隨著國民經濟和科學技術的發展進步，我國發電廠火電機組已由80年代前的單機300MW為主發展到目前的以600MW為主，與之配套的冷卻系統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對傳統機械化施工技術提出了新的要求和挑戰，也為提高我國建筑機械化水平提供了前所未有的創新機遇和發展空間。 　　下面簡要介紹不同歷史時期出現的一些典型施工方法，了解冷卻塔機械化施工垂直運輸方法的演變歷程，從而總結歸納出今后該領域垂直運輸方法的發展方向。 [b]一、 傳統腳手架方法 [/b]　　我國在50～60年代限于當時落后的技術裝備條件而普遍采用了傳統的內外滿堂腳手架和搭設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、排架搭設費用高、勞動強度大，高空作業量大，內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、環柱部位、其他設備附著系統等施工環節或部位輔助使用。近年來人字梁、環柱等大型預制構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合方法 [/b]　　70年代后期，國內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合方案，在當時解決了較大高度冷卻塔施工垂直運輸問題。 　　該方案技術關鍵是按初步選定的豎井架斷面和纖繩及組合斷面的力學特性，如豎井架的截面慣性矩、抗彎剛度、回轉半徑及結構折減系數等通過荷載計算驗證其穩定性。其特征（如圖）井架結構設主孔16孔、加強孔20孔、立桿與水平桿在每層形成51個節點，每個節點2個扣件，共計102個扣件，攬風繩設置從距離地面20米起拉繩，以上35米、63、76、89、102、120米處，共拉8層風繩，棧橋從距離地面35米起拉6層風繩，拴風繩節點要求角上4個立桿之間加“十”字斜撐，繩拴4根立桿。 　　該類體系的優點是經濟實用、安全可靠、施工簡便；不足之處：必須通過嚴格的接點計算、結構計算和檢測來保證整體施工體系設計合理與運用安全；制作和安裝工藝復雜、施工速度較慢，使用過程中施工人員勞動強度大。 　　該120米以上超高井架施工體系的理論驗算，是對傳統普通鋼管腳手架體系在使用高度上的一個突破，具有一定推廣價值，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電廠二期工程3500平方米冷卻塔施工中，采用了傳統的裝配式吊橋與金屬豎井架結合施工電梯的垂直運輸方法。該3500平方米塔為現澆鋼筋砼結構雙曲線自然通風冷卻塔，塔高90米，環基中心半徑為37.497米，喉部標高+70米，基礎埋深 - 4.5米，人字柱及淋水裝置為預制吊裝鋼筋砼結構。為滿足筒壁施工需要，遼寧電建公司根據施工組織設計要求，在冷卻塔東北側設一座高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（如上圖），作為冷卻塔施工的垂直運輸系統及水平通道。本豎井架共設六道纜風繩，豎井架下設12孔底座，上、下及每層纜風繩處設有加固圈。 　　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，設計施工荷載6噸，總重量為21噸。（如上圖）。SC200/200普通施工升降機附著在豎井架外側， 每隔６米高設一套附著架，施工升降機自身附著井架高135米，由90個標準節組成。該電梯額定重量2.0噸，準乘18人，額定提升速度34m/min。 　　該體系使傳統的腳手架作業量進一步下降、施工速度有所提高；制作和安裝工藝較復雜。在大型冷卻塔施工中受到技術因素限制，安全風險上升，設備投資較大。 　　裝配式懸掛吊橋與扣件式鋼管豎井架的結合方法是70～80年代前后冷卻塔施工的典型垂直運輸方法。目前利用該法已完成40余座中小冷卻塔的施工。 　　四、以塔式起重機為主體輔以傳統施工電梯的結合方法 　　按照主體作業機械——-塔式起重機的架設位置，該法可分兩種形式。 　　4.1 內設固定式塔機方法 　　1998年大慶石化熱電廠3#冷卻塔（淋水面積為2000m2、塔頂標高71m）施工中首次采用QTZ25小型固定式塔機（臂長30m、起重高度80m）與傳統施工電梯組合垂直運輸方案（如右、下圖）獲得成功。 　　該方案的技術關鍵是：①塔機于冷卻塔內附著方案的確定；②筒壁竣工后塔機的拆卸與運輸。 　　偏心設置的塔機其附著方案采用手拉葫蘆預調等手段的柔性附著方法，解決了塔機超過獨立高度以后的塔身豎向穩定性問題；附著結構采用輕型桁架忽略了柔性附著對于塔機鋼絲繩自重的影響，減少了高空作業量，提高了作業安全系數。 　　塔機的拆卸和運輸方案采用事先制作并經過超負荷實驗的設于塔臂的兩根拔桿和起重繩系，通過預先設計好的工作流程和步驟，保證施工中塔機臂桿順利通過風筒喉部并實現完工后的解體（此過程如圖1、圖2、圖3、圖4，不做過多描述）。 　　該小型塔機方案的裝拆費用稍高，但在多座中小型冷卻塔施工實踐中，機械費用為采用中型塔機方案的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）等均采用內設塔機方案完成了風筒澆筑，效果很好。但對于大型冷卻塔施工，因為機械費用更加昂貴、人員物料運輸繁忙等因素，該方案則顯得力不從心。 　　內設固定式塔機與施工電梯組合垂直運輸的優點是機械的重復使用率高、裝拆周期短，且機械用途廣，在中小冷卻塔施工中可提高企業的綜合效益。 　　4.2 外設自升塔機方法 　　2002年鎮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實現外設塔機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合高空作業設備又一次獲得成功（如右圖）。 　　在上述小型冷卻塔施工中，一改傳統的龐大多孔井架垂直運輸方法，實現了外設塔機垂直運輸方法的一個突破。該工藝在我國冷卻塔施工方法中有創新之處，適于機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的結合方法 [/b]　　進入90年代，在大型塔筒壁施工中受場地和技術條件限制，傳統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輸施工技術關鍵，中國建筑科學研究院建筑機械化研究分院1997年在國內首創采用大型自升折臂塔機（折臂吊）和凱博SCQ60曲線施工電梯在施工中獲得成功，形成一種創新的施工方法。 　　該方案在塔內布設QTZ240型自升式折臂塔機，進行鋼筋、混凝土及各種材料的垂直運輸。塔外設SCQ60型VVVF變頻曲線電梯，專門用于人員上下運輸；筒壁施工采用傳統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. 　　中國建筑科學研究院建筑機械化研究分院開發的凱博SCQ60曲線電梯能依附于筒壁外曲面上下運行，載重量600～1200kg,乘員8～12人。在2#塔施工時，研究院將最先進的變頻技術首次應用到曲線電梯上，運行速度從28米/分鐘提高到40米/分鐘，使施工高峰時人員運送時間從原來的2小時40分鐘縮短為1小時，運行效果顯著提高。 　　該技術方案優點如下：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。這樣材料運輸工序的人員投入比傳統井架體系大幅減少，各種材料均可直接吊運至任意地點，降低了工人勞動強度。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；設備的利用率有待進一步提高，投資較大。 　　1997年后，國內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及曲線電梯技術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筒內置提升井架代替折臂吊，使施工設備成本有所下降。該施工技術適用于5000—9000平方米冷卻塔的施工，目前我國使用該套技術已建成500Om2 以上的冷卻塔 8 座 , 其中淋水面積 900O m2的冷卻塔有兩座。 　　目前國內有能力應用此法的大型電建施工單位有5家左右。該技術方案順應了建筑機械化時代創新與發展的潮流，使傳統金屬井架轉為輔助運輸機械，使勞動力投入和勞動強度都大為降低，標志著我國大型冷卻塔機械化施工開始進入新階段， [b]六、凱博多功能施工升降機為主體的多機組合方法 [/b]　　1999年中國建筑科學研究院開發的凱博SC200/200多功能升降機為主體的多機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、鋼筋及人員的同時運輸，屬國內外首創；成為繼曲線電梯、折臂塔機方法之后解決我國電建機械化施工垂直運輸問題的一種創新方法。 　　該組合方法按照主體機械機種數量，可分以下兩種方式。 　　6.1多功能升降機輔以自升式塔機的聯合作業方法 　　在2000年德州電廠三期9200m2 大型冷卻塔施工中，該升降機與塔機互為補充進行砼澆灌工序，加快了工序交接和砼澆灌速度，確保了施工總工期。自升式塔機和凱博SC200多功能施工升降機技術結合，最終形成一種成熟的多機組合施工工藝新方法。 　　該多功能升降機安裝時只需將其與一個腳手架網系相連即可，非常方便。通過已竣工的盤山電廠1#冷卻水塔使用來看，升降機的運行不會對整個腳手架網系及塔筒壁造成任何影響，而這種附著方式使升降機拆卸更加便利，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。實踐證明該法設備投資少、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的雙機聯合作業方法 　　在一些中小冷卻塔施工中，腳手架網系搭設過程較為簡單，現有腳手架體系完全可滿足施工升降機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設兩臺多功能升降機進行聯合作業，雙機可獨立完成冷卻塔施工所需要的人員、混凝土、鋼筋、小型機具的垂直運輸，施工速度較快，同時可大幅度節省設備投資（如右圖示）。 　　該組合施工方法效率較高，設備投資僅為折臂塔機方案的四分之一?？梢詳嘌?，隨著施工機械化要求的日益提高，以多功能施工升降機為主體的多機組合方法必將成為大中型冷卻塔機械化施工垂直運輸的主流選擇之一；不足之處是腳手架需要經過專業設計計算、搭設腳手架工作量大，搭設過程要求嚴格。 　　通過以上簡要介紹，我們不難發現冷卻塔機械化施工垂直運輸方法已經歷了如下階段：傳統腳手架時代 ——金屬豎井架時代——傳統吊橋時代——塔式起重機時代——多功能施工升降機時代；盡管以上出現過以塔式起重機、多功能施工升降機等先進設備為主體的機械化施工方法，提高了建筑機械化水平。但以上方法仍需搭設一定數量的輔助腳手架，腳手架搭拆和高處作業帶來的安全風險依然存在。在以上方法中取長補短，研制更為安全可靠高效實用的一體化整體解決方案，已經成為冷卻塔機械化施工垂直運輸技術創新的發展方向。 　　前景與展望 　　隨著電力市場的不斷擴大和起重領域機電一體化技術的不斷發展，當前建筑機械化研究領域的綜合創新思想已經延伸到了冷卻塔機械化施工領域。開發廣大電建單位所急需的具有系統功能、模塊集成特色的冷卻塔施工垂直運輸專業設備已經成為現實。 　　中國建筑科學研究院建筑機械化分院首創了一種冷卻塔機械化施工垂直運輸一體化整體解決方案，該方案是一種集多用途升降機、塔機、吊橋功能為一體的用于冷卻塔施工的新型專業化垂直運輸設備。在河南周口電廠建設中應用成功。該設備最大使用高度150m；塔吊工作幅度最大可達到20m；既可為多功能升降機提供附著，又為施工中鋼筋和混凝土等物料的貯存和水平運輸提供平臺，使用過程中不需要搭設腳手架或其他輔助支撐體系。 　　該新型設備主要特點如下：①系統剛度好、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程，調整工作幅度；③頂部安裝有小型下回轉塔機，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度調整系統高度，保證工作面與施工面相平。 　　這種垂直運輸施工一體化解決方法施工機械設備和腳手架投資大幅度減少，吸收了以前各方法的優點，效率高，安全，安裝拆卸簡便易行。該方法技術可移植性強，不僅限于冷卻塔機械化施工應用，還可以方便地用于其它異形建筑物的機械化施工，代表著今后冷卻塔垂直運輸機械化施工向專業化、模塊化、集成化發展的方向。 [b]作者簡介： [/b]　　李守林（1958- ）男，研究員，黑龍江省巴彥縣人，北京建筑機械化研究院 院長。 　　王 平（1972 - ）男，工程師，河北省景縣人，建筑機械化研究院科技開發辦副主任。 　　聯系地址：河北省廊坊市金光道61號， 065000 電話：0316-2015684 [b]參考資料： [/b]　　﹝1﹞趙志縉.建筑施工手冊﹝M﹞北京：中國建筑工業出版社，1997， 第三版. 　　﹝2﹞李德龍. 大型冷卻塔施工方案的改進與探討 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的附著與拆卸 黑龍江農墾建總一公司 　　﹝4﹞張華文，梁樹忠. 邯峰發電廠9000m2冷卻塔施工技術 電力專委會五屆年會資料 　　﹝5﹞青海橋頭電廠六期 “9．19”重大事故調查報告 青海省建設委員會資料匯編 　　﹝6﹞全國建筑業2000年新技術應用示范工程資料專輯 建設部建筑業管理司