空冷塔双交叉钢管混凝土斜支柱施工技术_赵浪浪.pdf

20231Building Construction60空冷塔双交叉钢管混凝土斜支柱施工技术赵浪浪 尚龙飞 曹玉娥 马 祥陕西建工第九建设集团有限公司 陕西 榆林 719000摘要：神木神信热电有限公司发电工程空冷塔创新性地采用双交叉钢管混凝土X斜支柱代替传统钢筋混凝土X斜支柱和单交叉X斜支柱。针对双交叉钢管混凝土斜支柱高度高、吊装质量大、异形杆件多等特点，对构件制作、焊接、拼装、现场吊装及混凝土浇筑等施工技术进行了总结分析，为类似项目积累了经验。关键词：火力发电厂；空冷塔；双交叉钢管混凝土斜支柱；吊装中图分类号：TU765 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)01-0060-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.01.015Construction Technology of Double Cross Concrete Filled Steel Tube Inclined Strut for Air Cooling TowerZHAO Langlang SHANG Longfei CAO Yue MA XiangSCEGC No.9 Construction Engineering Group Company Ltd.,Yulin 719000,Shaanxi,ChinaAbstract:The air cooling tower of the power generation project of ShenmuShenxin Thermal Power Co.,Ltd.innovatively adopts double cross concrete-filled steel tube X inclined strut to replace the traditional reinforced concrete X inclined strut and single cross X inclined strut.In view of the characteristics of high height,large hoisting quality and many special-shaped members of the double cross concrete filled steel tube inclined strut,the construction technologies such as member fabrication,welding,assembly,on-site hoisting and concrete pouring are summarized and analyzed,which has accumulated experience for similar projects.Keywords:thermal power plant;air cooling tower;double cross concrete filled steel tube inclined strut;hoisting 凝土环板基础，环板宽度9.5 m，厚度2.2 m，环板顶标高3.50 m。塔高215 m，底部0 m直径159.3 m，喉部直径96.0 m，出口直径102.0 m，进风口高度35.1 m，壳底斜率0.25，最小壁厚0.31 m，最大壁厚1.5 m。单座空冷塔设计42榀双交叉斜钢管混凝土斜支柱作为筒壁支撑，钢管混凝土斜支柱采用焊接圆钢管，钢管柱采用Q335B级钢材，外径1.22 m，焊接焊条采用E50焊条。钢管混凝土斜支柱管内混凝土采用C40自密实无收缩混凝土。2 空冷塔双交叉钢管X斜支柱重难点1）空冷塔采用钢管混凝土X支柱双交叉设计，在国内外较少。与常规混凝土空冷塔钢筋混凝土X支柱相比，技术要求高、质量要求高、施工难度大、工艺新颖。与单交叉X柱浇筑相比，安装精度要求更高、吊装难度更大、焊接工艺要求更高、混凝土浇筑更加困难。2）单榀钢管混凝土X支柱体型大，现场吊装时分为大X支柱及小X支柱。大X支柱斜长41.254 m，质量达84.01 t；小X支柱斜长18.386 m，质量达24.69 t。吊装过程中的准确定位、起吊到位、人员操作安全以及吊装后钢管混凝土X支柱稳定性保证等是施工的难点。3）钢管混凝土X支柱施工周期长，大型起重设备投入空冷塔作为火力发电厂不可或缺的设施之一，尤其适合“富煤少水”的西北地区。但传统的空冷塔筒壁采用钢筋混凝土X斜支柱作为支撑，截面尺寸大、施工难度较高、安全难以保证，不仅占用大量人力、物力，同时工期较长，成本较高。钢管X斜支柱的研究成功地克服了传统X柱的痛点，不仅缩短了施工工期、减少了劳动力、降低了施工风险，同时也降低了工程造价。双交叉钢管混凝土X斜支柱属于新型技术。X斜支柱的现场拼装、起重吊装及吊装后的稳定性等均存在难点。为此，通过采用现场胎架及临时支撑等一系列的辅助措施，有效解决现场X斜支柱的施工难题。1 工程概况神木神信热电有限公司发电工程空冷塔采用双曲线自然通风空冷塔，塔筒形式为光面塔。基础形式为钢筋混作者简介：赵浪浪（1987），男，本科，高级工程师。通信地址：陕西省榆林市榆阳区榆商大厦B座6楼（719000）。电子邮箱：收稿日期：2022-09-28结构施工STRUCTURE CONSTRUCTION建筑施工第45卷第1期61多，施工场地有限，存在交叉作业风险。4）钢管X柱安装过程质量控制细节较多，如X柱整体拼装角度和外形尺寸控制，X柱柱脚安装定位及校正的控制，X支柱角度控制，钢环梁现场安装闭合尺寸精度的控制等。5）本工程空冷塔支柱为双交叉斜钢管混凝土X柱，钢管柱的加工、制作要求高，加工制作前一定要建模、二次深化设计，绘制出每个交点及切口的详细施工图，以此保证加工、焊接质量。3 工艺流程施工准备图纸深化设计X柱加工制作现场胎架基础及胎架设置X柱运输X柱现场组装焊接X柱吊装（先将大X柱全部吊装完成，再进行小X柱拼装）支墩浇筑钢环梁闭合钢管X混凝土浇筑临时支撑拆除4 双交叉支柱加工及制作1）钢管、X节点、柱顶环梁根据设计文件进行二次设计，绘制钢结构施工详图，并按设计文件和施工详图的规定编制制作工艺文件，根据制作厂的生产条件和现场施工条件、运输要求、吊装能力和安装条件，确定对X钢柱进行分段加工。每段划分如下：A段构件长度（圆心距离）12 408 mm，管径1 220 mm，质量5.92 t；B段构件长度（圆心距离）6 701 mm，宽度3 143 mm，质量8.27 t；C段构件长度（圆心距离）10 165 mm，管径1 220 mm，质量4.97 t；C1段构件长度（圆心距离）3 729 mm，管径1 220 mm，质量2.02 t；C2段构件长度（圆心距离）6 404 mm，管径1 220 mm，质量3.05 t；D段构件长度（圆心距离）6 455 mm，宽度3 194 mm，质量7.97 t；E段构件长度（圆心距离）5 525 mm，管径1 220 mm，质量2.78 t；F段环梁长度9 775 mm，宽度（管径）2 000 mm，质量5.06 t；G1段环管长度5 700 mm、G2段环管长度2 600 mm，管径599 mm，质量1.66 t。2）加工流程：钢材复验圆管矫正圆管相贯线切割圆管除锈圆管冷喷锌构件装配构件焊接应力消除探伤检测标记出场。3）钢管X柱加工过程重点是B段、D段的焊接工作。为能使2根钢管焊接时处在同一水平面，需要制作胎架以保障焊接质量。钢管混凝土X支柱B段和D段在厂内加工，设置2套胎架。胎架要有足够的强度和刚度，以支撑X柱整体的质量，保证拼装质量。胎架上应划出中心线、拼接线、水平线、检验线等标记。胎架由32组钢架及连接支撑组成，钢架采用HN400 mm200 mm热轧型钢，设63 mm5 mm角钢连接支撑，保证胎架的整体稳定。胎架H钢用膨胀螺栓与车间混凝土地面固结。胎架水平构件安装时通过水平仪测量，确保胎架顶面标高一致。4）X柱A段、C段、E段加工。柱底板的椭圆形圆环，通过采用数控切割机，进行数控切割。将Tekla中A段、C段、E段圆管模型数据转入相贯线切割机，通过设备切割，将A、C段柱底的管口和拼接坡口切割完成。打磨干净圆管和椭圆圆环板切割钢渣。构件通过抛丸机进行除锈处理，构件除锈等级为Sa2.5级。经过抛丸除锈处理后4 h内，对构件临空面进行冷喷锌防腐处理，柱脚埋入部分和坡口位置及内侧混凝土接触面不做防腐处理，采用胶带纸做好防护。5 现场胎架设置及现场焊接拼装1）钢管混凝土X支柱拼装工作在空冷塔内进行，设置4套胎架。2）将运至现场的钢管整体拼装成2段（大X、小X）。大X柱：4A2B2C2C11D2E1F；小X柱：2C21D2E1F。3）胎架上应划出中心线、拼接线、水平线、检验线等标记。4）胎架由32组钢架及连接支撑组成，保证胎架的整体稳定。5）胎架基础采用条形混凝土基础（地基承载力250 kPa），基础尺寸为1 800 mm600 mm600 mm。6）混凝土基础顶面预埋埋件，胎架立柱与埋件焊接牢固，胎架水平构件安装时通过水平仪测量，确保胎架顶面标高一致。7）每拼装一榀X柱，对胎架进行一次沉降测量，如果基础出现不均匀沉降，则需通过调整胎架上固定X柱的梯形板，确保胎架水平标高。6 临时支撑设置本工程钢管混凝土X支柱为倾斜柱，安装难度大。考虑现场实际情况，采用双层临时支撑钢管固定辅助安装。临时支撑基础采用钢筋混凝土基础。下层临时支撑基础顶标高为1.00 m，底标高为1.50 m；上层临时支撑基础顶标高为0 m，底标高为0.50 m。临时支撑选材为Q235B。下层支撑采用325 mm10 mm螺纹管，支撑位置赵浪浪、尚龙飞、曹玉娥、马祥:空冷塔双交叉钢管混凝土斜支柱施工技术20231Building Construction62位于下层X柱交叉点上，支撑中心半径为69.981 m。上层支撑采用700 mm12 mm螺纹管，支撑位置位于上层X柱交叉点上，支撑中心半径为65.601 m。支撑上部与X柱通过销轴连接，支撑柱脚采用预埋锚栓固定。1）临时支撑混凝土基础预埋6个螺栓与临时支撑柱底连接1。2）临时支撑安装、X钢支柱微调均通过柱底的螺母调平、设置楔铁及使用千斤顶配合来完成2。3）千斤顶位于柱底螺栓连接板外侧，可根据实际情况灵活设置，每榀临时支撑设2个50 t机械千斤顶。4）在临时支撑拆除过程中，千斤顶还起到支撑柱底卸载及配合临时支撑拆除作用。5）每榀临时支撑安装完成后，底部千斤顶继续保留，以备吊装过程中的微调整需要。在安装过程中，如果临时支撑柱底标高准确，可确保X钢柱角度及位置，则安装时无需设置千斤顶，仅在微调整需要或该榀临时支撑拆除时使用。7 吊点及吊耳设置根据大X柱的质量及形状，经过受力计算确定吊点位置及数量。X柱主钩设4个吊耳，上端吊耳距重心814 mm，下端吊耳距重心1 645 mm。X柱相对重心线分为上下两部分，上部分质量小于下部分质量，确保起重吊装时X柱的角度大于设计倾斜角度。8 重物试吊试吊重物为一榀X柱，试吊质量：大X支柱84.01 t（含吊具质量），小X支柱24.69 t（含吊具质量）。试吊步骤具体如下：1）空载试验：在极限位置内做吊钩升降动作，检查限位器是否灵敏可靠，起升机构各运动部件是否灵活，钢丝绳在卷筒上的排列情况；机体向左、右回转360；前进、后退行驶各15 m。确认合格后，方可进行下一步的试验。2）静载试吊：400 t履带吊车吊重84.01 t，工作幅度25 m。采用52 mm的钢丝绳2对，40 t卡环4个，安全系数8倍，挂4个吊点起吊一榀X支柱。带载后离地200 300 mm，静止约10 min，重物与地面距离应保持不变。280 t履带吊车吊重B段钢柱，吊重24.69 t，采用32 mm钢丝绳2对，采用10 t卡环4个，安全系数5倍，挂4个吊点吊装B段钢柱，带载后离地200300 mm，静止约10 min，重物与地面距离应保持不变。9 双交叉X柱的整体分