陕西韩城发电厂130米混凝土烟囱抗滑、烟囱加固工程施工技术

摘 　要] 　陕西韩城发电厂130米烟囱采用滑模施工工艺。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 　烟囱倾斜 　烟囱裂缝 　抗滑 　烟囱加固
Π 　烟囱抗滑、加固前状况
韩城发电厂 130. 0Π6. 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。984年对该烟囱进行加固处理 ,主要是在烟囱内地3面下填筑了782 m 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最大倾斜值。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 ,最大裂缝宽度为 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 mmΠ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30.20 MPa ,1997年调查时平均抗压强度为28.98 MPa ,降低速率为0.24 MPaΠ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 ?新钢筋混凝土筒施工 ?吊装不锈钢扩散头 ?拆除顶部混凝土花?124.5～132.5 m标高钢筋混凝土筒壁施工 ?安避雷器、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基坑 ,搭设双排脚手架 ,安装倒链准确吊放支柱钢笼。混凝土采取分段浇注、分段振捣 ,确保混凝土捣过程中不发生离析 ,从而保证支柱混凝土工程量。支柱完工后 ,开挖600 mm×600 mm圈梁的环基槽 ,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 ,首先要根施工平台承受荷载及安全规范要求 ,解决施工平
设施 ,设计、制造1 套组装式施工平台。其特点是据烟囱半径变化进行平台组合。沿烟囱周长方向置。其吊点根据混凝土套筒施工高度分别承力50 m、90 m、125 m标高双道抱箍上 ,施工平台安全险绳系于信号平台上。施工平台的升、降利用手葫芦操作。施工人员上、下使用施工吊船 ,信号平上对称安装2 部摇头拔杆作为工器具、材料等垂运输通道。根据设计要求对原烟囱外表面进行2毛 ,清洗旧烟囱表面面积 3 491 m ,并对裂缝进行理。埋置1 150个膨胀螺栓作为新、旧混凝土结合的“剪力键”。为保证新套筒外观质量 ,施工中收模板采用 P1015 钢模与一块300 mm×1 500 mm的扎钢板焊接在一起 ,解决了模板收分漏浆问题。于新烟囱外套是在旧烟囱运行情况下施工 ,为解旧烟囱圆度超标 ,新烟囱套筒壁厚在一定范围内行了调整。为保证其圆度采取了如下措施:在圈的上表面用水泥砂浆找平 ,以保证钢模板在同一高;模板围檩采用分段制作 ,螺栓连接;通过控制檩弧度及支撑长、短不同口撑方法达到控制新套烟囱圆度 ,使新烟囱钢筋混凝土外套质量达到了良。
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、堪称第一”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