浅析双曲线冷却塔的综合施工技术

摘要：本文从双曲线冷却塔的基础施工、模板设计、混凝土应用、构件吊装等方面，全面阐述了双曲线冷却塔施工技术，为以后该类技术的运用和创新，打下良好基础。

关键词：双曲线；冷却塔；综合施工

1 项目简介

某工程的冷却塔是该工程的重要组成部分，冷却塔施工能否快速、优质完成施工任务，直接关系到我公司的形象和信誉。为此目的我们专门组织了冷却塔施工科技攻关队伍，重点解决施工中的各项技术难题，为工程顺利、安全、快速施工奠定了坚实基础，施工中我们成功应用了管井降水技术，加强膨胀带代替后浇带技术，新型模板与支撑系统，塔内安装施工电梯技术，此外推广应用了预拌商品混凝土技术、粉煤灰综合利用技术，新型省工防潮涂料应用技术和小型滑轮组控制中心点测量技术，塔内淋水预制构件吊装技术。

2 施工技术内容

2.1 管井降水技术

冷却塔砂石垫层底直径为67.842m，基坑开挖面积约4000m2，挖深-4.3m，根据地质资料及设计说明地下水位为-2.1m。对如此大面积的圆形基坑及较高的地下水位，必须做好基坑的降水工作，地下水控制的方法可分为集水明排、降水、截水和回灌等形式单独或组合使用，经过分析论证，我们决定采用管井降水和集水井明排降水相结合的方法，减少了集水井数量和湿作业，效果显著。

管井降水是在基坑开挖前，先在设计位置布置井位，然后钻井、下混凝土滤水井管，管井低于基底4～5m，总深约10m，管井成型后，用深井潜水泵集中抽水，将基坑范围内地下水位降至基坑底面以下500mm，能够满足基坑开挖和基础施工要求。根据基坑开挖半径和甲方提供的地质资料，计算出基坑涌水量，在基坑周围布置6孔管井，管井内径为400mm，成井后进行单井试抽，检降水效果良好。经连续抽水10d，监测地下水位降至基底设计标高以下，可开始进行基坑开挖。

2.2 冷却塔环形基础温度裂缝控制技术

冷却塔环形基础设计池壁周长180m，要满足P8抗渗要求，因此，保证其不产生温度裂缝是满足其抗渗的决定因素。按传统做法是采用分段浇筑预留“后浇带”的施工方法，后浇带要在28d后才能浇筑，给施工工期带来很大影响。针对这一问题，我们组织人员赴郑州河南电力勘测设计院与有关专家进行交流探讨，决定采用“补偿收缩混凝土”和“加强膨胀带”的施工技术。将环形基础分为四段，预留四个加强膨胀带，每个膨胀带2m，在混凝土中掺加ACD膨胀剂（掺量为水泥的6%）四段浇筑完后，停7d后即可浇筑加强膨胀带，加强膨胀带混凝土的膨胀剂掺量提高至8-10%，其原理是在已浇筑的四段混凝土尚在膨胀过程中，即浇筑加强膨胀带，靠膨胀带和前期浇筑混凝土之间产生的膨胀应力相互作用，使混凝土密实而不产生温度裂缝。

应用这一技术，很好的避免了环形超长混凝土构件温度裂缝，效果良好，而且比采用传统的后浇带提前工期21d，效果特别显著。

2.3 冷却塔专用模板与支撑系统的应用

因冷却塔是双曲线结构，而且高度很高，采用普通的模板及支撑系统是无法施工的，解决模板与支撑体系难题是冷却塔风筒施工的关键，为解决这一难题，我们赴外地学习考察冷却塔的模板技术，并与中建二局模板厂合作优化设计制作了一套冷却塔施工的专用模板及支撑系统。冷却塔专用模板及支撑系统的原理是如下：

（1）模板采用1000mm×1300mm钢模板，一侧带60mm宽翼缘，可随着风简直径的变化进行调缝，其加工数量按直径最大处内外加工三板，施工逐层上倒、循环施工。

（2）模板支撑系统为内外三角架，以己浇筑的风筒筒壁为受力点，靠内外三角架支撑作用将上部荷载传递至已浇筑的筒臂，内外三角架之间靠螺柱连接，对拉螺栓在连接内外三角架的同时，也连接内外层模板，三角架同模板一样在施工中逐层上倒，循环施工。

（3）三角架体系在解决了模板支撑问题的同时，上层三角架还有一项重要的作用，就是内外层运输跑道固定在上层三角架上，三角架外侧设有防护栏杆，非常安全可靠。

（4）三角架支撑各杆件系统包括内斜撑、外斜撑、外环向连杆，内环向连杆，内水平杆、外水平杆、竖杆、内模斜撑、钢栏杆、吊栏、顶撑螺栓等。

2.4 塔内淋水预制构件的吊装技术

塔内预制构件包括支柱、淋水填料径向支承梁、环向支承梁、分水槽径向支承梁、分水槽及主水槽。具有构件型号多、安装难度大的特点。

为加快施工速度，拟采用两台汽车吊同时进行吊装，吊车进入塔内的跑道采用枕木搭设，为保证吊车在塔内行走无障碍，确定在径向第3排支柱的杯口基础（即半径R=15m处的杯口）事先在不影响吊车行走的路线以外预制好，吊装到该柱子时，将杯口基础吊装就位，杯口基础和底板之间用水泥砂浆坐平坐稳。

吊装单元的划分和吊装顺序的确定。根据设计特点，每30°角范围划分为一个吊装单元，共12个吊装单元，每个吊装单元内构件均完全相同。第一个吊装单元的吊装顺序为：径向预制柱（Z1、Z2）径向支承梁L1-L6径向预制柱Z3、Z4径向支承梁L7-L10径向预制柱Z1、Z2径向支承梁L1-L6填料环向支承梁L11-L17、L18-L30、L18′-L30′分水槽支承梁L31-L33主水槽分水槽。第一个吊装单元完成后两台吊车依次后退吊装。

预制构件从塔外向塔内运输方法，为加快施工速度，预制构件从加工厂运到现场后直接沿枕木塔设的跑道运至塔内，用吊车一次吊装就位，构件不再进行二次装卸。

2.4.1 吊车选择

所有预制构件单件重量均较小，最重构件混凝土用量约1.05m3。构件安装最大高度约11m，吊装分水槽FS-19a和FS-19b为最不利，最大回转半径约14m，单件混凝土用量0.421m3约1t重。因此综合考虑吊装选用2台16t吊车能够满足要求。

2.4.2 吊车行走路线确定

吊车行走中心线确定在半径R=15m处，该处杯口基础在底板其它位置事先预制好，吊装该柱子时，将杯口吊装就位。

2.4.3 预制柱的安装

吊装采用单点吊装（预制柱预留吊装环），按照事先的编号依次吊装，柱子吊装前杯口内部必须清扫干净，并按设计要求将杯口底用C35细石混凝土铺50mm，柱根进入杯口内后进行对中找正找垂直，检查柱顶标高，符合要求后用铁楔作临时固定，然后用C35细石混凝土将杯口浇灌振捣密实，铁楔不再取出。吊装柱子必须确保柱顶标高的准确，以确保水槽的安装标高和投入使用后水槽配水均匀。另外吊装时要特别注意柱子牛腿的方向，防止柱子牛腿方向错误。

2.4.4 淋水填料径向支承梁的安装

径向预制柱吊装后，开始吊装支承梁，吊梁前将梁上面的预埋铁件的中心线弹出，目的是为了安装环向支承梁时位置准确。梁采用双点平吊，按照编号依次就位，使梁中心线和牛腿中心线重合，梁头和柱之间按设计保证，50mm缝隙。就位后将梁上预埋件和柱牛腿预埋件焊接牢固。淋水填料径向支承梁上平安装标高为+5.15+0.45=+5.60m。

2.4.5 淋水填料环向支承梁的安装

第一个吊装单元三个径向的支承梁全部吊装完后，开始吊装环向的支承梁，用两台吊车同时吊装，就位时使梁中心线和径向梁上预埋铁件的中心线重合，以确保环向支承梁之间的间距符合设计要求的尺寸，每道环向支承梁准确就位后，即进行焊接，环向支承梁的上平安装标高为：+5.6m+0.35=+5.92m。环向支承梁安装时要注意L18-L30和L18′-L30′对称放置，避免放反。

2.4.6 分水槽径向支梁的安装

分立槽径向支承梁L31-L33安装于Z3、Z4柱顶+8.23m标高处，采用双点平吊，就位后将预埋铁件焊接牢固，分水槽径向支承梁的上平安装标高为+8.23+0.4=+8.63m。

2.4.7 主水槽安装

第一个吊装单元的主水槽用两台吊车同时进行吊装，主水槽安装于Z1、Z2柱顶+8.43m标高处，采用双点平吊，将主水槽中心线与柱顶中线重合，并使相邻两个主水槽之间保持不小于100mm宽的缝隙，就位后将主水槽与柱顶的预埋铁件焊接牢固，并用水泥砂浆抹出八字形角，主水槽之间的钢筋连接用钢筋搭接焊牢固，用C30细石混凝土将缝隙二次浇灌密实。

2.4.8 分水槽安装

分水槽安装于分水槽支承梁上和主水槽预留的洞口内，其中FS-1～FS-6直接安装于主水槽预留洞内，其它分水槽均一端安装于支承梁上，一端安装于水槽预留洞内，第一个吊装单元的分水槽可采用2台吊车同时吊装，分水槽采用双点平吊就位在支承梁上对称放置的分水槽端头缝隙保证60mm，顶头的分水槽底部用钢筋焊接牢固，分水槽与支承梁采用预埋铁件焊接牢固，并用水泥砂浆抹出八字角，顶头缝隙用C30细石混凝土二次浇灌密实。分水槽与主水槽接口处用3：7石棉水泥填塞密实。

3 创新点

冷却塔内淋水预制构件是冷却塔的重要结构组成部分，预制构件的吊装是整个冷却塔施工中的重点和难点，预制构件总共1000多件，而且结构复杂，预制构件的吊装是施工中我们遇到的重大技术难题，为克服这一难题，我们对传统的冷却塔构件吊装技术进行改进，取得了突破，具体如下：

传统的冷却塔预制构件吊装是在筒壁施工到中央竖井高度后停止施工，从塔外吊装预制构件，这一技术的特点是施工方便，但工期慢，不易对预制构件进行防护。我们决定先进行筒壁施工，筒壁完成后，吊车进入塔内吊装预制构件（经设计同意预留一对“人”字柱不施工，作为吊车及车辆出入口，吊装完成后恢复），而且将塔内半径R=15m处的预制柱杯口基础预留不做，留出吊车的行走路线。施工其它杯口基础时预留的杯口基础在一旁预制，吊装时逐个就位。吊车进入塔内的跑道采用枕木搭设，同时可作为预制构件运输车辆进入的跑道。吊装时两台吊车同时作业依次后退吊装。按正常工期需要30d的时间，我们只用了13d时间就完成全部吊装任务，效果非常显著，得到社会各界的好评。

4 社会推广情况

在本工程冷却塔施工中，我们注重增加施工中的科技含量，积极引进新技术，创新新的施工工艺和方法，运用新型建材。通过一系列新技术、新工艺、新材料的应用，使科技成果转化为生产力，效果显著，工程质量明显提高，安全生产条件明显改善，施工周期明显缩短，受到各方好评。极大提高了企业的社会信誉和市场竞争力，为企业发展奠定了坚实基础，同时也为同类工程施工积累了宝贵的经验，随着电力建设项目的发展，这些新技术、新工艺、新材料必将得到广泛的推广与应用。