李守林1王平2（中国建筑科学研究院建筑机械化研究院，河北廊坊065000）

【摘要】本文以发电厂双曲线冷却塔施工所采用的垂直运输方式的演变为主线、经由过程简要介绍一些典型方式，进行总结回首，回纳了冷却塔机械化施工垂直运输领域技术的成长标的目的。

【要害词】冷却塔、机械化施工、垂直运输

随着国平易近经济和科学技术的成长前进，我国发电厂火机电组已由80年月前的单机300MW为主成长到今朝的以600MW为主，与之配套的冷却系统即冷却塔的淋水面积也随之增至7000～9000m2（如图邯峰电厂）。这类年夜型冷却塔的泛起对传统机械化施工技术提出了新的要求和挑战，也为提高我国建筑机械化水平提供了的立异机遇和成长空间。

下面简要介绍分歧历史时期泛起的一些典型施工方式，领会冷却塔机械化施工垂直运输方式的演变历程，从而总结回纳出从此该领域垂直运输方式的成长标的目的。

1、传统脚手架方式

我国在50～60年月限于那时落后的技术装备条件而普遍采用了传统的内外合座脚手架和搭设木模板工艺用于小型冷却塔整体施工。该工艺存在以下缺陷：脚手架模板拆卸和安装工作不利便、排架搭设费用高、劳动强度年夜，高空作业量年夜，内外脚手架连杆在筒壁上的留孔较难处置等。今朝仅限于冷却塔局部如人字梁、环柱部位、其他装备附着系统等施工环节或部位辅助使用。近年来人字梁、环柱等年夜型预制构件的吊装凡是由履带吊完成。（如图）

2、多排孔脚手架与钢管竖井架的连系方式

70年月后期，国内施工单元在宁夏年夜坝电厂3#、4#冷却塔施工中采用了120米高普通钢扣件竖井架脚手架系统与多排孔脚手架栈桥连系方案，在那时解决了较年夜高度冷却塔施工垂直运输问题。（如右图）

该方案技术要害是按初步选定的竖井架断面和纤绳及组合断面的力学特征，如竖井架的截面惯性矩、抗弯刚度、回转半径及结构折减系数等经由过程荷载计较验证其稳定性。其特征（如图）井架结构设主孔16孔、增强孔20孔、立杆与水平杆在每层形成51个节点，每一个节点2个扣件，总计102个扣件，揽风绳设置从距离地面20米起拉绳，以上35米、63、76、89、102、120米处，共拉8层风绳，栈桥从距离地面35米起拉6层风绳，拴风绳节点要求角上4个立杆之间加“十”字斜撑，绳拴4根立杆。

该类系统的优点是经济实用、平安靠得住、施工简洁；不足的地方：必需经由过程严酷的接点计较、结构计较和检测来保证整体施工系统设计合理与运用平安；建造和安装工艺复杂、施工速度较慢，使用进程中施工人员劳动强度年夜。

该120米以上超高井架施工系统的理论验算，是对传统普通钢管脚手架系统在使用高度上的一个突破，具有一定推行价值，成为80年月部门中小型冷却塔施工的一种选择方案。

3、装配式悬挂吊桥与扣件式钢管竖井架的连系方式

自60年月，我国施工单元起头自制装配式竖直悬挂水平吊桥用于小型冷却塔的施工。

2000年,辽宁电建公司在抚顺发电厂二期工程3500平方米冷却塔施工中，采用了传统的装配式吊桥与金属竖井架连系施工电梯的垂直运输方式。该3500平方米塔为现浇钢筋砼结构双曲线自然透风冷却塔，塔高90米，环基中心半径为37.497米，喉部标高 70米，根蒂根基埋深-4.5米，人字柱及淋水装配为预制吊装钢筋砼结构。为知足筒壁施工需要，辽宁电建公司凭据施工组织设计要求，在冷却塔东北侧设一座高135米/12孔金属竖井架，配套装配式悬挂吊桥及一部外附施工升降机（如上图），作为冷却塔施工的垂直运输系统及水平通道。本竖井架共设六道缆风绳，竖井架下设12孔底座，上、下及每层缆风绳处设有加固圈。

装配式悬挂吊桥主桥长为20米，副桥长为8米，吊桥自重15吨，设计施工荷载6吨，总重量为21吨。（如上图）。SC200/200普通施工升降机附着在竖井架外侧，每隔６米高设一套附着架，施工升降机自身附着井架高135米，由90个尺度节组成。该电梯额定重量2.0吨，准乘18人，额定提升速度34m/min。

该系统使传统的脚手架作业量进一步下降、施工速度有所提高；建造和安装工艺较复杂。在年夜型冷却塔施工中遭到技术身分限制，平安风险上升，装备投资较年夜。

装配式悬挂吊桥与扣件式钢管竖井架的连系方式是70～80年月前后冷却塔施工的典型垂直运输方式。今朝哄骗该法已完成40余座中小冷却塔的施工。

4、以塔式起重机为主体辅以传统施工电梯的连系方式

依照主体作业机械---塔式起重机的架设位置，该法可分两种形式。

4.1内设固定式塔机方式

1998年年夜庆石化热电厂3#冷却塔（淋水面积为2000m2、塔顶标高71m）施工中采用QTZ25小型固定式塔机（臂长30m、起重高度80m）与传统施工电梯组合垂直运输方案（如右、下图）获得成功。

该方案的技术要害是：①塔机于冷却塔内附着方案简直定；②筒壁完工后塔机的拆卸与运输。

偏心设置的塔机其附着方案采用手拉葫芦预调等手段的柔性附着方式，解决了塔机跨越自力高度以后的塔身竖向稳定性问题；附着结构采用轻型桁架疏忽了柔性附着对于塔机钢丝绳自重的影响，削减了高空作业量，提高了作业平安系数。

塔机的拆卸和运输方案采用事前建造并经过超负荷实验的设于塔臂的两根拔杆和起重绳系，经由过程预先设计好的工作流程和步骤，保证施工中塔机臂杆顺遂经由过程风筒喉部并实现完工后的解体（此进程如图1、图2、图3、图4，不做过量描写）。

该小型塔机方案的装拆费用稍高，但在多座中小型冷却塔施工实践中，机械费用为采用中型塔机方案的1/3，综合效益很好。如佳木斯热力公司1号冷却塔（2500m2）、牡丹江二电厂1号冷却塔（3500m2）等均采用内设塔机方案完成了风筒浇筑，效果很好。但对于年夜型冷却塔施工，由于机械费用加倍昂贵、人员物料运输忙碌等身分，该方案则显得力有未逮。

内设固定式塔机与施工电梯组合垂直运输的优点是机械的重复使用率高、装拆周期短，且机械用途广，在中小冷却塔施工中可提高企业的综合效益。

4.2外设自升塔机方式

2002年镇江四建在姜江化肥厂的高度75米、淋水面积2200平方米的小型双曲线冷却塔施工中在国内实现外设塔机方式施工获得成功以后在山东华金电厂三期高60米，淋水面积1200平方米冷却塔施工中再次运用成功（如右图）。同年北京电建在锦界热电二期2500平方米冷却塔（水塔筒身高度75m,环基外直径67.7m,喉部直径33.4m,筒首直径35.8m）施工中使用该方式连系高空作业装备又一次获得成功（如右图）。

在上述小型冷却塔施工中，一改传统的庞年夜多孔井架垂直运输方式，实现了外设塔机垂直运输方式的一个突破。该工艺在我国冷却塔施工方式中有立异的地方，适于机械化施工成本较低的小型冷却塔。

5、曲线电梯和折臂塔机的连系方式

进进90年月，在年夜型塔筒壁施工中受场地和技术条件限制，传统的竖井架吊桥方式已没法使用。为攻克邯峰电厂2座高150m，淋水面积9000m2的亚洲年夜双曲线冷却塔的垂直运输施工技术要害，中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院1997年在国内首创采用年夜型自升折臂塔机（折臂吊）和凯博SCQ60曲线施工电梯在施工中获得成功，形成一种立异的施工方式。

该方案在塔内布设QTZ240型自升式折臂塔机，进行钢筋、混凝土及各类材料的垂直运输。塔外设SCQ60型VVVF变频曲线电梯，专门用于人员上下运输；筒壁施工采用传统的三角架倒模施工方式，顺遂完成筒壁施工。折臂吊、曲线电梯安插.

　中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院开发的凯博SCQ60曲线电梯能倚赖于筒壁外曲面上下运行，载重量600～1200kg,乘员8～12人。在2#塔施工时，研究院将早进的变频技术运用到曲线电梯上，运行速度从28米/分钟提高到40米/分钟，使施工高峰时人员输送时间从原来的2小时40分钟缩短为1小时，运行效果显著提高。

该技术方案优点以下：使用折臂吊浇筑混凝土只使用18人/班，而用井架施工约需要40余人/班。这样材料运输工序的人员投进比传统井架系统年夜幅削减，各类材料都可直接吊运至肆意地址，下降了工人劳动强度。折臂吊组装速度快、起重量年夜（3.5t包括吊钩）、工作笼盖范围年夜，可显著加速垂直运输速度；；曲线电梯斥地了施工人员快速上下的专门通道，交通效率较高。

不足的地方：受折臂吊偏心固定位置的阻挡，一部门筒壁半径的施工精度控制较复杂；折臂吊料斗的砼浇筑速度通常是5～6m3/h，快为10m3/h，相比井架施工的砼浇筑速度慢一些；装备的哄骗率有待进一步提高，投资较年夜。

1997年后，国内天津电建等单元在蓟县电厂、吴泾电厂等工程起头推行折臂塔机及曲线电梯技术系统改善冷却塔施工,取得优秀效果。2000年后北京电建在年夜唐托克托电厂1#冷却水塔工程施工中采用了风筒内置提升井架取代折臂吊，使施工装备成本有所下降。该施工技术适用于5000—9000平方米冷却塔的施工，今朝我国使用该套技术已建成500Om2以上的冷却塔8座,其中淋水面积900Om2的冷却塔有两座。

今朝国内有能力运用此法的年夜型电建施工单元有5家左右。该技术方案顺应了建筑机械化时代立异与成长的潮水，使传统金属井架转为辅助运输机械，使劳动力投进和劳动强度都年夜为下降，标志着我国年夜型冷却塔机械化施工起头进进新阶段，

6、凯博多功能施工升降机为主体的多机组合方式

1999年中国建筑科学研究院开发的凯博SC200/200多功能升降机为主体的多机组合方式在天津电建盘山电厂双曲线冷却塔施工中成功完成混凝土、钢筋及人员的同时运输，属国内外首创；成为继曲线电梯、折臂塔机方式以后解决我国电建机械化施工垂直运输问题的一种立异方式。

该组合方式依照主体机械机种数目，可分以下两种方式。

6.1多功能升降机辅以自升式塔机的联合作业方式

在2000年德州电厂三期9200m2年夜型冷却塔施工中，该升降机与塔机互为弥补进行砼浇灌工序，加速了工序交接和砼浇灌速度，确保了施工总工期。自升式塔机和凯博SC200多功能施工升降机技术连系，终形成一种成熟的多机组合施工工艺新方式。

该多功能升降机安装时只需将其与一个脚手架网系相连即可，很是利便。经由过程已完工的盘山电厂1#冷却水塔使用来看，升降机的运行不会对整个脚手架网系及塔筒壁造成任何影响，而这类附着方式使升降机拆卸加倍便当，比正常与建筑物直接附着还要利便。该型施工升降机操作简单，平安靠得住，使施工速度较曩昔的依靠折臂塔吊上料方式效率提高3倍多。实践证实该法装备投资少、治理简单，较适合于年夜中型冷却塔施工。

6.2单纯使用多功能升降机的双机联合作业方式

在一些中小冷却塔施工中，脚手架网系搭设进程较为简单，现有脚手架系统完全可知足施工升降机附着及平台出料功能的要求。是以一般只需沿冷却塔直径两头内设两台多功能升降机进行联合作业，双机可自力完成冷却塔施工所需要的人员、混凝土、钢筋、小型机具的垂直运输，施工速度较快，同时可年夜幅度节省装备投资（如右图示）。

该组合施工方式效率较高，装备投资仅为折臂塔机方案的四分。可以断言，随着施工机械化要求的日益提高，以多功能施工升降机为主体的多机组合方式势必成为年夜中型冷却塔机械化施工垂直运输的主流选择；不足的地方是脚手架需要经过专业设计计较、搭设脚手架工作量年夜，搭设进程要求严酷。

经由过程以上简要介绍，我们不难发现冷却塔机械化施工垂直运输方式已历了以下阶段：传统脚手架时代——金属竖井架时代——传统吊桥时代——塔式起重机时代——多功能施工升降机时代；虽然以上泛起过以塔式起重机、多功能施工升降机等进步前辈装备为主体的机械化施工方式，提高了建筑机械化水平。但以上方式仍需搭设一定数目的辅助脚手架，脚手架搭拆和高处作业带来的平安风险依然存在。在以上方式中扬长避短，研制更为平安靠得住高效实用的一体化整体解决方案，已成为冷却塔机械化施工垂直运输技术立异的成长标的目的。

前景与展看

随着电力市场的不竭扩年夜和起重领域机电一体化技术的不竭成长，当前建筑机械化研究领域的综合立异思想已延长到了冷却塔机械化施工领域。开发广年夜电建单元所急需的具有系统功能、模块集成特点的冷却塔施工垂直运输专业装备已成为现实。

中国建筑科学研究院建筑机械化分院首创了一种冷却塔机械化施工垂直运输一体化整体解决方案，该方案是一种集多用途升降机、塔机、吊桥功能为一体的用于冷却塔施工的新型专业化垂直运输装备。在河南周口电厂建设中运用成功。该装备年夜使用高度150m；塔吊工作幅度年夜可到达20m；既可为多功能升降机提供附着，又为施工中钢筋和混凝土等物料的贮存和水平运输提供平台，使用进程中不需要搭设脚手架或其他辅助支持系统。

该新型装备主要特点以下：①系统刚度好、可兼顾冷却塔半径的变化连结系统的平衡、升降平安靠得住、使用利便；②可随建筑物的施工进程，调整工作幅度；③顶部安装有小型下回转塔机，利便钢筋和小型建筑物料的提升；④各部位安装有活络靠得住力矩限制器和报警装配，确保使用平安靠得住。⑤可随冷却塔施工部位和施工进度调整系统高度，保证工作面与施工面相平。

这类垂直运输施工一体化解决方式施工机械装备和脚手架投资年夜幅度削减，吸收了之前各方式的优点，效率高，平安，安装拆卸简洁易行。该方式技术可移植性强，不仅限于冷却塔机械化施工运用，还可以利便地用于其它异形建筑物的机械化施工，代表着从此冷却塔垂直运输机械化施工向专业化、模块化、集成化成长的标的目的。

作者简介：

李守林(1958-)男，研究员，黑龙江省巴彦县人，北京建筑机械化研究院院长。

王平（1972-）男，工程师，河北省景县人，建筑机械化研究院科技开发办副主任。

联系地址：河北省廊坊市金光道61号，065000电话：0316-2015684

参考资料：

﹝1﹞赵志缙.建筑施工手册﹝M﹞北京：中国建筑工业出书社，1997，第三版.

﹝2﹞李德龙.年夜型冷却塔施工方案的改良与探讨电力专委会五届年会资料

﹝3﹞马秀文，孙玉琴双曲线冷却塔施工中塔机的附着与拆卸黑龙江农垦建总一公司

﹝4﹞张华文，梁树忠.邯峰发电厂9000m2冷却塔施工技术电力专委会五届年会资料

﹝5﹞青海桥头电厂六期“9．19”重年夜事故查询拜访陈述青海省建设委员会资料汇编

﹝6﹞全国建筑业2000年新技术运用示范工程资料专辑建设部建筑业治理司