火力发电厂圆形筒体结构模板设计与制作工艺
曹 伟
摘 要:结合施工实践,主要就火力发电厂钢筋混凝土圆形筒体结构模板的设计与制作工艺进行了分析研究,以合理选定模板大小和加工工艺,从而提高钢筋混凝土圆形筒体结构的外观质量。
关键词:圆形筒体结构,模板,设计,制作工艺
中图分类号:TU755.2文献标识码:A
火力发电厂圆形筒体结构包括钢筋混凝土烟囱、钢筋混凝土双曲线冷却塔、干灰库及圆形煤场等。尤其是烟囱、冷却塔和圆形煤场是电力发电厂的象征物之一,形体庞大,并且随着电力工业的不断发展、观念的改变,必须把代表电厂特征之一的烟囱、双曲线冷却塔、圆形煤场等当作工艺品来“精雕细刻”。结合青海桥头电厂、西安灞桥电厂、陕西略阳电厂、陕西蒲城电厂烟囱、双曲线冷却塔和圆形煤场等的施工实践,研究模板设计与制作工艺质量要求。
1 模板体系
随着大直径圆形筒体结构的出现,传统的专用模板已不能满足施工和观感质量要求,塔体过大就显得竖缝太多,影响美观,为此圆形筒体施工专用大模板也就应运而生了,但是,模板设计太大,筒体会变成正多边形,影响其外观。
1.1 模板连接方式
1.1.1 承插水平连接
运用于传统冷却塔筒壁专用模板,分为甲、乙、丙三种类型,相邻模板间采用承插水平连接方式,从过去施工的多个冷却塔经验来看,有其缺陷和不足。
1)用圆钢筋制作的倒钉,由于其同模板接触面小,浇筑混凝土时,倒钉因振动而脱落,使相邻模板连接不严密,造成漏浆或夹浆,甚至形成错台,影响壳体曲线美观、流畅和圆整度。
2)模板主板与承插压板是通过点焊连接在一起的,周转使用次数多、时间久了,焊口开裂,同时由于承插口处的混凝土清理不净,使得模板间形成缝隙,造成漏浆或夹浆,缝隙增大。
3)通过承插口调节半径时,相邻模板主板间缝隙大小不一,一般板间缝隙为2 mm~25 mm,缝隙过大,筒壁混凝土表面形成水平或竖向带形缝。
4)组装模板时,由于混凝土套筒不规则,或调整标高,或上下模板连接不牢固,对拉螺杆预紧力或外力使得一侧模板上浮,导致上下模板可能承插不上,出现局部胀模或跑模,形成错台、倒挂牛腿或穿裙子等质量通病。
针对以上缺陷和不足,在多个电厂冷却塔筒壁的施工中,采取了以下一些改进措施:
1)倒钉改为三角斜铁,相邻模板间夹拼脆塑纸;
2)上下模板间连接由倒钉改为螺栓连接;
3)在浇筑混凝土时,加强清理承插口处的混凝土浆液;
4)使用前对模板进行全面修理,确保模板自身质量;
5)组装第i节时,必须保证第(i-1)节模板围檩槽钢不得松动,更不得将其拆除;
6)严格控制套筒垫块的形状和截面尺寸。
通过几个冷却塔的施工实践,基本消除了漏浆、胀模、跑模、错台、倒挂牛腿或穿裙子等质量通病,再辅以砂轮磨光机打磨,使得双曲线冷却塔曲线优美、流畅。
1.1.2 卡子水平连接方式和压搭水平连接方式
普通钢模板为卡子水平连接方式,适用于矩形或圆柱体等不变截面尺寸的形体结构;压搭水平连接方式主要用于圆台体等变截面尺寸结构,以便进行截面尺寸的调节,弥补卡子水平连接方式不能进行结构截面尺寸调节的不足。这两种连接方式都可消除承插水平连接方式的不足和缺陷。因此卡子水平连接方式和压搭水平连接方式优于承插水平连接方式。
1.2 模板选材
由于冷轧钢板刚度大,不易变形、翘曲,故订制钢模板最好选用冷轧钢板。
1.3 模板规格、尺寸
模板大小应以筒体大小来确定,模板设计时,以筒体最小半径为依据进行设计计算。实际上,筒体只是近似圆形的正多边形,人们知道正多边形边长越小,就越近似于圆。设冷却塔筒壁喉部最小半径为R,模板宽度为a,拼装模板将其分成n等份,则模板宽度(即弦)所对应的圆心角为α(见图1)。
以淋水面积为2 500 m2,冷却塔喉部最小半径为16 630 mm计算。
当取δ=1 mm时,h=16 629,则a=365 mm;
当取δ=2 mm时,h=16 628,则a=516 mm;
当取δ=3 mm时,h=16 627,则a=632 mm。
采用传统的500×1 300冷却塔专用模板能满足施工需要和感观质量要求,也可设计制作600宽的模板。同样淋水面积5 000 m2,6 000 m2,9 000 m2分别可以设计600,800,1 000模板。
1.4 模板制作工艺要求
1)对于烟囱和冷却塔等变直径的混凝土筒体结构,模板设计时要考虑设计收分模板。
2)为了提高模板整体刚度,长向边肋与板面必须通过冷轧成型,边角平直,不得有弧度;短向边肋与板面通过焊接连接,保证板面与肋边成直角;加筋板肋与板面通过焊接连接,必须保证焊接牢靠,在焊接过程中要采取防止板面变形措施,保证板面平整光洁。
3)模板边肋眼孔的位置和眼距必须一致,保证模板拼装时板面平整,没有错台。
2 内外模板高差处理
以双曲线冷却塔筒壁模板施工为例,由于筒体为变直径筒体,施工时内外模板大小规格一样,但由于施工工艺需要,内外模板顶标高始终不会处在同一水平面(标高)上,坡度越小,内外模板高差越大,最大可达100 mm~200 mm。由于混凝土拌合物属流态物质,自然浇筑时,只能浇筑至低的模板顶标高水平面,这样在这次混凝土浇筑留下的施工缝与下次混凝土浇筑模板缝间感观上留下了一条大的带形水平缝,影响塔体美观。
因此在冷却塔筒体施工时,设计制作50 mm×150 mm×500 mm的小木板条,筒壁混凝土浇筑时,用小木板条将施工缝做成阶梯缝,消除了该缺陷,同时提高了筒体的抗渗效果。
3 结语
通过多个电厂烟囱、冷却塔等的施工实践,模板规格大小的设计直接影响筒体的外观效果,若模板大,外观上筒体形成了直棱,或者重量太大造成工人劳动强度加大,降低了施工工效;若模板小,致使竖缝太多。因此对于不同的圆形筒体结构,在方案选定前必须把模板设计放在首要位置进行考虑,通过众多的烟囱、冷却塔、圆形煤场及干煤库模板设计和制造,合理选定模板大小和加工工艺,使得这些清水混凝土结构产生良好的美观效果。
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