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      210 m煙囪設計和施工技術
      發布者: 發布時間:2017/3/11 14:42:56

      240 m煙囪設計和施工技術

      1、煙囪設計
      電廠一期工程安裝2臺600MW機組,其煙囪為總高度240m的雙套筒式結構,它由2個直徑6.2m、高245m的圓柱形鋼制排煙管和1個出口內徑為15.7m、高240m的鋼筋混凝土外筒組成?;炷镣馔驳撞客獍霃綖?4.1m,壁厚550mm,頂部外半徑為16.3m,壁厚300mm,筒身坡度150m以下為0.1%~3.42%,150m以上為0雙內筒鋼材采用進口鋼材,其材質符合美國ASTMA36或日本JIS400規范要求,壁厚為10mm及8mm2種筒頂部6.2m范圍內用6mm厚不銹鋼作內壁,以抗大氣腐蝕,鋼內筒外壁刷耐熱耐酸油漆4度,并設80mm厚礦棉板保溫層,以防止內壁結露腐蝕。
      外筒與雙鋼內筒之間設置3個平臺,標高分別為85,165,235m筒身頂240m標高處設鋼平臺,然后澆筑250mm厚混凝土封頂。筒身內沿筒壁設螺旋爬梯1座和垂直電梯1臺,以供檢修用。此外,外筒與鋼內筒之間每隔40m左石設置1道拉桿,以增加鋼內筒穩定性。煙囪基礎采用圓板式整體基礎,下設1000mm沖孔灌柱樁136條,煙囪基礎直徑45m,厚度1.5~3.4m,承臺上設有2個直徑為4.2m的圓柱狀鋼筒基礎(如圖1所示)。
      2、煙囪基礎大體積混凝土的施工
      2.1、施工方案的確定
      煙囪基礎直徑45m,高1.5~3.4m,混凝土總方量4058m3,屬典型的大體積混凝土,初步設想有3個施工方案:(1)一次施工,不留任何施工縫;(2)基礎中間留橫向施工縫1條,分為上下2塊;(3)留互相垂直施工縫2條,將基礎均分為4塊,分2次對稱澆筑(見圖2),先澆①部分,然后至少停留7天后,再澆②部分。
      方案比較:
      (1)若采用斜面分層法一次性整體澆筑,取圓板基礎平均厚度2.7m,混凝土坡度1∶6,每層覆蓋混凝土厚度1000px,初凝時間3h,則每h需要混凝土量為99m3,而現場拌和站生產能力為60m3/h,混凝土供應能力不足。
      (2)若采用水平分縫,分上下2塊的施工方案,存在以下難點:一是在澆筑上層混凝土時,上層鋼筋易遭污染,難以清理;二是下層混凝土澆筑后,對上層混凝土產生較大的約束作用,經計算此約束應力約為5.2MPa,大于混凝土的抗拉強度2.0MPa,因而可能產生溫度裂縫。
      (3)采用分塊跳倉施工,則可以克服以上缺點,經總承包商日本三菱公司及業主同意,我們采取了第(3)方案。
      2.2、保證混凝土質量的措施
      垂直施工縫處的處理:為了保證施工縫處混凝土的質量,采用了臺階形施工縫(見圖2)。為防止大體積混凝土的溫度裂縫,采取了以下措施:(1)為減少墊層對底板混凝土的約束,在墊層上設置2層油氈作為滑動層。(2)混凝土表面至少抹面3次,以防止混凝土早期沉縮裂縫。(3)混凝土抹面完畢后,即采用1層薄膜加2層草袋的辦法蓄溫養護。此外,基礎外模采用磚砌外模,并在混凝土澆筑前予以回填,以保證混凝土內外溫差不大于25℃,降溫速率小于1.5℃/天。(4)在基礎內埋沒鋼管,監測混凝土的溫度。實測平均氣溫20℃,中心最高溫度70℃,表面溫度45℃,滿足溫控要求。采取以上措施取得了十分顯著的效果,混凝土澆筑至今,未發現任何裂縫。
      3、外筒無井架液壓滑模施工
      3.1、滑模平臺設計
      滑模平臺由輻射梁、下弦拉桿、環梁、鼓圈等組成。煙囪底部外半徑為12.05m,組裝平臺半徑取14.0m經平臺設計計算,取40對18號槽鋼作為輻射梁,輻射梁與鼓圈采用螺栓連接;設40根32mm鋼筋作為下弦拉桿,下弦拉桿用花籃螺栓聯接在鼓圈的下鋼圈上;鼓圈內徑4.0m,高度3.0m,由上下鋼圈通過腹桿組合而成;井架高9m,平面尺寸2.8m×2.8m,井架用4根19mm鋼絲繩與平臺拉接。本結構千斤頂布置采用單雙相間布置,共布置GYD-60(額定承載力為3t)千斤頂60臺,相應配置40根48mm×3.5mm鋼管作為支承爬桿,剛度(EI)是25mm圓鋼的6.36倍,承載力為圓鋼的3.9倍,而其重量卻比圓鋼略小,因而更經濟。煙囪的半徑隨高度的增加逐漸縮小,在150m處,拆除部分千斤頂,由原來單雙間隔布置改為全雙
      布置,千斤頂減少為40臺?;Qb置在地面按施工設計圖制作完成后,為確保在高空滑升中的安全,必須對滑模平臺進行試壓。試壓荷載取1.2倍施工荷載,試壓時將平臺分為2個受荷區,分3次進行加荷。試壓結果顯示:鼓圈下沉量60.55mm,略大于設計要求L/400=60mm,輻射梁撓度39.5mm,略小于設計要求L/250=40mm,均符合使用要求。
      3.2、滑模偏差控制
      筒身中心的測量用線錘測定,錘重15kg,用20號鋼絲繞在搖線滾筒上,搖線架固定于井架上,鋼絲線從滾筒上經過井架中心放下,每提升1次,對中檢查1次。此外,每日早晚進行1次平臺扭轉觀察,在扭轉增大時則增加觀察次數。本工程采用鋼管作為支承爬桿,大大增加了滑升平臺的穩定性。施工中測量顯示:筒身中心最大偏差27mm,平臺最大扭轉50mm,滿足了設計要求。
      4、平臺及爬梯安裝
      滑模到頂后,利用滑模平臺在混凝土外筒頂端立起支承架,然后利用支承架將滑模平臺降至地面并拆除,緊接著在煙囪內地面組裝好安裝平臺、爬梯、電梯、照明系統、航標燈及避雷系統。工作吊籃是一種網式反撐活動鋼平臺,其中間留有吊裝孔,吊籃的升降由地面20 t卷揚機牽引,可以在外筒內垂直升降,由于外筒直徑上小下大,所以吊籃還應在15m~22m之間作徑向變幅。平臺及爬梯安裝按照由上至下,先平臺后爬梯順序進行。首先安裝頂層平臺,將工作吊籃升至平臺底,利用支承架,通過吊籃中間的吊裝孔,將大梁吊裝就位。然后安裝環形邊梁、次梁,鋪設壓型板,完成平臺安裝。此后吊籃適當下降,采用相同的方法安裝以下的平臺及爬梯。當吊籃降至180m高度以下時,外筒直徑開始逐步增大時,此時吊籃的直徑根據外筒直徑變化也相應增大。
      5、鋼內筒的安裝
      待上述工作完成后,即可開始鋼內筒的安裝,本工程采用了氣頂倒裝法進行安裝。
      5.1、施工工藝
      氣頂倒裝法工藝的原理如同“氣缸與活塞”的關系(見圖3)。用常規的吊具組裝好適當高度的鋼內筒頂段(約10.8m),在接近頂口處裝上一個密封用的封頭,這樣構成一個敞口的“氣缸體”,把它套在粗細圓柱構成的“內底座”外周。內底座的底部鋼板固定在鋼內筒基礎上,這樣在密封圈以上,封頭以下,筒壁所包圍的范圍內構成了一個密閉腔。外部氣源通過管道由底部向密閉腔通入壓縮空氣,當作用于封頭空氣壓力超過已組對的上筒段(包括封頭在內)的重量,并足以克服密封圈對簡內壁的摩擦力時,鋼內筒便開始上升。當氣壓頂升使上筒段的下口超過后續節的鋼板寬度以后,便把已卷制好的弧形鋼板(3塊圍成一個整圓)在“內底座”的周圍合攏、組焊成后續筒節,再以適當的排氣使上筒徐徐下降,并與后續筒節對接相焊,上筒節便接長了一節。再氣頂上升,合圍組焊后一新筒節,上筒段與新筒節對焊,如此一節復一節,使筒段累計接長到設計高度。
      5.2、主要技術要求
      5.2.1、氣頂時壓縮空氣的壓強與筒身增高的重量成正比,所以壓強是逐步增加的,到頂時的氣體壓強為0.163MPa。經計算,此時最薄筒段的材料許用應力超過實際應力1倍以上,因而不會發生泄漏或爆炸可能,筒體是安全的。
      5.2.2、內底座安裝時垂直度控制在1/2000以內,鋼內筒中心偏差應控制在≤H/2000且≤30mm
      5.2.3、美國ASTMA36鋼材與國產鋼材Q235接近,故采用J422焊條。為確保焊縫質量,采用坡口焊接,每條焊縫分3層完成,6個焊工對稱布置同步焊接,每焊完一層后,經檢查確認無缺陷后,再焊下一層。
      6、結束語
      6.1、電廠煙囪基礎大體積混凝土的施工經驗表明:只要周密部署、措施得力,垂直分縫并無問題,同時也能有效地防止大體積混凝土溫度裂縫的出現。
      6.2、滑模中采用48mm×3.5mm鋼管作為支承爬桿,增加了平臺穩定性,加快了滑升速度,減少了平臺扭轉和漂移。同時從經濟上而言,比25mm鋼筋略有節余。
      6.3、內筒頂升采用了氣頂倒裝法,即用常規的吊具組裝好適當高度的鋼內筒項段,加密封頭、內底座等構件,以壓縮空氣為動力,把組裝過程中的鋼內筒自身化為頂升工具,在逐步接高中逐步上升。該法具有安全可靠、速度快且經濟的特點。


       
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