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【摘 要】 合肥发电厂#5机（1×600MW）扩建工程，建设一座套筒式（筒中筒）烟囱。外筒为钢筋混凝土结构，高度为235m。内筒为钢结构，高度为240m。该烟囱施工难度大，工艺质量要求高，通过采取一系列技术措施，确保了烟囱安全优质的施工（其中外筒清水砼达到国内300WM以上机组先进水平）。
【关键词】 筒中筒烟囱；外筒液压提升翻模施工；钢爬梯平台倒装法施工；钢内筒气顶倒装法施工
1、工程概况
合肥发电厂#5机（1×600MW）扩建工程，筒中筒烟囱基础为圆形板筏基础，外筒（防护筒）为钢筋混凝土结构，高度为235m，上部外直径为12.80m，壁厚0.35m。底部外直径为26.00m，壁厚0.70m，上小下大，成锥形。内筒（排烟筒）为DN8500钢内筒，高度为240m，主要材质为耐硫酸露点腐蚀钢板和不锈钢钢板，壁厚为10mm—16mm。钢内筒与混凝土筒壁间设有9层钢平台及爬梯，作日常检修维护、烟气取样及钢内筒止晃作用。
筒中筒烟囱采用分阶段进行施工。第一阶段施工基础（以下不做介绍）；第二阶段施工外筒（采用液压提升翻模施工工艺）；第三阶段施工钢平台及爬梯（采用倒装法施工）；第四阶段施工钢内筒（采用气顶倒装法施工工艺）。
2、外筒液压提升翻模施工
2.1液压提升翻模施工装置
外筒施工采用液压提升设备平台（以下称提升平台）作为施工作业平台。整个平台由钢鼓筒、型平台钢（辐射梁）、环梁、悬索拉杆、独立式摇头拔杆、揽风绳、钢丝绳导索、随升式井架、下挂式吊架等部件组成，呈多三角桁架组合空间辐射体系。整个操作平台依托千斤顶及支撑杆带动辐射梁进行提升。
主要参数如下：
辐射长度为12米，中心作业区域452㎡，设3.2×3.2m鼓式中心鼓圈一个、30组[22b—12米辐射梁、4道12b环梁、30榀提升架、90根Φ25圆钢下悬索拉杆、9米高双孔随升井架一座、8根Φ15.5井架缆风钢丝绳、10米变幅式摇头拔杆一座（起重能力0.5吨）、60个GYD-60-6T滚珠千斤顶。
2.2筒壁液压提升翻模施工
2.2.1烟囱筒身液压提升翻模施工工序
筒身0-4.5m（前三模）采用满樘脚手架加固普通翻模施工；4.5m-235m（三模后）采用液压提升翻模施工。混凝土采用现场75m3/h搅拌站搅拌，0-30m采用37m汽车泵浇筑。30m以上采用物料提升机将混凝土输送到平台上人工运输浇筑。筒身施工采用二套定型钢模进行施工，每两模为一流程，施工流程如下：
安装第一节（0.1～1.6m）钢筋～立第一节模板～浇注第一节混凝土～安装第二节（1.6～3.1m）钢筋～立第二节模板～浇注第二节混凝土～安装第三节（3.1～4.6m）钢筋～拆除第一节模板～立第三节模板～浇筑第三节混凝土。
第一、二、三节模板混凝土浇注完～提升平台提升一模高度～安装第四节模板高度的环向钢筋～拆第二节模板翻上去立第四模板～浇筑第四节混凝土～再提升平台完成进入下一个循环。
2.2.2中心定位及半径控制
在烟囱基础底板浇筑过程中，在中心点焊接一锥型钢筋（锥型钢筋中心即为烟囱的中心）。筒身施工中利用88kg线锤进行对中，铅锤仪复核。每翻一板后，放下线锤以烟囱中心为中心作为模板的中心定位和筒身半径的控制，具体操作：用钢卷尺标出该截面的外半径，以钢筋撑掌握壁厚来控制内半径，随着烟囱的升高，线锤的晃动使对中工作难度增加，采用激光铅锤仪进行校核。烟囱标高用卷尺沿千斤顶支撑竿进行标设。
2.2.3钢筋施工
钢筋在钢筋场内按照经过审核下达的钢筋下料表进行加工，加工完成后通过提升平台的摇头扒杆运至提升平台进行安装。钢筋安装采用手工操作，由内到外的顺序进行。环向钢筋ф22以上及竖向钢筋采用直螺纹连接，接头率为25%；相邻环向接头间隔环筋不小于1m，竖向钢筋不小于1.1m，局部环向钢筋采用电弧接或绑扎连接。环向筋保护层为30mm（用坡度板控制坡度），用定制塑料垫块控制。
2.2.4模板施工
筒身采用规格为650、400、200、150×1500（单位mm）的定型钢模（2.5mm厚钢板加工成型）及1500mm×100mm的腹模竹胶板（收分模板）进行收分。按周长分成20等分，在0.1m处将整个圆周分成20等份，每等分安装6块1.5m×0.65m的钢模，当收分到一定高度时用一块1.5m×0.4m的钢模换掉一块1.5m×0.65m的钢模，以此类推，这样即保证了对拉螺栓沿建筑物高度和水平方向等间距均匀排列，又保证了模板拼缝沿建筑物高度方向上在同一条直线上。采用洁净的色拉油作为脱模剂确保混凝土的光洁度。
2.2.5混凝土施工
筒壁砼采用廠区75m3/h搅拌站统一供料，筒壁30米以下采用汽车泵直接把混凝土送入模板内。30米以上采用混凝土运输车送至现场，用手推车装运并通过吊笼提升到上部操作平台料斗内，然后用手推车送至模板内。
浇筑混凝土前，合理划分施工区段，定人、定责任区段安排操作人员。砼浇筑将沿筒壁圆周划分2个浇筑段，定点投料，采取对称、斜面分层一次到顶的施工方法，整个筒身砼浇筑分两组，从一点开始沿圆周相反方向进行，在相对一点汇合（浇筑完毕）。
砼淋浆的处理：采用帆布在模板的最下口用紧悬器锁口兜浆，并定期清理或更换帆布，每次砼施工完后立即用水冲洗干净。
3、钢平台及爬梯安装
3.1钢结构安装作业平台的搭设
外筒结构施工完成后在采用安装作业平台对钢平台及爬梯进行倒装法施工。在地面上用4榀普通脚手架钢管（Φ48×3.5）为骨架搭设一圆形钢结构（以下称安装平台）安装作业平台，半径4.5m，中间预留一方形孔（3m× 3m）， 在安装平台外围沿钢平台斜撑方向搭设八个活动吊桥（或称仙人桥，用手拉葫芦可向上拉动，以便吊笼运行）。在外筒提升平台的辐射梁上对应位置挂设12根240mΦ13钢丝绳，垂吊至地面，然后利用提升平台的双吊笼将安装平台吊运至233m位置，安装挂设12只HSS-3型手拉葫芦（每只手拉葫芦承载力为3T）并与Φ13钢丝绳卡牢后调整安装平台水平度及检查手扳葫芦、钢丝绳受力状况，铺设跳板后与吊笼脱离进行钢结构施工。 3.2、钢平台及爬梯安装工艺
钢结构的制作、防腐在加工场地上进行。平台安装采用倒装法由上至下进行。钢平台构件吊装前通过12个手拉葫芦将把安装平台运行至钢平台标高位置上方1m处，用提升平台吊笼把钢平台分片进行吊装至待安装的标高位置后将安装平台运行至待施焊位置。把吊桥放下即可站在安装平台上进行施焊加固，待整个平台安装完毕后进行钢格栅板铺设和围栏安装，以上工序完成后进行焊缝防腐。钢结构施工完毕降至下一层待安装钢平台上方位置，每降至一层钢平台标高时，及时调整平台水平度，使每个手扳葫芦钢丝绳受力均匀，按照此法从上向下循环完成整个作业过程。
作业流程可按如下工序进行：
1、钢构件加工、组装；
2、安装平台搭设及验收；
3、用吊笼将安装平台提升至待安装钢平台标高上部1m位置并完善作业平台安装；
4、用吊笼将施工构件吊至待安置位置；
5、将平台下至构件下部1米左右；
6、用手拉葫芦对构件进行定位，定位完毕后点焊；
7、斜支撑定位点焊；
8、构件全面焊接；
9、钢格栅安装；
10、栏杆、爬梯及落水管安装；
4—10条重复进行完成安装。
4、钢内筒气顶倒装法施工
钢内筒采用气顶倒装法进行施工，施工工艺流程如下：
气顶装置拼装制作→首段钢内筒（顶帽）制作、就位→气顶装置安装→钢内筒制作→钢内筒气顶至235米→钢内筒气顶到顶→烟道及检修门制作安装。
4.1.气顶装置系统
该系统由密封内底座、组对焊接平台（由槽钢及钢板组成，形成组对钢内筒弧型片的工作面，同时起着固定活塞的作用）。空压机、连接管道、阀门等组成；拼装制作的部分主要为气顶密封内底座制作，密封内底座是设在钢内筒内底面，高约10m，其状似活塞，由底板、活塞杆、活塞头、密封圈组成，并在活塞杆上设置二层内作业平台（活塞杆小于内筒直径约2m）；密封圈设置完成后，应进行气密性检查，向密封圈充压缩空气至气顶时压力，完成后，关闭进出气阀门，查看密封圈压力表，若半小时后压力保持不变，则气密性完好。
4.2. 气顶装置系统安装
4.3钢内筒制作安装
（1）钢内筒制作
将定尺采购的钢板卷制内筒所需要的筒壁，在卷制过程中要严格控制筒壁半径；采用角向磨光机及碳弧气刨焊接坡口。在碳弧气刨坡口时要注意弧长，弧长为1～2 mm，太长容易发主夹碳现象，弧长大于3mm则电弧不稳。调整合适的风压，风压太小，不能有效地将铁水吹出来，风压太大，则电弧不稳，且容易断弧。碳弧气刨的深度及宽度视钢板的厚度及坡口角度而定。清根时一般使用Φ8mm的碳精棒刨2～3次即可成型，其深度不宜超板厚的1/2。气刨宽度要适中，宽度太窄时，底层焊接时运条不方便，容易产生夹渣和未焊透缺陷。
（2）钢内筒筒首组装
在预制场地上先组焊成若干整圆的筒体，逐个进入内筒基础附近，利用提升平台的10吨卷扬机、钢丝绳把带有顶帽的首段筒首安装在烟囱内，此段钢内筒高12米，顶部用8mm的钢板封口与活塞组合形成密闭容器。
（3）其它内筒部分制作安装
筒首爬梯、防雨罩做好散件临时固定在顶升帽上，待顶升结束后再进行安装；
将钢内筒的筒体板（每圈筒体分三块板）依次用滑轨通过进料门洞送至烟囱内，利用螺旋轨道上的锚头吊将筒体板吊起，推至预定位置，将它们合围在待顶升筒体段的外围，把相邻筒体板间的三条纵缝中的二条焊固，留下最后一条纵缝，用手拉葫芦把相邻两板收紧，并点固周围卡板。
5、結束语
液压提升翻模工艺先进，安全性能好，成本投入适中，工期较快与定型钢模及腰线条施工工艺结合克服混凝土淋浆、提模时间对混凝土的强度依赖较大、外观质量易难于控制等缺陷。
钢爬梯、平台倒装法施工工艺具有操作简单、安全性能好、成本投入低、工期较快等优点。
气顶倒装法具有施工工艺简单、方便、高空作业少、用料少和较为经济等优点，但顶升时较危险，如操做不当，会发生吹跑翻顶等事故，对人身安全造成重大威胁。
参考文献：
组合钢模板技术规范（GB50214-2001）
烟囱工程施工及验收规范（GBJ78-85）
钢结构施工质量验收规范（GB50205-2001）
建筑钢结构焊接技术规程（JBJ81-2002）
电力建设施工质量验收及评定规程第1部分土建工程（DL/T5210.1-2005）
建筑施工手册（第四版）缩印本
【关键词】 筒中筒烟囱；外筒液压提升翻模施工；钢爬梯平台倒装法施工；钢内筒气顶倒装法施工
1、工程概况
合肥发电厂#5机（1×600MW）扩建工程，筒中筒烟囱基础为圆形板筏基础，外筒（防护筒）为钢筋混凝土结构，高度为235m，上部外直径为12.80m，壁厚0.35m。底部外直径为26.00m，壁厚0.70m，上小下大，成锥形。内筒（排烟筒）为DN8500钢内筒，高度为240m，主要材质为耐硫酸露点腐蚀钢板和不锈钢钢板，壁厚为10mm—16mm。钢内筒与混凝土筒壁间设有9层钢平台及爬梯，作日常检修维护、烟气取样及钢内筒止晃作用。
筒中筒烟囱采用分阶段进行施工。第一阶段施工基础（以下不做介绍）；第二阶段施工外筒（采用液压提升翻模施工工艺）；第三阶段施工钢平台及爬梯（采用倒装法施工）；第四阶段施工钢内筒（采用气顶倒装法施工工艺）。
2、外筒液压提升翻模施工
2.1液压提升翻模施工装置
外筒施工采用液压提升设备平台（以下称提升平台）作为施工作业平台。整个平台由钢鼓筒、型平台钢（辐射梁）、环梁、悬索拉杆、独立式摇头拔杆、揽风绳、钢丝绳导索、随升式井架、下挂式吊架等部件组成，呈多三角桁架组合空间辐射体系。整个操作平台依托千斤顶及支撑杆带动辐射梁进行提升。
主要参数如下：
辐射长度为12米，中心作业区域452㎡，设3.2×3.2m鼓式中心鼓圈一个、30组[22b—12米辐射梁、4道12b环梁、30榀提升架、90根Φ25圆钢下悬索拉杆、9米高双孔随升井架一座、8根Φ15.5井架缆风钢丝绳、10米变幅式摇头拔杆一座（起重能力0.5吨）、60个GYD-60-6T滚珠千斤顶。
2.2筒壁液压提升翻模施工
2.2.1烟囱筒身液压提升翻模施工工序
筒身0-4.5m（前三模）采用满樘脚手架加固普通翻模施工；4.5m-235m（三模后）采用液压提升翻模施工。混凝土采用现场75m3/h搅拌站搅拌，0-30m采用37m汽车泵浇筑。30m以上采用物料提升机将混凝土输送到平台上人工运输浇筑。筒身施工采用二套定型钢模进行施工，每两模为一流程，施工流程如下：
安装第一节（0.1～1.6m）钢筋～立第一节模板～浇注第一节混凝土～安装第二节（1.6～3.1m）钢筋～立第二节模板～浇注第二节混凝土～安装第三节（3.1～4.6m）钢筋～拆除第一节模板～立第三节模板～浇筑第三节混凝土。
第一、二、三节模板混凝土浇注完～提升平台提升一模高度～安装第四节模板高度的环向钢筋～拆第二节模板翻上去立第四模板～浇筑第四节混凝土～再提升平台完成进入下一个循环。
2.2.2中心定位及半径控制
在烟囱基础底板浇筑过程中，在中心点焊接一锥型钢筋（锥型钢筋中心即为烟囱的中心）。筒身施工中利用88kg线锤进行对中，铅锤仪复核。每翻一板后，放下线锤以烟囱中心为中心作为模板的中心定位和筒身半径的控制，具体操作：用钢卷尺标出该截面的外半径，以钢筋撑掌握壁厚来控制内半径，随着烟囱的升高，线锤的晃动使对中工作难度增加，采用激光铅锤仪进行校核。烟囱标高用卷尺沿千斤顶支撑竿进行标设。
2.2.3钢筋施工
钢筋在钢筋场内按照经过审核下达的钢筋下料表进行加工，加工完成后通过提升平台的摇头扒杆运至提升平台进行安装。钢筋安装采用手工操作，由内到外的顺序进行。环向钢筋ф22以上及竖向钢筋采用直螺纹连接，接头率为25%；相邻环向接头间隔环筋不小于1m，竖向钢筋不小于1.1m，局部环向钢筋采用电弧接或绑扎连接。环向筋保护层为30mm（用坡度板控制坡度），用定制塑料垫块控制。
2.2.4模板施工
筒身采用规格为650、400、200、150×1500（单位mm）的定型钢模（2.5mm厚钢板加工成型）及1500mm×100mm的腹模竹胶板（收分模板）进行收分。按周长分成20等分，在0.1m处将整个圆周分成20等份，每等分安装6块1.5m×0.65m的钢模，当收分到一定高度时用一块1.5m×0.4m的钢模换掉一块1.5m×0.65m的钢模，以此类推，这样即保证了对拉螺栓沿建筑物高度和水平方向等间距均匀排列，又保证了模板拼缝沿建筑物高度方向上在同一条直线上。采用洁净的色拉油作为脱模剂确保混凝土的光洁度。
2.2.5混凝土施工
筒壁砼采用廠区75m3/h搅拌站统一供料，筒壁30米以下采用汽车泵直接把混凝土送入模板内。30米以上采用混凝土运输车送至现场，用手推车装运并通过吊笼提升到上部操作平台料斗内，然后用手推车送至模板内。
浇筑混凝土前，合理划分施工区段，定人、定责任区段安排操作人员。砼浇筑将沿筒壁圆周划分2个浇筑段，定点投料，采取对称、斜面分层一次到顶的施工方法，整个筒身砼浇筑分两组，从一点开始沿圆周相反方向进行，在相对一点汇合（浇筑完毕）。
砼淋浆的处理：采用帆布在模板的最下口用紧悬器锁口兜浆，并定期清理或更换帆布，每次砼施工完后立即用水冲洗干净。
3、钢平台及爬梯安装
3.1钢结构安装作业平台的搭设
外筒结构施工完成后在采用安装作业平台对钢平台及爬梯进行倒装法施工。在地面上用4榀普通脚手架钢管（Φ48×3.5）为骨架搭设一圆形钢结构（以下称安装平台）安装作业平台，半径4.5m，中间预留一方形孔（3m× 3m）， 在安装平台外围沿钢平台斜撑方向搭设八个活动吊桥（或称仙人桥，用手拉葫芦可向上拉动，以便吊笼运行）。在外筒提升平台的辐射梁上对应位置挂设12根240mΦ13钢丝绳，垂吊至地面，然后利用提升平台的双吊笼将安装平台吊运至233m位置，安装挂设12只HSS-3型手拉葫芦（每只手拉葫芦承载力为3T）并与Φ13钢丝绳卡牢后调整安装平台水平度及检查手扳葫芦、钢丝绳受力状况，铺设跳板后与吊笼脱离进行钢结构施工。 3.2、钢平台及爬梯安装工艺
钢结构的制作、防腐在加工场地上进行。平台安装采用倒装法由上至下进行。钢平台构件吊装前通过12个手拉葫芦将把安装平台运行至钢平台标高位置上方1m处，用提升平台吊笼把钢平台分片进行吊装至待安装的标高位置后将安装平台运行至待施焊位置。把吊桥放下即可站在安装平台上进行施焊加固，待整个平台安装完毕后进行钢格栅板铺设和围栏安装，以上工序完成后进行焊缝防腐。钢结构施工完毕降至下一层待安装钢平台上方位置，每降至一层钢平台标高时，及时调整平台水平度，使每个手扳葫芦钢丝绳受力均匀，按照此法从上向下循环完成整个作业过程。
作业流程可按如下工序进行：
1、钢构件加工、组装；
2、安装平台搭设及验收；
3、用吊笼将安装平台提升至待安装钢平台标高上部1m位置并完善作业平台安装；
4、用吊笼将施工构件吊至待安置位置；
5、将平台下至构件下部1米左右；
6、用手拉葫芦对构件进行定位，定位完毕后点焊；
7、斜支撑定位点焊；
8、构件全面焊接；
9、钢格栅安装；
10、栏杆、爬梯及落水管安装；
4—10条重复进行完成安装。
4、钢内筒气顶倒装法施工
钢内筒采用气顶倒装法进行施工，施工工艺流程如下：
气顶装置拼装制作→首段钢内筒（顶帽）制作、就位→气顶装置安装→钢内筒制作→钢内筒气顶至235米→钢内筒气顶到顶→烟道及检修门制作安装。
4.1.气顶装置系统
该系统由密封内底座、组对焊接平台（由槽钢及钢板组成，形成组对钢内筒弧型片的工作面，同时起着固定活塞的作用）。空压机、连接管道、阀门等组成；拼装制作的部分主要为气顶密封内底座制作，密封内底座是设在钢内筒内底面，高约10m，其状似活塞，由底板、活塞杆、活塞头、密封圈组成，并在活塞杆上设置二层内作业平台（活塞杆小于内筒直径约2m）；密封圈设置完成后，应进行气密性检查，向密封圈充压缩空气至气顶时压力，完成后，关闭进出气阀门，查看密封圈压力表，若半小时后压力保持不变，则气密性完好。
4.2. 气顶装置系统安装
4.3钢内筒制作安装
（1）钢内筒制作
将定尺采购的钢板卷制内筒所需要的筒壁，在卷制过程中要严格控制筒壁半径；采用角向磨光机及碳弧气刨焊接坡口。在碳弧气刨坡口时要注意弧长，弧长为1～2 mm，太长容易发主夹碳现象，弧长大于3mm则电弧不稳。调整合适的风压，风压太小，不能有效地将铁水吹出来，风压太大，则电弧不稳，且容易断弧。碳弧气刨的深度及宽度视钢板的厚度及坡口角度而定。清根时一般使用Φ8mm的碳精棒刨2～3次即可成型，其深度不宜超板厚的1/2。气刨宽度要适中，宽度太窄时，底层焊接时运条不方便，容易产生夹渣和未焊透缺陷。
（2）钢内筒筒首组装
在预制场地上先组焊成若干整圆的筒体，逐个进入内筒基础附近，利用提升平台的10吨卷扬机、钢丝绳把带有顶帽的首段筒首安装在烟囱内，此段钢内筒高12米，顶部用8mm的钢板封口与活塞组合形成密闭容器。
（3）其它内筒部分制作安装
筒首爬梯、防雨罩做好散件临时固定在顶升帽上，待顶升结束后再进行安装；
将钢内筒的筒体板（每圈筒体分三块板）依次用滑轨通过进料门洞送至烟囱内，利用螺旋轨道上的锚头吊将筒体板吊起，推至预定位置，将它们合围在待顶升筒体段的外围，把相邻筒体板间的三条纵缝中的二条焊固，留下最后一条纵缝，用手拉葫芦把相邻两板收紧，并点固周围卡板。
5、結束语
液压提升翻模工艺先进，安全性能好，成本投入适中，工期较快与定型钢模及腰线条施工工艺结合克服混凝土淋浆、提模时间对混凝土的强度依赖较大、外观质量易难于控制等缺陷。
钢爬梯、平台倒装法施工工艺具有操作简单、安全性能好、成本投入低、工期较快等优点。
气顶倒装法具有施工工艺简单、方便、高空作业少、用料少和较为经济等优点，但顶升时较危险，如操做不当，会发生吹跑翻顶等事故，对人身安全造成重大威胁。
参考文献：
组合钢模板技术规范（GB50214-2001）
烟囱工程施工及验收规范（GBJ78-85）
钢结构施工质量验收规范（GB50205-2001）
建筑钢结构焊接技术规程（JBJ81-2002）
电力建设施工质量验收及评定规程第1部分土建工程（DL/T5210.1-2005）
建筑施工手册（第四版）缩印本