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“三棱臺”形放散煙囪綜合吊裝施工技術

作者：建筑鋼結構網    
時間：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    摘 要：本文敘述了“三棱臺”形放散煙囪一種不同于常規的施工方法。此方法采取了回轉機構、組裝后分段吊裝、補強加固等措施，巧妙的解決了“三棱臺”形煙囪因自身高、重、大，管柱與水平面不垂直及吊車起重能力不夠等因素而造成安裝難的問題。
    關鍵詞：回轉機構 分段吊裝

    首秦煉鋼工程放散煙囪由三根Ф1420×12的鋼管組成，形狀像三棱臺，其總重150t，高80m，±0.0m 標高處每根管柱中心間的距離均為11.384m， +80.0m標高處每根管柱中心間的距離均為3.948m，每根管柱與水平面的成84°角，每根管柱之間每隔13.25m高有桁架相連。

    1、工程特點
    1.1 安裝對正難度大
    因每根管柱與水平面的成84°角，安裝對正時角度控制難度大。本施工方法采用單件散裝至+14.0m標高處，然后在兩根管柱+2.0m處設置回轉軸，并切斷管柱，將煙囪沿回轉軸水平放倒，最后把剩余部分總體組裝完畢后在+55.0m處切斷分段吊裝。采用這種方法最大限度的降低了安裝對正的難度。
    1.2 吊裝難度大
    因為放散煙囪的總重重、自身高、三根立管間距大并與水平面不垂直等本身因素影響，以及現場場地狹窄等因素限制和影響，所以吊裝難度大。
    1.3 充分利用現有的起重機
    目前，現場只有181t履帶吊和50t履帶吊。181t履帶吊加配重后可改為208t履帶吊，桿長最大組合可達79.3m，采取調整桿長、分段吊裝的方法能滿足吊裝的需要。50t履帶吊在組裝煙囪扳起的過程中配合208t履帶式起重機吊裝。

    2、施工方法的確定與煙囪的分段
    構件吊裝的方法有四種：單件吊裝法、組裝后整體吊裝法、組裝后分段吊裝法、綜合吊裝法。如果選擇單件吊裝法安裝，煙囪的立管柱與水平面不垂直，這樣安裝不便于質量的控制；如果選擇組裝后整體吊裝法安裝，履帶吊的起重能力和桿長不夠使用，煙囪的補強加固工作量很大；如果選擇組裝后分段吊裝法安裝，煙囪的補強加固工作量大；所以必須采取綜合吊裝法安裝。
    經分析綜合吊裝法的實施步驟如下：先單件安裝煙囪到一定的高度，再在煙囪的兩根管柱上設置鋼軸，將三根管柱切斷水平放倒，把整個煙囪組裝完，最后把組裝好的煙囪分兩段吊裝。第一段組裝煙囪可以長，因為在吊裝過程中履帶吊只承擔構件一半的負荷，并且利用這種方式吊裝煙囪，其補強加固工作量小。第二段組裝煙囪短，重量輕，但安裝位置高，履帶吊的桿長不夠長，我們采取煙囪一面桁架不組裝，在吊裝過程中履帶吊的桿頭能探進煙囪內，這樣解決桿短的問題。（必須對煙囪進行補強加固。）采用綜合吊裝法施工有利于質量的控制，降低了對履帶吊性能的要求，使補強加固工作量降到最低點。
    煙囪分段必須考慮吊車的起重能力、補強加固、便于搭設安裝臨時平臺等因素，具體分段如下：
    第一段: 標高+0.0m～標高+14.0m，這段的構件不組裝，單件直接安裝。（因為組裝后再安裝需要大量的補強加固措施。）
    第二段: 標高+2.0m～標高+55.0m。（第一段安裝完畢后，在標高+2.0m處的二根管柱上設置回轉機構，切斷管柱，將煙囪水平放倒，組裝剩下的構件，直至標高+80.0m為止，最后從標高+55.0m處切斷。）
    第三段: 標高+55.0m～標高+80.0m。

    3、安裝步驟：
    第一步：煙囪基礎驗收，煙囪構件進場、堆放；
    第二步：把標高+14.0m以下的構件不組裝直接安裝；
    第三步：在標高+2.0m處的兩根管柱上設置回轉機構，切斷三根管柱，水平放倒煙囪；
    第四步：把標高+14.0m～標高+80.0m的放散煙囪構件組對、加固好，從標高+55.0m處切斷煙囪，把第三段煙囪吊離組對場地；
    第五步：用208t履帶吊吊起第二段的頂端，慢慢將第二段繞回轉機構扳起，當第二段的重心垂線快過回轉軸中心時，指揮50t履帶吊起吊吃勁；
    第六步：用208t履帶吊吊裝第三段；
    第七步：各梯子、平臺完善。

    4、煙囪基礎驗收，煙囪構件進場、堆放
    4.1 基礎驗收
    接到基礎交接單后對基礎的軸線、標高及表面和地腳螺栓的規格及位置等進行全面檢查。
    4.2 構件的進場、堆放
    構件出制作廠前要對構件的材料、數量、規格、質量及編號進行檢查，發現問題時，應及時反饋，并要求制作方整改。對于運輸過程中造成損壞的，應進行現場修復。進場時，構件應按編號和吊裝順序分類堆放，構件的標識應朝便于識別的方向。構件堆放時下面應墊枕木，防止變形和損傷。

    5、煙囪安裝
    5.1 煙囪+14m以下的安裝
    5.1.1 墊鐵安裝
    5.1.1.1 墊鐵計算：
    在二次澆灌前煙囪的自重和地腳螺栓的緊固拉力全由墊鐵傳給基礎，所以墊鐵的總面積要根據基礎混凝土的抗壓強度、構件自重、螺栓的緊固力等參數確定，公式如下：

    每個基礎有18根螺栓，3個基礎，共計54根螺栓，每2根螺栓間設1組墊鐵，共計設置27塊墊板，假設墊鐵尺寸為90mm×150mm。

    故墊鐵的尺寸和組數滿足使用要求。
    5.1.1.2 墊鐵布置
    墊鐵布置的位置應在不影響灌漿的前提下距離地腳螺栓越近越好，這樣各種載荷通過墊鐵均勻的傳給基礎，防止局部壓偏、集中受力或底座在地腳螺栓緊固受力時變形等情況，并且每組墊鐵不得多于4塊，墊鐵布置的情況如圖1所示。

    擺放墊鐵時，盡量不用薄墊鐵，否則影響點焊質量和受力時的穩定。當地腳螺栓擰緊后，將墊鐵三面圍焊，螺母與底座花焊。
    當放散煙囪安裝形成空間剛度單元后，應及時對管底板和基礎頂面的空隙采用細石混凝土進行二次澆灌。
    5.1.2 煙囪+14m以下的安裝
    5.1.2.1 管柱組裝
    煙囪的三根管柱在+1.2m標高處有一個拐角，拐點后的管柱中心線與水平面成84°角。組裝時先用電腦放出大樣圖，如圖2所示，再按大樣圖的尺寸在油氈布上1 ：1畫出鋼管的展開圖的邊線，剪出大樣，接著把油氈布大樣繞著緊貼鋼管外壁，畫出切割線，同時在鋼管上標出A、F、K、f四點。切斷管后將兩根管的高點與高點、低點與低點組對好，焊好即可。并且把A、F、K、f四點沿管的邊線返到管底，這是對齊基礎中心線的基準線點。

    5.1.2.2 煙囪的安裝
    煙囪的安裝流程按圖3進行，安裝管柱時要嚴格控制管柱與水平面的角度。

    5.2 標高+2m處回轉機構的設置
    5.2.1 在遠離煉鋼廠房的兩根管柱上，標高+2m處設置回轉機構，為保證回轉機構的靈活轉動，要求兩處回轉機構的中心軸線必須在同一根直線上。
    5.2.2 回轉機構設置
    在管柱標高+2m處上下各設1根32b工字鋼，部分穿入煙囪內，其穿入長度為管道內徑，并滿焊。每根工字鋼的安裝要保證其垂直回轉中心線，以及工字鋼互相的平行，以保證回轉靈活。在標高+2m處下側的32b工字鋼下面有H型立柱與鋼管底座相連。在標高+2m處設置回轉軸，具體情況如圖4所示。

    5.3 煙囪的放平、組對、分段
    5.3.1 回轉機構安裝完畢后，在50t履帶吊配合下，將管柱切割開，切割時要保證切口平齊。切割后將其放平在馬凳上，如圖5所示。

    5.3.2 煙囪的組對
    5.3.2.1 由于放散煙囪形狀像三棱臺，每根管柱與水平面的夾角為84°，因此組對的難度非常大。為保證放散煙囪的組對質量，同時考慮到施工現場的實際情況，在組對現場搭設兩排馬凳，進行放散煙囪的組對工作，如圖6所示。

    5.3.2.2 放散煙囪組對的吊車選用
    放散煙囪組對吊裝選用50t履帶吊，桿長25m、作業半徑6～14m、起升高度15m、起升重量23.23～6.98t。
    5.3.2.3 放散煙囪的支撐、梯道平臺、梯道盡可能的在地面組對安裝就位，隨煙囪主體一起吊裝。
    5.3.2.4 鋼管焊接坡口形式、尺寸要符合圖紙及規范要求，坡口及其內外表面的清理要符合規范要求。
    5.3.2.5 鋼管對口平直度：允許偏差a為2mm，全長偏差為10mm。檢查方法：管子對口時應在距接口中心200mm處測量平直度，如圖7所示。

    5.3.2.6 在組對過程中要標出未安裝的梯道平臺牛腿的位置、標高、角度和方向。
    5.3.2.7 組對時要根據實際情況，對鋼構件進行加固，來滿足吊裝過程中鋼構件的穩固。
    5.4 第二段煙囪安裝
    5.4.1 吊車選用及準備工作
    吊車選用208t履帶式起重機，桿長67.1m，工作半徑應控制在11.5m內，最大起重能力61.07t，最大起升高度64m。吊裝索具采用二根Φ52mm鋼絲繩，及相應配套的50t卡扣。
    配合吊裝的吊車選用50t履帶吊，桿長19m，最大起重量為37t，站位于未設回轉軸的管柱底座旁。以便第二段煙囪在扳起過程中當重心垂線過回轉軸時分擔一肢管柱負荷，配合208t履帶式起重機把煙囪平穩就位。
    為保證第三根管柱能順利對接，在其地面的管柱上沿圓周均勻焊接1.5m長的“導向角鋼”并與管柱中心成20°角。以便將管柱滑入對口。
    5.4.2 第二段煙囪安裝
    使用208t履帶式起重機站位于第二段煙囪頂端前方，掛好吊索，煙囪以標高+2m處的回轉機構為回轉中心，在吊車向前行走和提升下慢慢地將煙囪扳起，當煙囪的重心快越過回轉軸時，指揮50t履帶吊掛好吊索，配合208t履帶式起重機吊裝煙囪就位，如圖8、圖9所示。第二段就位后，測量煙囪中心，把三根管柱接口焊接好。

    5.5 第三段煙囪安裝
    5.5.1用208t履帶吊與50t履帶吊配合將第三段煙囪豎立起來，焊接爬梯和架子、焊接吊耳、加固煙囪等吊裝準備工作，同時將208t履帶吊接桿至79.3m，選擇好吊車站位點。
    5.5.2 用Φ52mm鋼絲繩及卡扣掛在離吊車近的兩點吊點，另一點吊點用10t倒鏈系掛。當吊車起鉤時，先張緊吊索，用倒鏈將吊索交匯處調至與重心重合，封固倒鏈，在煙囪下端系好麻繩起鉤，當升至下口超過55m時停止（此時應有人在第二段頂面觀察指揮），吊車通過走行或回轉，將第三段煙囪就位，如圖10所示：

    5.6 各梯子、平臺完善
    第三段起吊前應在頂部平臺放置一根小桅桿，以便用卷揚吊裝未安裝的梯子、平臺及桁架。

    6、結束語
    本次煙囪安裝采用綜合吊裝法，先單件直接安裝，接著組裝剩下的構件，最后分段吊裝。在單件直接安裝后設置回轉機構，將安裝完的構件切斷水平放倒，在這基礎上組裝剩下的構件。在分段上充分考慮了在吊裝過程中回轉機構承受一半負荷的特點，也充分考慮了履帶吊的的起重能力和桿長的情況。通過上述各種有效的措施，巧妙地解決了“三棱臺”形煙囪自身高、重、大、管柱不垂直水平面及吊車起重能力不夠等因素造成安裝難的問題。本方法的采取大部分構件地面整體組裝、分段吊裝的方法，縮短工期，節省人工，減少吊裝鉤次。采取回轉機構、加固煙囪等措施，所需吊車性能降低，節省機械臺班費，經濟效益顯著。

    參考文獻
    1. 梁建智：簡明結構吊裝工程施工手冊，中國環境科學出版社，2003.9
    2. 張琨：鋼結構工程施工工藝標準，中國建筑工業出版社，2003.11
    3. 中國機械工業教育協會：鋼結構，機械工業出版社，2001.8
    4. 褚忠：設備安裝起重工，中國建筑工業出版社，1989.1
    5. 樊兆馥：重型設備吊裝手冊，冶金工業出版社，2001.4
    6. 北京首鋼建設集團機運公司：起重機械性能手冊，2006.3
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