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“三棱台”形放散烟囱综合吊装施工技术

作者：建筑钢结构网    
时间：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    摘 要：本文叙述了“三棱台”形放散烟囱一种不同于常规的施工方法。此方法采取了回转机构、组装后分段吊装、补强加固等措施，巧妙的解决了“三棱台”形烟囱因自身高、重、大，管柱与水平面不垂直及吊车起重能力不够等因素而造成安装难的问题。
    关键词：回转机构 分段吊装

    首秦炼钢工程放散烟囱由三根Ф1420×12的钢管组成，形状像三棱台，其总重150t，高80m，±0.0m 标高处每根管柱中心间的距离均为11.384m， +80.0m标高处每根管柱中心间的距离均为3.948m，每根管柱与水平面的成84°角，每根管柱之间每隔13.25m高有桁架相连。

    1、工程特点
    1.1 安装对正难度大
    因每根管柱与水平面的成84°角，安装对正时角度控制难度大。本施工方法采用单件散装至+14.0m标高处，然后在两根管柱+2.0m处设置回转轴，并切断管柱，将烟囱沿回转轴水平放倒，最后把剩余部分总体组装完毕后在+55.0m处切断分段吊装。采用这种方法最大限度的降低了安装对正的难度。
    1.2 吊装难度大
    因为放散烟囱的总重重、自身高、三根立管间距大并与水平面不垂直等本身因素影响，以及现场场地狭窄等因素限制和影响，所以吊装难度大。
    1.3 充分利用现有的起重机
    目前，现场只有181t履带吊和50t履带吊。181t履带吊加配重后可改为208t履带吊，杆长最大组合可达79.3m，采取调整杆长、分段吊装的方法能满足吊装的需要。50t履带吊在组装烟囱扳起的过程中配合208t履带式起重机吊装。

    2、施工方法的确定与烟囱的分段
    构件吊装的方法有四种：单件吊装法、组装后整体吊装法、组装后分段吊装法、综合吊装法。如果选择单件吊装法安装，烟囱的立管柱与水平面不垂直，这样安装不便于质量的控制；如果选择组装后整体吊装法安装，履带吊的起重能力和杆长不够使用，烟囱的补强加固工作量很大；如果选择组装后分段吊装法安装，烟囱的补强加固工作量大；所以必须采取综合吊装法安装。
    经分析综合吊装法的实施步骤如下：先单件安装烟囱到一定的高度，再在烟囱的两根管柱上设置钢轴，将三根管柱切断水平放倒，把整个烟囱组装完，最后把组装好的烟囱分两段吊装。第一段组装烟囱可以长，因为在吊装过程中履带吊只承担构件一半的负荷，并且利用这种方式吊装烟囱，其补强加固工作量小。第二段组装烟囱短，重量轻，但安装位置高，履带吊的杆长不够长，我们采取烟囱一面桁架不组装，在吊装过程中履带吊的杆头能探进烟囱内，这样解决杆短的问题。（必须对烟囱进行补强加固。）采用综合吊装法施工有利于质量的控制，降低了对履带吊性能的要求，使补强加固工作量降到最低点。
    烟囱分段必须考虑吊车的起重能力、补强加固、便于搭设安装临时平台等因素，具体分段如下：
    第一段: 标高+0.0m～标高+14.0m，这段的构件不组装，单件直接安装。（因为组装后再安装需要大量的补强加固措施。）
    第二段: 标高+2.0m～标高+55.0m。（第一段安装完毕后，在标高+2.0m处的二根管柱上设置回转机构，切断管柱，将烟囱水平放倒，组装剩下的构件，直至标高+80.0m为止，最后从标高+55.0m处切断。）
    第三段: 标高+55.0m～标高+80.0m。

    3、安装步骤：
    第一步：烟囱基础验收，烟囱构件进场、堆放；
    第二步：把标高+14.0m以下的构件不组装直接安装；
    第三步：在标高+2.0m处的两根管柱上设置回转机构，切断三根管柱，水平放倒烟囱；
    第四步：把标高+14.0m～标高+80.0m的放散烟囱构件组对、加固好，从标高+55.0m处切断烟囱，把第三段烟囱吊离组对场地；
    第五步：用208t履带吊吊起第二段的顶端，慢慢将第二段绕回转机构扳起，当第二段的重心垂线快过回转轴中心时，指挥50t履带吊起吊吃劲；
    第六步：用208t履带吊吊装第三段；
    第七步：各梯子、平台完善。

    4、烟囱基础验收，烟囱构件进场、堆放
    4.1 基础验收
    接到基础交接单后对基础的轴线、标高及表面和地脚螺栓的规格及位置等进行全面检查。
    4.2 构件的进场、堆放
    构件出制作厂前要对构件的材料、数量、规格、质量及编号进行检查，发现问题时，应及时反馈，并要求制作方整改。对于运输过程中造成损坏的，应进行现场修复。进场时，构件应按编号和吊装顺序分类堆放，构件的标识应朝便于识别的方向。构件堆放时下面应垫枕木，防止变形和损伤。

    5、烟囱安装
    5.1 烟囱+14m以下的安装
    5.1.1 垫铁安装
    5.1.1.1 垫铁计算：
    在二次浇灌前烟囱的自重和地脚螺栓的紧固拉力全由垫铁传给基础，所以垫铁的总面积要根据基础混凝土的抗压强度、构件自重、螺栓的紧固力等参数确定，公式如下：

    每个基础有18根螺栓，3个基础，共计54根螺栓，每2根螺栓间设1组垫铁，共计设置27块垫板，假设垫铁尺寸为90mm×150mm。

    故垫铁的尺寸和组数满足使用要求。
    5.1.1.2 垫铁布置
    垫铁布置的位置应在不影响灌浆的前提下距离地脚螺栓越近越好，这样各种载荷通过垫铁均匀的传给基础，防止局部压偏、集中受力或底座在地脚螺栓紧固受力时变形等情况，并且每组垫铁不得多于4块，垫铁布置的情况如图1所示。

    摆放垫铁时，尽量不用薄垫铁，否则影响点焊质量和受力时的稳定。当地脚螺栓拧紧后，将垫铁三面围焊，螺母与底座花焊。
    当放散烟囱安装形成空间刚度单元后，应及时对管底板和基础顶面的空隙采用细石混凝土进行二次浇灌。
    5.1.2 烟囱+14m以下的安装
    5.1.2.1 管柱组装
    烟囱的三根管柱在+1.2m标高处有一个拐角，拐点后的管柱中心线与水平面成84°角。组装时先用电脑放出大样图，如图2所示，再按大样图的尺寸在油毡布上1 ：1画出钢管的展开图的边线，剪出大样，接着把油毡布大样绕着紧贴钢管外壁，画出切割线，同时在钢管上标出A、F、K、f四点。切断管后将两根管的高点与高点、低点与低点组对好，焊好即可。并且把A、F、K、f四点沿管的边线返到管底，这是对齐基础中心线的基准线点。

    5.1.2.2 烟囱的安装
    烟囱的安装流程按图3进行，安装管柱时要严格控制管柱与水平面的角度。

    5.2 标高+2m处回转机构的设置
    5.2.1 在远离炼钢厂房的两根管柱上，标高+2m处设置回转机构，为保证回转机构的灵活转动，要求两处回转机构的中心轴线必须在同一根直线上。
    5.2.2 回转机构设置
    在管柱标高+2m处上下各设1根32b工字钢，部分穿入烟囱内，其穿入长度为管道内径，并满焊。每根工字钢的安装要保证其垂直回转中心线，以及工字钢互相的平行，以保证回转灵活。在标高+2m处下侧的32b工字钢下面有H型立柱与钢管底座相连。在标高+2m处设置回转轴，具体情况如图4所示。

    5.3 烟囱的放平、组对、分段
    5.3.1 回转机构安装完毕后，在50t履带吊配合下，将管柱切割开，切割时要保证切口平齐。切割后将其放平在马凳上，如图5所示。

    5.3.2 烟囱的组对
    5.3.2.1 由于放散烟囱形状像三棱台，每根管柱与水平面的夹角为84°，因此组对的难度非常大。为保证放散烟囱的组对质量，同时考虑到施工现场的实际情况，在组对现场搭设两排马凳，进行放散烟囱的组对工作，如图6所示。

    5.3.2.2 放散烟囱组对的吊车选用
    放散烟囱组对吊装选用50t履带吊，杆长25m、作业半径6～14m、起升高度15m、起升重量23.23～6.98t。
    5.3.2.3 放散烟囱的支撑、梯道平台、梯道尽可能的在地面组对安装就位，随烟囱主体一起吊装。
    5.3.2.4 钢管焊接坡口形式、尺寸要符合图纸及规范要求，坡口及其内外表面的清理要符合规范要求。
    5.3.2.5 钢管对口平直度：允许偏差a为2mm，全长偏差为10mm。检查方法：管子对口时应在距接口中心200mm处测量平直度，如图7所示。

    5.3.2.6 在组对过程中要标出未安装的梯道平台牛腿的位置、标高、角度和方向。
    5.3.2.7 组对时要根据实际情况，对钢构件进行加固，来满足吊装过程中钢构件的稳固。
    5.4 第二段烟囱安装
    5.4.1 吊车选用及准备工作
    吊车选用208t履带式起重机，杆长67.1m，工作半径应控制在11.5m内，最大起重能力61.07t，最大起升高度64m。吊装索具采用二根Φ52mm钢丝绳，及相应配套的50t卡扣。
    配合吊装的吊车选用50t履带吊，杆长19m，最大起重量为37t，站位于未设回转轴的管柱底座旁。以便第二段烟囱在扳起过程中当重心垂线过回转轴时分担一肢管柱负荷，配合208t履带式起重机把烟囱平稳就位。
    为保证第三根管柱能顺利对接，在其地面的管柱上沿圆周均匀焊接1.5m长的“导向角钢”并与管柱中心成20°角。以便将管柱滑入对口。
    5.4.2 第二段烟囱安装
    使用208t履带式起重机站位于第二段烟囱顶端前方，挂好吊索，烟囱以标高+2m处的回转机构为回转中心，在吊车向前行走和提升下慢慢地将烟囱扳起，当烟囱的重心快越过回转轴时，指挥50t履带吊挂好吊索，配合208t履带式起重机吊装烟囱就位，如图8、图9所示。第二段就位后，测量烟囱中心，把三根管柱接口焊接好。

    5.5 第三段烟囱安装
    5.5.1用208t履带吊与50t履带吊配合将第三段烟囱竖立起来，焊接爬梯和架子、焊接吊耳、加固烟囱等吊装准备工作，同时将208t履带吊接杆至79.3m，选择好吊车站位点。
    5.5.2 用Φ52mm钢丝绳及卡扣挂在离吊车近的两点吊点，另一点吊点用10t倒链系挂。当吊车起钩时，先张紧吊索，用倒链将吊索交汇处调至与重心重合，封固倒链，在烟囱下端系好麻绳起钩，当升至下口超过55m时停止（此时应有人在第二段顶面观察指挥），吊车通过走行或回转，将第三段烟囱就位，如图10所示：

    5.6 各梯子、平台完善
    第三段起吊前应在顶部平台放置一根小桅杆，以便用卷扬吊装未安装的梯子、平台及桁架。

    6、结束语
    本次烟囱安装采用综合吊装法，先单件直接安装，接着组装剩下的构件，最后分段吊装。在单件直接安装后设置回转机构，将安装完的构件切断水平放倒，在这基础上组装剩下的构件。在分段上充分考虑了在吊装过程中回转机构承受一半负荷的特点，也充分考虑了履带吊的的起重能力和杆长的情况。通过上述各种有效的措施，巧妙地解决了“三棱台”形烟囱自身高、重、大、管柱不垂直水平面及吊车起重能力不够等因素造成安装难的问题。本方法的采取大部分构件地面整体组装、分段吊装的方法，缩短工期，节省人工，减少吊装钩次。采取回转机构、加固烟囱等措施，所需吊车性能降低，节省机械台班费，经济效益显著。

    参考文献
    1. 梁建智：简明结构吊装工程施工手册，中国环境科学出版社，2003.9
    2. 张琨：钢结构工程施工工艺标准，中国建筑工业出版社，2003.11
    3. 中国机械工业教育协会：钢结构，机械工业出版社，2001.8
    4. 褚忠：设备安装起重工，中国建筑工业出版社，1989.1
    5. 樊兆馥：重型设备吊装手册，冶金工业出版社，2001.4
    6. 北京首钢建设集团机运公司：起重机械性能手册，2006.3
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