公司，山西 陽泉 045008)

1 研究背景

陽煤西上莊2×660 MW低熱值煤熱電項目煙筒工程，煙囪高度為240 m，外筒為鋼筋混凝土結構，高度為235 m。內套筒為吊掛式雙鋼內筒，高度為240 m。外筒壁零米外半徑15.125 m，出口外半徑9.85 m。

目前大直徑煙囪越來越普遍，施工安全防護越來越要求高，煙囪高空作業在全封閉大平臺內作業形成趨勢，過去常規輻射梁+鼓圈平臺或三角架翻板系統不能滿足大直徑煙囪施工需要，進一步開發應用更為先進的工藝技術，保障和實現施工安全成為了必要。

2 方案設計

2.1 工藝特點

本工藝技術是采取輻射梁桁架+鼓圈+斜拉索方式整體空間結構，應用電動提升平臺系統，具有自重輕、作業便利、施工速度快、平臺承載安全儲備大等特點，通過改變桁架高度及加大懸索直徑可滿足煙囪大跨度作業平臺施工要求，安全防護可實現雙層鋪板、多道防護(見圖1)。煙囪施工后期借鑒滑模將操作平臺改裝為措施平臺，采取整體降平臺的施工工藝，一改以往滯空時間長、危險性較大的高空拆解方式，保障了施工安全。

2.2 電動提升裝置組成與設計

1)操作平臺：本工程操作平臺為鋼結構桁架型式(見圖2)，共24榀，桁架最外側斜拉桿為直徑21.5鋼絲繩，鋼桁架高度2.3 m，輻射梁長度為12.5 m，(上弦)為2根22號槽鋼背靠背，桁架下弦為單根22號槽鋼，腹桿(壓桿、拉桿)均為直徑108×5無縫鋼管，節點鋼板為10厚，24榀桁架通過中心剛性鼓圈連接成整體，中心鼓圈直徑8.4 m，上弦鋼圈為兩道25號槽鋼煨彎，下弦鋼圈為兩道20號槽鋼煨彎，上弦鋼圈內部通過鋼梁加固。桁架之間通過環形鋼圈(14號槽鋼間距2 m)連成整體，后期作為措施平臺使用。本平臺整體承載能力經過太原理工大學土木工程系力學結構試驗室做應力應變檢測，荷載檢測滿足施工最大負荷要求，安全儲備良好，通過電阻應變檢測桿件應力均遠小于規范允許應力(最小35，最大133)，整體空間結構具有良好的整體剛度。

2)電動提升系統：本工程電動提升系統由24臺頂升爬架電機、軌道組成。爬架頂升裝置有：絲桿、螺母、電機、擺線針輪減速機等組成。爬行軌道裝置有爬軌、24 mm高強度螺栓、方行銷軸、剪力套、固定模板等。軌道模板緊貼于混凝土施工模板互為整體，用高強度雙頭螺栓和壁內模板固定。頂升系統為直徑63 mm的絲杠螺母副傳動機構。頂升電機安裝在提升架上，爬升軌道上有固定孔。在混凝土澆筑至模板頂口位置后，先將頂升小車爬行至模板頂，用方形銷軸將小車和爬升軌道穿銷固定，然后再提升操作平臺及操作架，將底層模板拆除向上倒模、綁筋、澆筑混凝土，周而復始。

3)內外操作架：電動提升系統在煙囪筒外側設置4層操作平臺，煙囪內側設2層吊掛操作平臺，在煙囪外側布置有軌道模板、操作架，上鋪50 mm厚木板。外操作架6.7 m×1.2 m，[25槽鋼制作而成，下方設置頂墻滾輪，以保證平穩頂升。外架共4層操作層(最下一層為吊架，作為堵洞及修整面層處理收分接茬等作業，人員操作必須掛安全繩)，采用附著在筒壁上的電動提升架帶動外操作架上升，操作架和提升架互為滑道通過螺桿正反轉交錯上升，固定支點均為筒壁上的穿墻螺栓及剪力環。內操作架為吊桿掛架，利用輻射梁做掛點，隨煙囪施工向內收分。4層平臺走道為50 mm厚木板，走道護身欄桿高1.5 m，用φ28鋼管制作，每間隔0.4 m設一道橫桿。操作平臺欄桿施工：安全圍護欄桿高度1.5 m，立桿為φ28×3 mm鋼管，水平欄桿用φ12鋼筋組成，豎桿間距1 000 mm，水平連桿豎向4排。

4)垂直運輸系統：采用SC200/200多功能施工升降機，由吊籠、傳動系統、電控系統、混凝土上料系統、鋼筋運送系統、導軌系統、附著系統、電纜運行及保護系統和安全裝置等幾大部分組成。能實現一機多用，同時運送施工人員、混凝土、鋼筋等。

2.3 工藝原理

電動提升架原理是由錨固裝置固定在筒壁外圍，24榀操作架沿筒壁均布。錨固裝置由剪力環、對拉螺栓、銷軸和軌道組成，提升操作架時由銷軸(60 mm×80 mm)固定在軌道上。其間由一個減速電機配合絲杠、螺母連接控制正反轉，起到頂升行程目的。提升架的滾輪嵌套在操作架滑道內，當啟動電機時，通過絲杠反轉，以操作架為基點提升架上升1.5 m進行錨固。當電機絲杠正轉時，由絲杠使操作架上的螺母受力，帶動提升架為基點操作架上升1.5 m錨固，如此完成一個行程。

電動提升系統通過24個同步電機帶動整個系統的提升，集中了倒模施工與滑模施工的優點，為操作人員提供了一個良好的工作環境，并且把整個施工部位形成一個整體，增強了安全性、穩定性，消除了滑模施工中的扭轉、拉痕、中心漂移等通病。

2.4 施工流程

筒壁施工電動提升+翻模，每節施工程序敘述如下：模板系統拆除→堵螺栓孔→鋼筋綁扎→模板安裝→模板加固找正→翻走踏板和吊欄→澆筑混凝土→提升系統升架→混凝土養護→多功能施工升降機安裝標準節→完成一個循環。

電動提升系統在筒身翻模施工到9 m時開始組裝。其組裝順序為：軌道模板安裝→中心鼓圈支撐腳手架搭設→操作架、提升架、電動提升裝置地面組裝后安裝到位→安裝中心鼓圈→平臺輻射梁安裝→平臺連接鋼圈安裝→鋪平臺腳手板→斜拉索安裝→電氣系統安裝→支撐中心鼓圈腳手架拆除→調試→荷載試驗→驗收使用。

3 BIM技術應用

工地現場成立了BIM建模小組，應用Revit，Naviswork，Fuzor，lumion等BIM相關軟件，對本工程的電動提升系統及平臺的提升支架、輻射梁、鼓圈、導軌、附墻裝置、扒桿、升降機等構件等分門別類建立簇庫，生成各類平面、斷面、三維效果圖等，能對整個電動提升系統及平臺的運行機理進行直觀的動畫演示，實現對現場操作人員的三維可視化施工模擬和技術交底。

3.1 煙囪整體漫游效果展示

煙囪整體效果展示見圖3。

3.2 施工操作架漫游展示

外部效果、內部效果、仿人員視角漫游、外架、內架等。

3.3 桁架及平臺安裝流程演示

煙囪壁施工至9 m后將操作外架整體吊裝至模板爬升導軌內→使用鋼銷將操作架固定在模板導軌上→將桁架平臺整體吊裝至操作架上并安裝電動爬升裝置→組裝完成(如圖4所示)。

3.4 施工及防護設施安裝演示

敷設桁架上部鋪設腳手板→各層操作架上鋪設腳手板→安裝鋼筋護欄→外側掛密目網封閉。

3.5 爬升原理演示

拆除最下層模板→將模板提升至最上層并安裝模板導軌→澆筑混凝土→拔出小門架固定銷→啟動電機轉動絲杠將小門架向上提升→插入銷將小門架固定→啟動電機倒轉絲杠，將操作架及平臺向上提升→插入操作架固定銷→綁扎鋼筋→拆除下層模板及導軌→將模板導軌提升至上層安裝→澆筑混凝土→一次提升流程完成。

4 結語

通過采取電動提升模板系統及平臺工藝，保障了大直徑混凝土煙囪的施工安全和質量。本工程已實踐證明，該工藝大大提高了現場施工效率，進一步推廣應用的價值很高。但下一步應用于不同類型結構的其他構筑物施工時，仍有待于我們在實踐中不斷完善和提高。

[1] 陳 榮.電動提升模技術在煙囪施工中的應用[J].大眾科技,2006(3):77.

[2] 周富良.BIM技術在高大模板支架設計中的運用[J].四川建筑，2016,2(36):1.