印尼北苏三火电项目烟囱滑模技术与施工应用

◎张艳明 李博

引言

随着科学技术的发展，更多安全、经济、先进的施工方法运用于建筑施工行业，其中最具有代表性是滑动模板施工技术，滑动模板针对连续截面或连续变截面筒状结构具有较大的优势，其运用技术也较为成熟。在国家对安全、环保、绿色、节能等要求日益提高的环境下，施工管理过程中不仅要满足质量、进度、经济，同时也要确保安全、环保、绿色、节能，基于以上要求，北苏三项目烟囱采用可调径滑模系统，最大程度保证滑模系统重复使用。此外，结合工程特点，从滑模拼装、施工部署、混凝土浇筑等方面进行研究，以确保工程安全和快速施工。

一、简述

1.工程概况。

印尼北苏三火电项目位于印度尼西亚北苏拉威西省，MINAHASA市，KEMASATU村。厂址区属热带季风气候，年平均气温28.1℃，多年平均降水量3385mm，平均风速为7.9m/s。

工程总装机容量为2×50MW，采用燃煤机组，燃煤烟尘经余热回收、静电除尘后，由烟囱排放至大气中。本工程烟囱外筒壁采用连续变截面圆锥形钢筋混凝土结构，内筒壁采用耐火砖衬砌，建筑高度为80m。烟囱结构参数详见表1。

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烟囱40m、75m标高处各设置1个钢平台，在75m标高钢平台四周设置航标灯，自44m标高至80m标高范围内间隔涂刷红白航标漆，顶部设有避雷针。烟囱基础垫层采用C20混凝土，基础及筒壁结构均采用C35混凝土。烟囱立面图参见图1。

图1 烟囱立面图

2.滑模装置。

a.滑模系统组成。

本工程烟囱混凝土采用滑动模板法进行浇筑，与常规施工方法相比，其具有施工速度快、机械化程度高，能较方便地进行模板拆分、组装并可重复使用。滑模装置主要由以下系统组成：

（1）液压提升系统：由千斤顶、支撑杆、液压控制台、油管路、分油器、针形阀等组成。

（2）操作平台系统：由鼓圈、桁架梁、内外环梁、刚性拉杆、平台铺板、防护栏杆、悬吊脚手架等组成。

（3）模板系统：由提升架、内外模板（分固定、收分模板）、调径装置、支顶螺杆等组成。

（4）垂直运输系统：由卷扬机、门架、导索、吊笼等组成。

（5）电气控制系统：由卷扬机动力用电操作控制、吊笼限位开关以及行程控制开关、抱刹、施工照明、航空指示灯等组成。

（6）监控通讯系统：由闭路电视、对讲机组成。

（7）避雷系统：由避雷针、引线、接地钢筋、接地极组成。

b.滑模技术参数。

滑模系统是利用嵌入在混凝土中的垂直支撑杆承受荷载，使用液压千斤顶沿支撑杆进行提升。典型剖面参见图2。

图2 滑模典型剖面图

（1）桁架梁。1个带16个连接点的中心连接件，直径1500mm；32个5760mm长、300mm高的提升架导向桁架梁。

（2）提升架。16个内外提升架。

（3）液压系统。32个6T千斤顶（用以提升滑模）；16个3T千斤顶（用以调整截面尺寸）；1台提升千斤顶液压泵；1台水平千斤顶液压泵。

液压系统操作油压为100bar，千斤顶单次行程为24mm。

（4）支撑杆规格。6T提升千斤顶支撑杆规格为Φ33.7×4.05mm；3T水平千斤顶支撑杆规格为Φ26.9×2.65mm。

（5）模板。32套收分模板，外侧模板高1.35m，2内侧模板高1.25m。

二、施工布置

1.混凝土施工规划。

烟囱使用滑模连续浇筑至设计标高，竖向分为两个施工区段。标高0~15m为烟筒底部施工段，该阶段使用吊车进行材料转运和混凝土浇筑，布置图参见图3。

图3 烟囱底部施工布置图

标高15~80m为烟筒上部施工段，该阶段使用固定卷扬机配吊笼、吊罐转运材料和浇筑混凝土，布置图参见图4。

图4 烟囱上部施工布置图

2.水、电、交通、通讯布置。

滑模施工用水采用1m3水箱储存，交通使用现场已具有的交通道路，通讯使用对讲机进行联络。

滑模施工用电采用独立、专用的柴油发电机供电，根据用电量分析，配备2台275KW发电机，2台发电机交替使用与保养。此外另配备1台25Kw发电机作为照明电源。

三、滑模组装

滑模组装流程：准备工作→滑模材料、配件进场→滑模材料、配件验收→内外提升架组装→提升架移至基础上→桁架梁、中心连接件组装→安装工作平台→卷扬机门架安装→电气线路及液压系统安装→插入爬升杆→液压系统检查验收→滑模平台荷载试验→滑模系统检查验收→混凝土分层浇筑→滑模系统滑升2~3m→悬挂工作平台安装→滑模系统组装完成。

1.准备工作。

滑模系统在厂家技术人员的监督和指导下完成组装工作，组装作业人员进行培训并考试合格后方可从事组装作业。组装前应对如下事项进行联合检查：烟囱基础施工质量、烟囱结构中心线、轴向角度线（0°，90°，180°，270°），中心线和方位标记参见图5。

图5 中心线和方位标记图（激光器保持垂直）

2.滑模组装。

滑模拼装前，再次检查全部组件并逐件标记、编号。钢筋和电缆管道等须安装至1.5m高程以上，以方便后续的接续。

首先进行提升架的组装。根据烟囱轴线及高程控制线在组装高程处标记烟囱外筒轮廓，内外模构件应分别放置在相应位置并进行连接和调整，提升架和模板安装完成后须进行最终测量检查。

随后将桁架安装在提升架上。桁架梁布置成辐射状，横梁、钢缆绳、距离标尺等附加设备须按要求完成安装，调整并支撑、固定牢固。待桁架安装完成后依次安装工作平台支架、防护围栏、千斤顶、油管、支撑杆、油泵、双层防护网等，水平支架上的调整比例尺、钢桁架等应保证精确对中。

液压系统组装完毕，在插入支撑杆前应进行试验和检查。对千斤顶进行排气，使其在1.5倍额定油压下保压5分钟，无渗油或漏油。

插入千斤顶的爬升杆，两相邻接头高差不应小于爬升杆直径的20倍，同一高度的爬升杆接头率不得大于25%。

3.滑模荷载试验。

滑模系统组装完成后，按0.8倍、1倍、1.25倍荷载进行静载试验，分别记录相应荷载下平台下沉量、辐射梁挠度等数据。静载试验结束后进行卸载，并对滑模进行全面检查，各个杆件、辐射梁、斜拉杆、鼓圈、焊缝、连接螺栓等均应无破损、超过允许值的变形。检查合格后再次将平台加载至1.1倍设计荷载进行滑升试验，监测各个构件变形、液压系统工作状态等并进行记录，卸载后再次对滑模进行全面检查，滑模在静载试验和滑升试验均合格后可投入使用。荷载试验记录表参见表2。

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四、混凝土施工

1.混凝土浇筑。

烟囱混凝土应提前做好混凝土试配工作，其性能除满足设计强度、耐久性等要求外，混凝土早期强度增长速度还应满足模板滑升速度的要求。混凝土初凝时间按浇筑至模板3/4高时，第一层混泥土已经初凝进行控制，混凝土的塌落度按10~14cm控制，最大不能超过18cm。模板竖向分为四个浇筑层，每层浇筑厚度为25cm，允许误差±5cm，每层浇筑间隔时间约为1.5h。

（1）首次提升应在混凝土浇筑完1m高及第一层混凝土已经初凝时进行。混凝土的初凝时间顺序按如下控制：完成1m高混凝土浇筑后开始第一次顶升时，第一层已初凝，第二层硬化状态接近初凝，混凝土分层状态图参见图6。

图6 混凝土分层状态图

（2）滑模第二次及后续顶升，每次顶升时模板底部一层混凝土已经初凝，每次顶升高度为25cm，浇筑混凝土和顶升滑模交替进行至烟囱设计标高，最终完成混凝土浇筑。

（3）钢筋、预埋件安装。所有钢筋、预埋件材料应在浇筑混凝土前准备完毕，钢筋和预埋件安装随混凝土上升同步进行，安装精度须满足设计要求。

（4）混凝土入模后使用Φ50mm振捣棒进行振捣，振捣棒应插入前一层混凝土中，振捣时应避免振捣棒直接触及钢筋、模板、爬升杆等。

（5）每次顶升后暴露出的新混凝土应使用抹子进行收面，修复气泡孔洞、缺陷等，收面工作在底部悬挂平台上进行。在混凝土收面完毕后，全覆盖涂刷SIKA SikasolE-125养护液进行混凝土养护。

2.注意事项。

（1）混凝土出模强度应控制在0.2~0.4Mpa之间，或混凝土的贯入阻力值在0.3至1.05KN/cm3之间，由实验室根据试验确定混凝土的出模时间。

（2）配合比试验及浇筑施工须考虑温度、白晚班等不同条件、时段对混凝土初凝时间和出模强度的影响，不能满足要求时须减缓提升速度或增加间隔时间以保证混凝土有足够的出模强度。

（3）混凝土的强度等级根据设计图纸确定，水泥应检测合格，砂石含泥量不得超过2%，水胶比不大于0.5。

（4）混凝土下料时应对称浇筑，混凝土通过吊罐运输至顶部工作平台后通过下料斗对称下料浇筑，从起始的两个对称浇筑点向相同的方向进行以保证对称下料，防止滑模因偏载过大而发生偏转。

（5）烟囱筒壁为连续变截面结构，外坡度为0.036，通过调径装置按设计尺寸对提升架进行收缩，每提升250mm进行一次收缩，固定于提升架上的模板与收分模板的搭接长度会随提升架收缩而增大，模板一次收分量不大于6mm。当模板搭接长度为290mm时可将该片收分模板取出。

（6）每提升250mm，应对各千斤顶进行一次调平，各千斤顶的相对高差不得大于40mm，相邻两个提升架上千斤顶升高差不得大于20mm。

（7）滑模系统的垂直度、扭转值、水平度由垂直激光仪进行控制，将激光指示器安置在地面上，固定牢靠，并对准在桁架梁上标记好的目标点。

（8）在滑升过程中应持续检查操作平台结构、支撑杆的工作状态及混凝土的凝结状态，发现异常时，应及时分析原因并采取有效的处理措施。

（9）滑模结构的设计风速为55m/s，最大施工可行性风速为25m/s。为保证施工安全，现场施工时如遇6级及以上大风（超过10.8m/s）或疏散要求时应停止施工，停止施工时混凝土应浇筑至同一高程，并对滑模上所有材料及松动物体进行固定，防止吹落。

五、结语

印尼北苏三火电烟囱施工自2019年5月开始滑模施工准备，2019年7月11日至2019年7月26日历经16昼夜完成烟囱混凝土浇筑。烟囱顺利封顶论证了滑模施工从施工准备到浇筑完成全过程的科学合理性、安全可靠性、技术先进性。本文对北苏三烟囱滑模施工技术、控制要点等进行简明总结，为地处东南亚地区类似项目提供实践依据。