调弧钢模板在烟囱外筒施工中的应用
东北电业管理局烟塔工程公司
周来双 李亚林 周克明 梁庆纯
钢筋混凝土烟囱作为大型火力发电厂的标志性建筑之一，其混凝土外观工艺质量越来越多的成为业主及同行的关注药店。本文就华能沁北电厂三期工程240/2×Φ8.5m多管式烟囱钢筋混凝土外筒施工，在模板设计、加工、支设安装等方面进行技术改进，总结大块调弧钢模板在本工程的技术改进与应用。
1、工程概况
华能沁北电厂三期（2×1000MW）超超临界燃煤发电机组扩建工程，烟囱工程为240/2×Φ8.5m钢筋混凝土多管式烟囱，内设双钢内筒，钢内筒直径8.5m,高240m。烟囱混凝土外筒顶标高+233.0m，烟囱0m外半径为13.2m，壁厚为650m，+233.0m外半径10.6m壁厚为350mm。钢筋混凝土外筒工程量约7500立方米、钢筋总量约850吨。
2、工艺选择
目前，烟囱混凝土外筒通常采用的施工工艺有三脚架翻模、电动提模、液压滑模等，无论采用哪种施工工艺，混凝土外观质量的好坏与混凝土模板的选用及拼装方法是分不开的。三脚架翻模是传统的施工工艺之一，模板采用定型钢模板，以模板边插接支设收分半径，三层设置翻模施工。该工艺造成模板拼接缝处错台较大，拼缝竖向不成线，模板拼接角易出现漏浆等质量通病。同时，由于烟囱半径较小，采用板面为平面的模板接拼时模板水平方向圆弧度过渡不好，外观质量不理想。从混凝土表面平整度、整体圆弧度、模板拼缝的规律性、施工进度、节约成本等方面进行综合分析，决定采用传统三角胶翻模（配SCPT型施工升降机垂直运输）施工工艺。筒壁外模采用特制大块调弧钢模板及T型调弧钢模板拼装，内模采用3015/1015定型钢模板及收分模板拼装。
3、外模板设计
3.1设计原则
烟囱外筒模板设计应能满足烟囱筒壁外观质量要求，并结合施工进度控制、成本节约等方面进行综合分析，以确定模板设计的最优方案。
烟囱外筒壁混凝土表面圆弧度、平整度、模板的拼接规律美观与否，是烟囱工程外观质量的关键点，也正是业主的关注点：“规律、大块、平整度、美观”。烟囱筒壁前20节，特别是前10节工程量大，施工速度慢，是质量通病最容易暴露，也是业主最关注的施工部位。
根据上述原则，我们把模板圆弧度设计、模板拼缝成线作为本次设计的重点，本期烟囱筒筒壁工程模板系统外模设计最重确定为：
（1）采用三角架翻模施工，调弧模板设计每节高度为1500mm，初始模板宽度设计约为1200mm模板间采用螺栓对接方法连接，标准版与T型板沿圆周间隔排布。
（2）0~30节即0~+45m高范围施工时，竖向模板拼缝应成一条线；
（3）31~80节标高范围施工时，每10节（即每15m）竖向模板拼缝成一条线；
（4）81节及以上（即+120m以上）施工时，竖向模板拼缝为一条线。
（5）筒壁模板拼缝边线时，将标准板与下一节T型板中心线对齐，然后再按标准版与T型板交替布置方式重新组装。
3.2外模板设计
（1）烟囱外筒0~30m坡度为4%，30m~80m坡度为2%，80m~120m坡度为1%，120m~233m坡度为0。因为外筒半径在0~120m范围内分为三个坡度收缩半径，在模板设计上需要有上小下大的T型调弧模板来收缩半径。同时为保证原大块模板和竖向拼线规律性，除收分T型模板外还需设计矩形标准调弧模板。因此模板设计定型为两种类型。Ⅰ型为矩形标准调弧模板（1200mm宽×1500mm高），此型为标准模板，自下至上模板截面规格不变。Ⅱ型为上小下大的T形调弧模板，此型模板自下至上截面宽度尺寸逐渐变小。这两种型号的模板在支设上应交错布置。
（2）为提高模板面刚度和多次倒模使用的耐久性，模板面板设计采用2.5mm厚冷轧板。同时，根据强度计算模板边肋采用56×5角钢，中间力肋、横肋采用2.5mm厚扁铁加工制作。两型模板横肋间距150mm。Ⅰ型标准板立肋中心间距150mm，模板中间设紧贴双立肋板来控制支设圆弧度。T型板中间双立肋板间留2mm切割空隙，立肋间距控制在150mm左右，以双立肋板控制支设圆弧度。
（3）考虑需要模板竖向拼缝成线及翻模组装进度问题，T型调弧模板按10节数量设计，每节上下宽度相对，即上边一节T型调弧模板的夏鸥尺寸与下边一节T型调弧模板的上口尺寸相对，则模板拼装后竖向拼缝应成直线，10节T型调弧模板可完成15m高度范围的半径收缩。而Ⅰ型矩形标准调弧模板应三角架翻模施工工艺，只需三层配置即可。
（4）根据烟囱混凝土筒壁外半径的长度及模板拼装方式，T型调弧模板上、下口宽度根据筒壁坡度计算，为保证筒壁下部模板面的大小一致性，初始T型板的宽度应与标准板宽度差不多。
（5）以上述分析计算，根据筒壁半径长度，每节筒壁需用标准版及T型板各36块。标准板加工制作3节用量，计108块；T型板加工制作10节用量，计360块。标准板多加工制作6块，T型板每规格多制作1块，作为备用板。
（6）T型模板在设计上应满足半径收分的需要，同时还要满足满足板面调弧及多次反复使用的需要。因此，烟囱筒壁施工时，11~20节用1~10节的T型模板现场切割改制，模板切割采用等离子切割机，21~30节用11~20节的T形模板现场切割改制，保持30节以下模板竖向一条线的规律性。筒壁30节以上保持每10节模板竖向一条线的规律性，采用21~30节T型板循环倒用至烟囱120米即第80节，每节在非现场主视方向设置一块收分板。81节开始对T型板进行最后一次切割，三节倒用至顶。T型模板切割时沿切割线将紧贴双立肋板中的外侧肋沿留设空隙用离子切割机切掉即可，剩余立肋作为新模板边肋。在制作时立肋均设与边肋相对螺栓孔。
（7）根据工程具体情况对竖肋、连接孔、对拉孔等整体策划，需一次设计加工完成，需满足现场切割方便的需要。对拉螺栓单层模板的设计双层，竖向间距850mm水平间距不大于600mm，以提高模板刚度，减少筒壁出现错台或局部弧度突出的可能性，以提高筒壁的弧度、平整度。对拉螺栓孔设计成圆形空Φ18穿,M16对拉螺栓，模板连接采用M12螺栓以提高连接的整体性，考虑加工误差，模板连接螺栓孔设计成条形孔Φ14×22。
4、外模板配制与施工
4.1外模板配制
为保证模板加工的质量，要选择专业模板加工厂，按设计图纸进行配制加工。在模板加工过程中需及时协调处理加工中出现的各类技术问题，完善加工图纸，监造加工过程。尤其在板面弧度控制、肋板间距及焊接、模板钻孔上要及时监督加工质量。
4.2模板安装与施工
筒壁外模板采用定型钢模板与T型钢模板间隔布置的方式。在每块模板侧面分别组装下一块模板如此进行直至模板形成闭合一圈，相邻模板用M12螺栓固定连接，竖向4~5个、水平4~5个。模板组装前应先清理已施工节模板上口杂物、贴海绵条，组装时将模板与已施工节模板用螺丝栓连接。上下节模板立缝应顺直成一线，保证筒壁外型曲线流畅、美观。
每节模板安装两层对拉螺栓，采用M16对拉螺栓，对拉螺栓水平间距为600mm，竖向间距为850mm。每根对拉螺栓用φ25塑料管保护，当做套管用，塑料管与内外模板顶紧，套管两段部用橡胶塞垫上，以防漏浆堵套管。单根熟料管长度为筒壁厚度减2倍垫片厚度。垫片用25mm厚橡胶加工成圆台，圆台下口直径30mm上口直径20mm，中心留圆孔φ16。对拉螺栓通过塑料管由外面向里面递送，两段露初均等长度。
围檀选用4跟通常φ25螺丝钢筋，钢筋长度应能覆盖3块大模板为宜，模板和对拉螺栓安装后开始安装模板围檀，每层对拉螺栓有两道围檀，共计四道围檀，围檀撘接长度500mm左右。此种围檀能保证筒壁表面圆度。较好的消除表面不平现象，改善混凝土表面工艺质量。
模板安装完成后，在模板仓上口加设模板顶撑，辅助调整模板上口圆弧度。
4.3模板安装注意事项
（1）所有模板拼缝处均应粘贴海绵条，海绵演模板肋边粘贴，不得露初模板表面。
（2）模板围檀按筒壁半径调整弧度，围檀钢筋搭接长度不得小于500mm，且搭接处选在对拉螺栓处。
（3）保证对拉螺栓径向均通过中心，严格按模板配制进行支设模板。
（4）模板使用前应打磨干净并均匀涂刷隔离剂，隔离剂选用一级色拉油，混凝土拆模后表面刷养护液。
（5）对拉螺栓套管严格按照筒壁厚度加工，误差控制在±2mm内。不得将损坏的套管安装，在验收过程中发现损坏的必须及时更换。
（6）围檀弧度应满足筒壁半径要求，根据每节半径制作围檀弧度，围檀与模板靠紧不得有缝隙。
（7）模板切割采用等离子切割机进行，要严格保证切割后的模板尺寸。
4.4模板施工中的改进措施
模板拼装设计采用螺栓连接（模板水平、竖向拼接处）施工过程中发现，因模板竖向拼接时需拆、拧的螺栓较多，每道竖向拼缝处需4~5条螺栓，严重影响了模板安装速度。为此，在筒壁施工至一定高度（30节以后）将竖向拼缝处螺栓改用U型卡（即组合式定型钢模板连接件），进行模板连接，模板水平接缝处仍用螺栓连接。通过技术改进，提高了模板的安装速度，每节模板安装相比采用螺栓连接安装速度减少了2小时左右，同时模板的安装质量仍有很好的保证，在保证施工质量的前提下，同时也满足了施工进度要求。
4、经验总结
沁北电厂三期烟囱工程，混凝土筒壁表面平整，竖向拼缝成线，模板大块特征明显，大小块间隔交错布置规则性较好。外筒整体曲线顺直，混凝土表面圆弧度好，拼缝错台很小。克服了以往三角架插接模板易出现的漏浆等质量通病。烟囱外观整体感在色标施工完成后，在阳光照射下，混凝土表面圆弧度过度非常好。
虽然此套模板在沁北三期烟囱工程施工中取得很好的成绩，但也有些不足之处仍需改进。主要体现在以下几方面：
（1）因标准板只加工3节用量，T型板加工了10节用量，在烟囱筒壁第四节施工时新旧模板共同使用，致使混凝土表面颜色有差异，虽然不明显，但在一定时间内（主要是施工期前期）对筒壁观感质量仍有一定影响。
（2） 每节模板安装时，均需要上下倒运模板，增加了模板安装施工时间，对施工进度有一定影响。且单块模板重量较大，增加了工人劳动强度。
（3） T型板在施工过程中随切割变小，而标准板无切割，筒壁上半部模板板块大小不均匀，对观感质量优一定影响。
（4） 模板的加工误差对模板拼缝影响较大，在模板尺寸正差较多的情况下，模板拼缝位置不能得到很好的保证，对“模板拼缝成一直线”有一定的影响，同时模板拼装变缝时也不能完全达到预期效果。
（5） 31~80节因设置了收分板，虽在非现场主视方向，但对筒壁整体外观质量还是有一定影响。
（6） 模板首次打磨一定要彻底，并及时将模板表面清理干净并刷好油。
（7） 模板加工尺寸偏差必须取负差，负差部分在模板拼装时可通过增加海绵胶条等措施予以弥补，以保证“模板拼缝成一直线”，同时在模板拼装变缝时能较好的达到预期效果，增强筒壁的外观质量。
（8） 尽量不设置收分板，如必须设置，建议采用大块收分板，即制作一块与标准板大笑基本相同的收分板，保证模板板块与相邻大笑基本相同，提高筒壁外观效果。
5、结束语
实践证明，本套模板设计在本期烟囱筒壁施工中取得了较好的质量效果，虽然还有一些不足，但对于消除筒壁质量通病（如错台、漏浆、拼缝不成线等）、提高筒壁混凝土表面工艺起到了非常明显的作用，可推广性较好。
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