隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，我國發(fā)電廠火電機(jī)組已由80年代前的單機(jī)300MW為主發(fā)展到目前的以600MW為主，與之配套的冷卻系統(tǒng)即冷卻塔的淋水面積也隨之增至7000～9000m2（如圖邯峰電廠）。這種大型冷卻塔的出現(xiàn)對傳統(tǒng)機(jī)械化施工技術(shù)提出了新的要求和挑戰(zhàn)，也為提高我國建筑機(jī)械化水平提供了前所未有的創(chuàng)新機(jī)遇和發(fā)展空間。 　　下面簡要介紹不同歷史時(shí)期出現(xiàn)的一些典型施工方法，了解冷卻塔機(jī)械化施工垂直運(yùn)輸方法的演變歷程，從而總結(jié)歸納出今后該領(lǐng)域垂直運(yùn)輸方法的發(fā)展方向。 [b]一、 傳統(tǒng)腳手架方法 [/b]　　我國在50～60年代限于當(dāng)時(shí)落后的技術(shù)裝備條件而普遍采用了傳統(tǒng)的內(nèi)外滿堂腳手架和搭設(shè)木模板工藝用于小型冷卻塔整體施工。該工藝存在如下缺陷：腳手架模板拆卸和安裝工作不方便、排架搭設(shè)費(fèi)用高、勞動強(qiáng)度大，高空作業(yè)量大，內(nèi)外腳手架連桿在筒壁上的留孔較難處理等。目前僅限于冷卻塔局部如人字梁、環(huán)柱部位、其他設(shè)備附著系統(tǒng)等施工環(huán)節(jié)或部位輔助使用。近年來人字梁、環(huán)柱等大型預(yù)制構(gòu)件的吊裝通常由履帶吊完成。 [b]二、多排孔腳手架與鋼管豎井架的結(jié)合方法 [/b]　　70年代后期，國內(nèi)施工單位在寧夏大壩電廠3#、4#冷卻塔施工中采用了120米高普通鋼扣件豎井架腳手架體系與多排孔腳手架棧橋結(jié)合方案，在當(dāng)時(shí)解決了較大高度冷卻塔施工垂直運(yùn)輸問題。 　　該方案技術(shù)關(guān)鍵是按初步選定的豎井架斷面和纖繩及組合斷面的力學(xué)特性，如豎井架的截面慣性矩、抗彎剛度、回轉(zhuǎn)半徑及結(jié)構(gòu)折減系數(shù)等通過荷載計(jì)算驗(yàn)證其穩(wěn)定性。其特征（如圖）井架結(jié)構(gòu)設(shè)主孔16孔、加強(qiáng)孔20孔、立桿與水平桿在每層形成51個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)2個(gè)扣件，共計(jì)102個(gè)扣件，攬風(fēng)繩設(shè)置從距離地面20米起拉繩，以上35米、63、76、89、102、120米處，共拉8層風(fēng)繩，棧橋從距離地面35米起拉6層風(fēng)繩，拴風(fēng)繩節(jié)點(diǎn)要求角上4個(gè)立桿之間加“十”字斜撐，繩拴4根立桿。 　　該類體系的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠、施工簡便；不足之處：必須通過嚴(yán)格的接點(diǎn)計(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算和檢測來保證整體施工體系設(shè)計(jì)合理與運(yùn)用安全；制作和安裝工藝復(fù)雜、施工速度較慢，使用過程中施工人員勞動強(qiáng)度大。 　　該120米以上超高井架施工體系的理論驗(yàn)算，是對傳統(tǒng)普通鋼管腳手架體系在使用高度上的一個(gè)突破，具有一定推廣價(jià)值，成為80年代部分中小型冷卻塔施工的一種選擇方案。 [b]三、裝配式懸掛吊橋與扣件式鋼管豎井架的結(jié)合方法 [/b]　　自60年代，我國施工單位開始自制裝配式豎直懸掛水平吊橋用于小型冷卻塔的施工。 　　2000年, 遼寧電建公司在撫順發(fā)電廠二期工程3500平方米冷卻塔施工中，采用了傳統(tǒng)的裝配式吊橋與金屬豎井架結(jié)合施工電梯的垂直運(yùn)輸方法。該3500平方米塔為現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)雙曲線自然通風(fēng)冷卻塔，塔高90米，環(huán)基中心半徑為37.497米，喉部標(biāo)高+70米，基礎(chǔ)埋深 - 4.5米，人字柱及淋水裝置為預(yù)制吊裝鋼筋砼結(jié)構(gòu)。為滿足筒壁施工需要，遼寧電建公司根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)要求，在冷卻塔東北側(cè)設(shè)一座高135米/12孔金屬豎井架，配套裝配式懸掛吊橋及一部外附施工升降機(jī)（如上圖），作為冷卻塔施工的垂直運(yùn)輸系統(tǒng)及水平通道。本豎井架共設(shè)六道纜風(fēng)繩，豎井架下設(shè)12孔底座，上、下及每層纜風(fēng)繩處設(shè)有加固圈。 　　裝配式懸掛吊橋主橋長為20米，副橋長為8米，吊橋自重15噸，設(shè)計(jì)施工荷載6噸，總重量為21噸。（如上圖）。SC200/200普通施工升降機(jī)附著在豎井架外側(cè)， 每隔６米高設(shè)一套附著架，施工升降機(jī)自身附著井架高135米，由90個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成。該電梯額定重量2.0噸，準(zhǔn)乘18人，額定提升速度34m/min。 　　該體系使傳統(tǒng)的腳手架作業(yè)量進(jìn)一步下降、施工速度有所提高；制作和安裝工藝較復(fù)雜。在大型冷卻塔施工中受到技術(shù)因素限制，安全風(fēng)險(xiǎn)上升，設(shè)備投資較大。 　　裝配式懸掛吊橋與扣件式鋼管豎井架的結(jié)合方法是70～80年代前后冷卻塔施工的典型垂直運(yùn)輸方法。目前利用該法已完成40余座中小冷卻塔的施工。 [b]四、以塔式起重機(jī)為主體輔以傳統(tǒng)施工電梯的結(jié)合方法 [/b]　　按照主體作業(yè)機(jī)械——-塔式起重機(jī)的架設(shè)位置，該法可分兩種形式。 　　4.1 內(nèi)設(shè)固定式塔機(jī)方法 　　1998年大慶石化熱電廠3#冷卻塔（淋水面積為2000m2、塔頂標(biāo)高71m）施工中首次采用QTZ25小型固定式塔機(jī)（臂長30m、起重高度80m）與傳統(tǒng)施工電梯組合垂直運(yùn)輸方案（如右、下圖）獲得成功。 　　該方案的技術(shù)關(guān)鍵是：①塔機(jī)于冷卻塔內(nèi)附著方案的確定；②筒壁竣工后塔機(jī)的拆卸與運(yùn)輸。 　　偏心設(shè)置的塔機(jī)其附著方案采用手拉葫蘆預(yù)調(diào)等手段的柔性附著方法，解決了塔機(jī)超過獨(dú)立高度以后的塔身豎向穩(wěn)定性問題；附著結(jié)構(gòu)采用輕型桁架忽略了柔性附著對于塔機(jī)鋼絲繩自重的影響，減少了高空作業(yè)量，提高了作業(yè)安全系數(shù)。 　　塔機(jī)的拆卸和運(yùn)輸方案采用事先制作并經(jīng)過超負(fù)荷實(shí)驗(yàn)的設(shè)于塔臂的兩根拔桿和起重繩系，通過預(yù)先設(shè)計(jì)好的工作流程和步驟，保證施工中塔機(jī)臂桿順利通過風(fēng)筒喉部并實(shí)現(xiàn)完工后的解體（此過程如圖1、圖2、圖3、圖4，不做過多描述）。 　　該小型塔機(jī)方案的裝拆費(fèi)用稍高，但在多座中小型冷卻塔施工實(shí)踐中，機(jī)械費(fèi)用為采用中型塔機(jī)方案的1/3，綜合效益很好。如佳木斯熱力公司1號冷卻塔（2500m2）、牡丹江二電廠1號冷卻塔（3500m2）等均采用內(nèi)設(shè)塔機(jī)方案完成了風(fēng)筒澆筑，效果很好。但對于大型冷卻塔施工，因?yàn)闄C(jī)械費(fèi)用更加昂貴、人員物料運(yùn)輸繁忙等因素，該方案則顯得力不從心。 　　內(nèi)設(shè)固定式塔機(jī)與施工電梯組合垂直運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是機(jī)械的重復(fù)使用率高、裝拆周期短，且機(jī)械用途廣，在中小冷卻塔施工中可提高企業(yè)的綜合效益。 　　4.2 外設(shè)自升塔機(jī)方法 　　2002年鎮(zhèn)江四建在姜江化肥廠的高度75米、淋水面積2200平方米的小型雙曲線冷卻塔施工中首次在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)外設(shè)塔機(jī)方法施工獲得成功之后在山東華金電廠三期高60米，淋水面積1200平方米冷卻塔施工中再次應(yīng)用成功（如右圖）。同年北京電建在錦界熱電二期2500平方米冷卻塔（水塔筒身高度75m,環(huán)基外直徑67.7m,喉部直徑33.4m,筒首直徑35.8m）施工中使用該方法結(jié)合高空作業(yè)設(shè)備又一次獲得成功（如右圖）。 　　在上述小型冷卻塔施工中，一改傳統(tǒng)的龐大多孔井架垂直運(yùn)輸方法，實(shí)現(xiàn)了外設(shè)塔機(jī)垂直運(yùn)輸方法的一個(gè)突破。該工藝在我國冷卻塔施工方法中有創(chuàng)新之處，適于機(jī)械化施工成本較低的小型冷卻塔。 [b]五、曲線電梯和折臂塔機(jī)的結(jié)合方法 [/b]　　進(jìn)入90年代，在大型塔筒壁施工中受場地和技術(shù)條件限制，傳統(tǒng)的豎井架吊橋方法已無法使用。為攻克邯峰電廠2座高150m，淋水面積9000m2的亞洲最大雙曲線冷卻塔的垂直運(yùn)輸施工技術(shù)關(guān)鍵，中國建筑科學(xué)研究院建筑機(jī)械化研究分院1997年在國內(nèi)首創(chuàng)采用大型自升折臂塔機(jī)（折臂吊）和凱博SCQ60曲線施工電梯在施工中獲得成功，形成一種創(chuàng)新的施工方法。 　　該方案在塔內(nèi)布設(shè)QTZ240型自升式折臂塔機(jī)，進(jìn)行鋼筋、混凝土及各種材料的垂直運(yùn)輸。塔外設(shè)SCQ60型VVVF變頻曲線電梯，專門用于人員上下運(yùn)輸；筒壁施工采用傳統(tǒng)的三角架倒模施工方法，順利完成筒壁施工。折臂吊、曲線電梯布置. 　　中國建筑科學(xué)研究院建筑機(jī)械化研究分院開發(fā)的凱博SCQ60曲線電梯能依附于筒壁外曲面上下運(yùn)行，載重量600～1200kg,乘員8～12人。在2#塔施工時(shí)，研究院將最先進(jìn)的變頻技術(shù)首次應(yīng)用到曲線電梯上，運(yùn)行速度從28米/分鐘提高到40米/分鐘，使施工高峰時(shí)人員運(yùn)送時(shí)間從原來的2小時(shí)40分鐘縮短為1小時(shí)，運(yùn)行效果顯著提高。 　　該技術(shù)方案優(yōu)點(diǎn)如下：使用折臂吊澆筑混凝土只使用18人/班，而用井架施工約需要40余人/班。這樣材料運(yùn)輸工序的人員投入比傳統(tǒng)井架體系大幅減少，各種材料均可直接吊運(yùn)至任意地點(diǎn)，降低了工人勞動強(qiáng)度。折臂吊組裝速度快、起重量大（3.5t包括吊鉤）、工作覆蓋范圍大，可顯著加快垂直運(yùn)輸速度；；曲線電梯首次開辟了施工人員快速上下的專門通道，交通效率較高。 　　不足之處：受折臂吊偏心固定位置的阻擋，一部分筒壁半徑的施工精度控制較復(fù)雜；折臂吊料斗的砼澆筑速度一般為5～6m3/h ，最快為10m3/h，相比井架施工的砼澆筑速度慢一些；設(shè)備的利用率有待進(jìn)一步提高，投資較大。 　　1997年后，國內(nèi)天津電建等單位在薊縣電廠、吳涇電廠等工程開始推廣折臂塔機(jī)及曲線電梯技術(shù)體系改善冷卻塔施工 ,取得良好效果。2000年后北京電建在大唐托克托電廠1#冷卻水塔工程施工中采用了風(fēng)筒內(nèi)置提升井架代替折臂吊，使施工設(shè)備成本有所下降。該施工技術(shù)適用于5000—9000平方米冷卻塔的施工，目前我國使用該套技術(shù)已建成500Om2 以上的冷卻塔 8 座 , 其中淋水面積 900O m2的冷卻塔有兩座。 　　目前國內(nèi)有能力應(yīng)用此法的大型電建施工單位有5家左右。該技術(shù)方案順應(yīng)了建筑機(jī)械化時(shí)代創(chuàng)新與發(fā)展的潮流，使傳統(tǒng)金屬井架轉(zhuǎn)為輔助運(yùn)輸機(jī)械，使勞動力投入和勞動強(qiáng)度都大為降低，標(biāo)志著我國大型冷卻塔機(jī)械化施工開始進(jìn)入新階段， [b]六、凱博多功能施工升降機(jī)為主體的多機(jī)組合方法 [/b]　　1999年中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)的凱博SC200/200多功能升降機(jī)為主體的多機(jī)組合方法在天津電建盤山電廠雙曲線冷卻塔施工中首次成功完成混凝土、鋼筋及人員的同時(shí)運(yùn)輸，屬國內(nèi)外首創(chuàng)；成為繼曲線電梯、折臂塔機(jī)方法之后解決我國電建機(jī)械化施工垂直運(yùn)輸問題的一種創(chuàng)新方法。 　　該組合方法按照主體機(jī)械機(jī)種數(shù)量，可分以下兩種方式。 　　6.1多功能升降機(jī)輔以自升式塔機(jī)的聯(lián)合作業(yè)方法 　　在2000年德州電廠三期9200m2 大型冷卻塔施工中，該升降機(jī)與塔機(jī)互為補(bǔ)充進(jìn)行砼澆灌工序，加快了工序交接和砼澆灌速度，確保了施工總工期。自升式塔機(jī)和凱博SC200多功能施工升降機(jī)技術(shù)結(jié)合，最終形成一種成熟的多機(jī)組合施工工藝新方法。 　　該多功能升降機(jī)安裝時(shí)只需將其與一個(gè)腳手架網(wǎng)系相連即可，非常方便。通過已竣工的盤山電廠1#冷卻水塔使用來看，升降機(jī)的運(yùn)行不會對整個(gè)腳手架網(wǎng)系及塔筒壁造成任何影響，而這種附著方式使升降機(jī)拆卸更加便利，比正常與建筑物直接附著還要方便。該型施工升降機(jī)操作簡單，安全可靠，使施工速度較過去的依靠折臂塔吊上料方式效率提高3倍多。實(shí)踐證明該法設(shè)備投資少、管理簡單，較適合于大中型冷卻塔施工。 　　6.2單純使用多功能升降機(jī)的雙機(jī)聯(lián)合作業(yè)方法 　　在一些中小冷卻塔施工中，腳手架網(wǎng)系搭設(shè)過程較為簡單，現(xiàn)有腳手架體系完全可滿足施工升降機(jī)附著及平臺出料功能的要求。因此一般只需沿冷卻塔直徑兩端內(nèi)設(shè)兩臺多功能升降機(jī)進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)，雙機(jī)可獨(dú)立完成冷卻塔施工所需要的人員、混凝土、鋼筋、小型機(jī)具的垂直運(yùn)輸，施工速度較快，同時(shí)可大幅度節(jié)省設(shè)備投資（如右圖示）。 　　該組合施工方法效率較高，設(shè)備投資僅為折臂塔機(jī)方案的四分之一?？梢詳嘌?，隨著施工機(jī)械化要求的日益提高，以多功能施工升降機(jī)為主體的多機(jī)組合方法必將成為大中型冷卻塔機(jī)械化施工垂直運(yùn)輸?shù)闹髁鬟x擇之一；不足之處是腳手架需要經(jīng)過專業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算、搭設(shè)腳手架工作量大，搭設(shè)過程要求嚴(yán)格。 　　通過以上簡要介紹，我們不難發(fā)現(xiàn)冷卻塔機(jī)械化施工垂直運(yùn)輸方法已經(jīng)歷了如下階段：傳統(tǒng)腳手架時(shí)代 ——金屬豎井架時(shí)代——傳統(tǒng)吊橋時(shí)代——塔式起重機(jī)時(shí)代——多功能施工升降機(jī)時(shí)代；盡管以上出現(xiàn)過以塔式起重機(jī)、多功能施工升降機(jī)等先進(jìn)設(shè)備為主體的機(jī)械化施工方法，提高了建筑機(jī)械化水平。但以上方法仍需搭設(shè)一定數(shù)量的輔助腳手架，腳手架搭拆和高處作業(yè)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)依然存在。在以上方法中取長補(bǔ)短，研制更為安全可靠高效實(shí)用的一體化整體解決方案，已經(jīng)成為冷卻塔機(jī)械化施工垂直運(yùn)輸技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展方向。 　　前景與展望 　　隨著電力市場的不斷擴(kuò)大和起重領(lǐng)域機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前建筑機(jī)械化研究領(lǐng)域的綜合創(chuàng)新思想已經(jīng)延伸到了冷卻塔機(jī)械化施工領(lǐng)域。開發(fā)廣大電建單位所急需的具有系統(tǒng)功能、模塊集成特色的冷卻塔施工垂直運(yùn)輸專業(yè)設(shè)備已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。 　　中國建筑科學(xué)研究院建筑機(jī)械化分院首創(chuàng)了一種冷卻塔機(jī)械化施工垂直運(yùn)輸一體化整體解決方案，該方案是一種集多用途升降機(jī)、塔機(jī)、吊橋功能為一體的用于冷卻塔施工的新型專業(yè)化垂直運(yùn)輸設(shè)備。在河南周口電廠建設(shè)中應(yīng)用成功。該設(shè)備最大使用高度150m；塔吊工作幅度最大可達(dá)到20m；既可為多功能升降機(jī)提供附著，又為施工中鋼筋和混凝土等物料的貯存和水平運(yùn)輸提供平臺，使用過程中不需要搭設(shè)腳手架或其他輔助支撐體系。 　　該新型設(shè)備主要特點(diǎn)如下：①系統(tǒng)剛度好、可兼顧冷卻塔半徑的變化保持體系的平衡、升降安全可靠、使用方便；②可隨建筑物的施工進(jìn)程，調(diào)整工作幅度；③頂部安裝有小型下回轉(zhuǎn)塔機(jī)，方便鋼筋和小型建筑物料的提升；④各部位安裝有靈敏可靠力矩限制器和報(bào)警裝置，確保使用安全可靠。⑤可隨冷卻塔施工部位和施工進(jìn)度調(diào)整系統(tǒng)高度，保證工作面與施工面相平。 　　這種垂直運(yùn)輸施工一體化解決方法施工機(jī)械設(shè)備和腳手架投資大幅度減少，吸收了以前各方法的優(yōu)點(diǎn)，效率高，安全，安裝拆卸簡便易行。該方法技術(shù)可移植性強(qiáng)，不僅限于冷卻塔機(jī)械化施工應(yīng)用，還可以方便地用于其它異形建筑物的機(jī)械化施工，代表著今后冷卻塔垂直運(yùn)輸機(jī)械化施工向?qū)I(yè)化、模塊化、集成化發(fā)展的方向。 　　作者簡介： 　　李守林（1958- ）男，研究員，黑龍江省巴彥縣人，北京建筑機(jī)械化研究院 院長。 　　王 平（1972 - ）男，工程師，河北省景縣人，建筑機(jī)械化研究院科技開發(fā)辦副主任。 　　聯(lián)系地址：河北省廊坊市金光道61號， 065000 電話：0316-2015684 　　參考資料： 　　﹝1﹞趙志縉.建筑施工手冊﹝M﹞北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997， 第三版. 　　﹝2﹞李德龍. 大型冷卻塔施工方案的改進(jìn)與探討 電力專委會五屆年會資料 　　﹝3﹞馬秀文 ，孫玉琴 雙曲線冷卻塔施工中塔機(jī)的附著與拆卸 黑龍江農(nóng)墾建總一公司 　　﹝4﹞張華文，梁樹忠. 邯峰發(fā)電廠9000m2冷卻塔施工技術(shù) 電力專委會五屆年會資料 　　﹝5﹞青海橋頭電廠六期 “9．19”重大事故調(diào)查報(bào)告 青海省建設(shè)委員會資料匯編 　　﹝6﹞全國建筑業(yè)2000年新技術(shù)應(yīng)用示范工程資料專輯 建設(shè)部建筑業(yè)管理司