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  • 韩城电厂烟囱抗滑、加固工程施工技术

  • [摘 要] 陕西韩城发电厂130.0/6.0 m烟囱建于1975年,采用滑模施工工艺。由于该烟囱处于周围山体蠕滑变形的隆起带的坡面上,烟囱顶部移位455.7 mm,位移值已接近设计允许值,存在着严重的安全隐患。由于烟囱原设计、施工、运行等因素影响,外筒壁纵向裂缝较为严重。针对上述情况,施工单位采用了一系列科学施工方法,安全、按时、按质量要求完成了该项工程的加固。
    [关键词] 烟囱 滑坡 倾斜 裂缝 抗滑 加固
    1 烟囱抗滑、加固前状况
    韩城发电厂130.0/6.0 m烟囱建于1975年,承担2×6.5MW和2×12.5MW共4台锅炉排烟任务。
    由于受厂区周围山体蠕滑,烟囱倾斜破坏严重。1984年对该烟囱进行加固处理,主要是在烟囱内地面下填筑了782 m3的土方,目的在于加强烟囱抗倾覆的稳定性。1995年以来,山体蠕滑加剧,由于烟囱处于蠕滑变形的隆起带的坡面上,烟囱产生严重倾斜。1996年9月经测量倾斜方向为76°59′,倾斜角度12′57″,烟囱顶部移位455.7 mm,该移位值已接近设计允许的****倾斜值。由于原设计、施工、运行等因素的影响,烟囱还存在如下问题:
    (1)钢筋混凝土外筒壁纵向裂缝较为严重,裂缝从35 m处开始出现,80~120 m处最严重,其缝宽一般为0.5~1.5 mm,长度多数为30 m左右,****裂缝宽度为3.5 mm、长度为60 m,并且裂缝多数已贯通整个筒壁,裂缝有不断发展的趋势。
    (2)外筒壁内钢筋普遍腐蚀,在裂缝处尤为严重。筒壁混凝土碳化速度高于一般结构,实测碳化
    深度:平均为33 mm。
    (3) 55 m处烟气对内衬碎砖混凝土的腐蚀较为明显。1992年调查时,内衬平均腐蚀深度25 mm,1997年调查时平均腐蚀深度26.2 mm,年平均腐蚀速度为1.31 mm/年。
    (4)外筒壁混凝土原设计为30 MPa,1992年调查时平均抗压强度为30.20MPa,1997年调查时平均抗压强度为28.98 MPa,降低速率为0.24 MPa/年。
    2 治理方案
    针对山体滑坡造成烟囱倾斜,为确保烟囱的安全运行,以治理滑坡为主,兼顾烟囱外筒壁混凝土腐蚀、裂缝、钢筋锈蚀、混凝土强度降低对烟囱结构带来的危害等,经专家组审定采取如下治理方案:
    (1)在烟囱周围均布开挖8个800 mm×800mm,深9.3 m基坑,放置支柱钢筋笼,浇注混凝土。加强烟囱对山体滑坡抗倾覆的稳定性。
    (2)紧贴外筒壁沿烟囱全高加一个厚度为150 mm的钢筋混凝土套,消除腐蚀、裂缝、钢筋锈蚀
    对筒身带来的危害。
    (3)为消除烟囱内的烟气正压,降低烟气对内衬结构的腐蚀速度,拆除烟囱顶部5 m高外筒(不拆除内衬)安装一个5 m高不锈钢扩散头,外包薄壁混凝土。
    (4)安装新烟囱爬梯、信号平台、避雷针。
    3 烟囱抗滑、加固施工流程
    钢筋混凝土支柱、圈梁施工→新钢筋混凝土套筒施工→吊装不锈钢扩散头→拆除顶部混凝土→124.5~132.5 m标高钢筋混凝土筒壁施工→安装避雷器、爬梯及信号平台。
    4 烟囱加固施工设施及工艺
    4.1 烟囱基础加固支柱、圈梁施工
    采用人工挖井方法,沿烟囱周围均布开挖8个基坑,搭设双排脚手架,安装倒链准确吊放支柱钢筋笼。混凝土采取分段浇注、分段振捣,确保混凝土浇捣过程中不发生离析,从而保证支柱混凝土工程质量。支柱完工后,开挖600 mm×600 mm圈梁的环形基槽,用于钢筋连接及浇筑混凝土。
    4.2 烟囱钢筋混凝土套施工
    烟囱外筒壁加钢筋混凝土套施工,首先要根据施工平台承受荷载及安全规范要求,解决施工平台设施,设计、制造1套组装式施工平台。其特点是根据烟囱半径变化进行平台组合。沿烟囱周长方向布置。其吊点根据混凝土套筒施工高度分别承力于50 m、90 m、125 m标高双道抱箍上,施工平台安全保险绳系于信号平台上。施工平台的升、降利用手扳葫芦操作。施工人员上、下使用施工吊船,信号平台上对称安装2部摇头拔杆作为工器具、材料等垂直运输通道。根据设计要求对原烟囱外表面进行凿毛,清洗旧烟囱表面面积3 491 m2,并对裂缝进行处理。埋置1 150个膨胀螺栓作为新、旧混凝土结合面的“剪力键”。为保证新套筒外观质量,施工中收分模板采用P1015钢模与一块300 mm×1 500 mm的冷扎钢板焊接在一起,解决了模板收分漏浆问题。由于新烟囱外套是在旧烟囱运行情况下施工,为解决旧烟囱圆度超标,新烟囱套筒壁厚在一定范围内进行了调整。为保证其圆度采取了如下措施:在圈梁的上表面用水泥砂浆找平,以保证钢模板在同一标高;模板围檩采用分段制作,螺栓连接;通过控制围檩弧度及支撑长、短不同口撑方法达到控制新套筒烟囱圆度,使新烟囱钢筋混凝土外套质量达到了优良。
    4.3 不锈钢扩散头吊装
    根据设计要求,烟囱顶部安装5 m高喇叭口扩散头。该扩散头用8 mm厚不锈钢制作,外部用超细玻璃棉保温,并用2 mm厚不锈钢覆盖。扩散头由6片组成,每片重约2 t。为确保扩散头吊装安全顺利,经过反复论证采取如下吊装方案:在烟囱筒壁124 m处对称安装4榀悬挑单孔井架,井架高度为15 m,悬挑井架托架承力于烟囱124 m处,4榀单孔井架之间用十字桁架及连系梁连成一个整体。为确保该体系在吊装过程中整体的稳定性,悬空托架承力于烟囱筒壁处,经现场取样试验其混凝土强度,经设计、计算确定锚固螺栓直径及托架结构尺寸。由于6片扩散头在高空组合拼装,为确保组装过程万无一失,提前在地面进行模拟拼装,并对每片扩散头法兰接口进行拼装、编号。根据扩散头上部口径用工字钢特制一个环形轨道,安装滑车进行就位拼装。为减少吊装过程中扩散头对新外套磨损,在每片扩散头上安装3部简易滚轮,使滑动摩擦变为滚动摩擦,既便于吊装又保护新外套外观质量。由于前期准备工作细致、周密,1999年10月6日韩电计划全厂停机12天完成扩散头吊装工作,但西电烟囱维修公司仅用了4天零23 h就按设计要求提前完成任务,为电厂提前发电作出了贡献,间接经济效益近百万元。
    4.4 拆除花饰、安装爬梯及信号平台
    原设计要求采用控制爆破方法拆除旧烟囱顶部5 m处花饰部分,而不能破坏内衬碎砖混凝土,保证拆除过程中起隔烟作用。经对顶部取样发现,混凝土筒壁与内衬粘连现象普遍。经与设计院联系,采用风动工具对花饰部分进行拆除,既满足了设计要求,也保证了施工环境要求,安装爬梯及信号平台均达到了烟囱施工规范要求。
    5 结束语
    韩电烟囱加固改造工程工期紧,施工难度大,在国内没有先例的前提下,经过设计人员及施工人员献计献策,克服了施工难题,安全、按时、按质量要求完成了此项工程。为此得到了韩电“烟囱维修、堪称****”的高度赞扬。西电烟囱维修公司已能够独立完成火电厂烟囱现状的调研、加固、维修等一系列工作。
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