双曲线钢筋砼冷却塔的综合施工doc.docx

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双曲线钢筋砼冷却塔的综合施工doc

成果名称：

双曲线钢筋砼冷却塔的综合施工技术研究

任务来源：

自选

主要完成单位：

主要协作单位：

工作起止时间：

2004年6月～2005年9月

申报单位：

申报日期：

2005年11月5日

一、项目简介

项目简介：

（项目所属科学技术领域、主要内容、特点及应用推广情况）

坑口电厂二期冷却塔工程是二期工程扩建的重要组成部分，该工程位于平煤坑口电厂一期工程东侧约200米。

由河南省电力勘测设计院设计。

其结构组成为砂石垫层地基，钢筋砼底板，环形钢筋砼基础兼池壁，40对φ400人字柱，下环梁及钢筋砼风筒，淋水系统预制构件，工程总高75米，淋水面积为2000m2，工程总投资约900万元。

根据双曲线钢筋砼冷却塔的结构特点，我们积极采用新技术并对传统的施工技术进行改进，效果显著，主要内容如下：

因基坑平面面积约4000平方米，地下水位较高，水量较大，单独采用常用的集水明排降水效果不理想，因此我们经过分析论证采用了管井降水和集水明排降水相结合的施工技术。

开挖基坑前在基坑四周布置了6孔φ400管井，先实施降水后进行基坑开挖，确保了在基坑开挖过程中无地下水涌入基槽，降水效果显著。

环形钢筋砼基础设计兼池壁之用，其抗渗性能要求严格，我们根据调研，在环形钢筋砼基础超长构件施工中，采用了补偿收缩砼和“加强膨胀带”施工技术，取代了后浇带的施工技术，有效避免了超长砼构件温度裂缝的产生。

不仅提前了工期，而且大大提高了砼施工质量。

针对冷却塔特殊的结构特点，可靠的模板及支撑系统是保证钢筋砼风筒施工关键环节。

因此，我们组织技术人员与中建二局洛阳模板厂合作，设计并制作了一套冷却塔专用的模板及三角架支撑系统，在风筒施工过程中，方便、可靠、安全、快捷，效果非常显著。

冷却塔总高75m，垂直运输是施工的关键环节，我们经过认真分析、论证与调研，采用塔内安装施工电梯的技术方案，取代在塔外安装塔吊的施工方案，实施过程中安全系数大大提高，确保了安全施工。

塔内预制构件的吊装是冷却塔施工的重点和难点，我们大胆对传统的吊装技术方案进行改进。

取得重大突破，吊装工期提前17天，效果十分显著。

冷却塔特殊的结构特点，决定了施工中必须采取特殊的施工技术与施工方法，因此我们在坑口电厂二期冷却塔施工中，成功应用了以上的主要施工技术和方法，积累了宝贵的施工经验，我们认为是值得广泛推广与应用的。

（限500个汉字）

二、详细内容及推荐理由

1、立项背景（相关科学技术状况及其存在问题，立项原因及推荐理由）

近年来，随着煤炭行业经济的发展，电力建设项目发展迅速，而在电厂建设中，双曲线形冷却塔又是不可缺少的重要组成部分，它是解决电力项目循环用水的标志工程。

因此在电力建设土建施工中，冷却塔工程是至关重要的，冷却塔的施工质量直接关系到整个项目建设的成败。

同时，也给建筑施工企业的施工技术和施工管理提出了很高的要求。

因此，对双曲线冷却塔的施工技术进行研究与总结，有着非常重要的意义。

平煤集团坑口电厂二期工程是平煤集团和平顶山市的重点工程，二期工程建成后承担着向平顶山市新城区供暖的重要任务。

而冷却塔又是二期扩建的重要组成部分。

因此，冷却塔施工能否快速、优质完成完成施工任务，直接关系到我公司的形象和信誉。

为此目的我们专门组织了冷却塔施工科技攻关队伍，重点解决施工中的各项技术难题，为工程顺利、安全、快速施工奠定了坚实基础，施工中我们成功应用了管井降水技术，加强膨胀带代替后浇带技术，新型模板与支撑系统，塔内安装施工电梯技术，此外推广应用了预拌商品砼技术、粉煤灰综合利用技术，新型省工防潮涂料应用技术和小型滑轮组控制中心点测量技术，塔内淋水预制构件吊装技术。

通过上述新技术、新工艺、新材料的应用，提高了工程质量，加快了施工速度，降低了材料消耗，保证了安全施工，减轻了施工人员劳动强度，提升了企业的信誉，经济效益和社会效益显著，为同类工程施工积累了宝贵的经验，工程竣工后，在工程质量、安全文明施工，合同工期完成方面均受到了建设单位及各方的好评。

（限500个汉字）

2、详细科学技术内容（技术原理、关键、技术方案和主要指标）

一、管井降水技术

冷却塔砂石垫层底直径为67.842m，基坑开挖面积约4000m2，挖深－4.3m，根据地质资料及设计说明地下水位为－2.1m。

对如此大面积的圆形基坑及较高的地下水位，必须做好基坑的降水工作，地下水控制的方法可分为集水明排、降水、截水和回灌等形式单独或组合使用，经过分析论证，单独采用集团水明排降水工作量较大，因此我们决定采用管井降水和集水井明排降水相结合的方法，减少了集水井数量和湿作业，效果显著。

管井降水是在基坑开挖前，先在设计位置布置井位，然后钻井下砼滤水井管管井低于基底4～5米，总深约10米，管井成型后，用深井潜水泵集中抽水，将基坑范围内地下水位降至基坑底面以下500mm，能够满足基坑开挖和基础施工要求。

根据基坑开挖半径和甲方提供的地质资料，计算出基坑涌水量，在基坑周围布置6孔管井，管井内径ø400，成井后进行单井试抽检降水效果良好。

经连续抽水10天，监测地下水位降至基底设计标高以下，可开始进行基坑开挖。

二、冷却塔环形基础温度裂缝控制技术

冷却塔环形基础设计兼池壁周长180米，要满足P8抗渗要求，因此，保证其不产生温度裂缝是满足其抗渗的决定因素。

按传统做法是采用分段浇筑预留“后浇带”的施工方法，后浇带要在一个月后才能浇筑，给施工工期带来较大影响。

针对这一问题，我们组织人员赴郑州河南电力勘测设计院与有关专家进行交流探讨，决定采用“补偿收缩砼”和“加强膨胀带”的施工技术。

将环形基础的分为四段，预留四个加强膨胀带，每个膨胀带2米，在砼中掺加ACD膨胀剂（掺量为水泥的6%），四段浇筑完后，停7d后

（纸面不敷，可另增页）

即可浇筑加强膨胀带，加强膨胀带砼的膨胀剂掺量提高至8%～10%，其原理是在已浇筑的4段砼尚在膨胀过程中，即浇筑加强膨胀带，靠膨胀带和先期浇筑砼之间的产生的膨胀应力相互作用，使砼密实而不再产生温度裂缝。

应用这一技术，很好避免了环形超长砼构件温度裂缝，效果良好，而且比采用传统的后浇带提前工期23天，效果特别显著。

三、冷却塔专用模板与支撑系统的应用

因冷却塔是双曲线结构，而且高度很高，采用普通的模板及支撑系统是无法施工的，解决模板与支撑体系难题是冷却塔风筒施工的关键，为解决这一难题，我们赴外地学习考察了冷却塔的模板技术，并与中建二局模板厂合作优化设计制作了一套冷却塔施工的专用模板及支撑系统。

冷却塔专用模板及支撑系统的原理是如下：

1、模板采用1000×1300钢模板，一侧带60mm宽翼缘，可随着风筒直径的变化进行调缝，其加工数量按直径最大处内外加工三板，施工逐层上倒、循环施工。

2、模板支撑系统为内外三角架，以已浇筑的风筒筒壁为受力点，靠内外三角架支撑作用将上部荷载传递至已浇筑的筒臂，内外三角架之间靠螺柱连续，对拉螺栓在连接内外三角架的同时，也连接内外层模板，三角架同模板一样施工中逐层上倒，循环施工。

3、三角架体系在解决了模板支撑问题的同时，上层三角架还有一项重要的作用，就是内外层运输跑道固定在上层三角架上，三角架外侧设有防护栏杆，非常安全可靠。

4、三角架支撑各杆件系统包括内斜撑、外斜撑、外环向连杆，内环向连杆，内水平杆、外水平杆、竖杆、内模斜撑、钢栏杆、吊栏、顶撑螺栓。

5、附专用模板及三角架支撑设计图及应用示意图。

四、塔内安装施工电梯

按传统的冷却塔施工技术，物料垂直运输一般采用在塔外立塔吊的方案，而操作人员的上下依靠在塔外搭设“之”字形的爬梯。

随着施工技术的不断进步，传统的施工技术已经不适应时代的发展要求，存在着重大的安全隐患，劳动效率很低。

为提高施工速度，保证安全生产，借鉴外地冷却塔工程施工经验，经充分考虑论证，确定在塔内安装施工电梯解决物料及人员的垂直运输。

1、施工电梯主要技术性能简介。

该施工电梯为SF-12型，可提升建筑材料、配件和施工人员，具有随建筑物升高自身安装，分层提升物料及人员，生产效率高等优点。

该施工电梯主要性能参数如下：

（1）额定载重量（每个工作笼）1200公斤

（2）额定乘员人数（包括司机）15人

（3）最大起升高度100米

（4）起升速度35米/分钟

（5）导轨架标准节尺寸800×800×1508

（6）导轨架标准节重178公斤

（7）工作笼尺寸（长×宽×高）3米×1.3米×2.6米

（8）工作笼自重1700公斤

（9）导轨架中心至附墙最小距离1.67米

2、施工电梯安装位置确定

根据电梯性能参数，导轨架中心至附墙的最小距离1.67米的要求确定施工电梯导轨架中心处半径R=14695－3500=11195mm，（即导轨架中心至冷却塔内壁最小半径处按L

≥1.67+1.5（三角架尺寸）=3.15米（按3.5米考虑），如右示意图：

3、施工电梯四周架体搭设方案

因冷却塔是双曲线砼筒壁结构，筒壁半径随高度发生变化，根据已确定的电梯位置，筒壁最下即+4.8米处，筒壁内表面距导轨架中心距离为15.541米，筒壁最上部即+74.050处筒壁内表面距导轨架中心线距离4.42米，筒壁半径最小处即+60.558米处，筒壁内表面距导轨架中心3.5米（最小处）附墙距离随高度不断变化，因此给附墙增加难度，根据以上情况确定如下附墙方案：

（1）施工电梯四周随电梯升高，搭设钢管脚手架，附墙时通过架体和预埋件连接。

（2）因架体高度超过50米，规范规定单立杆脚手架搭设高度不宜超过50米，因此采用双管立杆搭设。

（3）架体和筒壁预埋件刚性连接，导轨架和架体刚性连接起到附壁作用。

（4）施工电梯四周脚手架到每一操作层满铺架板起到水平运输通道作用。

（5）筒壁施工时每3米设预埋件与架体刚性连接。

4、施工电梯四周架体搭设示意图

平面示意图

立面示意图

五、小型滑轮组控制中心点测量技术

冷却塔在竖向是双曲线形，在平面又是圆形，即风筒在不同的标高处其半径都是不同的，在筒壁施工中，每板的模板安装均要精确控制上口的内外半径，其误差均要控制在±20mm以内，而且随着施工高度的增加，中心点控制难度也逐渐增大。

实际施工中利用小型滑轮组和钢丝绳拉紧装置控制中心点非常方便、实用，其施工方法及原理如下：

在冷却塔底板中心处设永久的中心控制点（至到施工结束），采用小型滑轮组将中心点引测到相应的施工高度，从而测量各部位半径，在塔内底板四周约4等分处，固定4个细钢丝绳的拉紧装置（可自制），在塔壁每板模板的相应高度的内侧三角架上固定4个小滑轮，细钢丝绳通过滑轮末端固定在中心圆盘找正器上（可自制），圆盘找正器下固定细钢丝绳下端连接20公斤大锤球，圆盘中心找正器上端中心挂钢尺，测量每板模板半径时，利用钢丝绳拉紧装置将圆盘中心找正器悬吊至每层模板的高度，再通过调节钢丝绳使锤球对准底板上的控制点，当锤球对准控制点后，即可利用挂在圆盘中心找正器上的钢尺进行测量半径，非常方便实用、快捷。

六、粉煤灰综合应用技术

因冷却塔的的作用是冷却热水，使水资源循环利用，其结构长期与水或水蒸气接触，因此设计对冷却塔的各部位砼均有抗渗要求，针对这一要求，我们决定在砼中掺入粉煤灰，提高砼的抗渗性，改善砼的工作性。

1、粉煤灰在砼中的作用机理

粉煤灰是一种活性水硬性材料，近年来我国砼工程中得到广泛应用，它与水泥水化时析出的氢氧化钙相互作用生成水化硅酸钙凝胶，沉积在水泥石的孔隙中，可提高砼的抗渗性和耐久性。

另外，粉煤灰中的细微颗粒可提高砼的流动性，适应泵送的需要。

2、粉煤灰的选择：

根据GB1596-91要求选用姚孟电厂Ⅰ级粉煤灰。

3、粉煤灰掺用方法

砼中掺用粉煤灰可根据工程的不同需要，采用超量取代法、等量取代法和外加法，根据工程实践超量取代法既可节约水泥，又能保证砼质量。

超量取代法即粉煤灰的掺量大于