江苏发电厂采用卷扬机吊装烟囱钢内筒的施工方法技术要点

  采用卷扬机吊装烟囱钢内筒的施工方法技术要点作者：**新[关键词]：吊装钢内筒方法要点单位：江西九江三期发电有限责任公司地址：江西省九江市江西九江三期发电有限责任公司时间：二○○二年六月二十二日2[摘要]：九江三期发电工程烟囱是江西省的第一个钢内筒烟囱，为了总结交流钢内筒的施工经验，以便以后钢内筒烟囱施工时借鉴，本文以九江三期发电工程烟囱钢内筒的吊装方法为例，介绍了一种烟囱钢内筒的施工方法——采用卷扬机先倒后顺分段吊装施工法。并着重分析了该吊装方法的主要技术方面的要求和需要注意的几点。由于烟囱较高，钢内筒的重量较重（每各钢内筒300多吨），吊装用的辅助设施的设计加工和吊装时的承重构件的承载能力验算是关键，所以在主要技术方面的要求中详细的介绍了主要辅助设施的设计加工和主要承担重量的构件的承载能力验算。本施工方法具有造价低、进度快、安全可靠、所需的设备简单等特点，在江西九江三期发电工程烟囱钢内筒的施工中获得成功，并取得较好的经济效果。现在，大型烟囱一般均设计为钢内筒烟囱。钢内筒烟囱一般可分为双钢内筒和多钢内筒两种。双钢内筒烟囱就是两个钢内筒共一个混凝土外筒烟囱，多钢内筒就是三个或四个钢内筒共一个混凝土外筒烟囱，如上海外高桥电厂为四钢内筒烟囱。钢内筒烟囱主要由烟囱基础、混凝土外筒、钢楼梯及平台、钢内筒、保温层等几部分所组成。烟囱基础、混凝土外筒的施工方法和普通钢筋混凝土烟囱的施工方法相同。本文结合江西九江三期发电工程烟囱的具体施工实例，介绍一种烟囱钢内筒的施工方法——采用卷扬机先倒后顺分段吊装施工法，本施工方法具有造价低、进度快、安全可靠、所需的设备简单等特点，在江西九江三期发电工程烟囱钢内筒的施工中获得成功，并取得较好的经济效果。1.烟囱钢内筒概况九江三期发电工程烟囱为双钢内筒烟囱，烟囱混凝土外筒高202米，零米截面外径D=24560毫米，壁厚900毫米；顶截面外径D=13200毫米，壁厚330毫米。由下至上在标高8.5米、37米、70米、110米、140米、170米、200米等处，共设有7层钢平台。各层钢平台搁置在烟囱混凝土筒壁相应标高处的环形混凝土牛腿上（详见附图：210/13.2米钢筋混凝土外筒（双钢内筒）外形图）。从零米到200米平台设有之字形钢楼梯，钢楼梯各休息平台搁置在烟囱混凝土筒壁相应标高处的预埋铁上的钢支架上。混凝土筒身内紧靠筒身截面中心对称设有两根钢内筒烟囱。每根内筒外直径D=4600毫米，通过钢内筒底部的24个地脚螺栓与基础固定。高H=210米。高出烟囱混凝土外筒202米标高顶面8米。每根钢内筒40米标高以下段，壁厚16毫米；40米标高至73米标高段，壁厚14毫米；73米标高到143米标高段，壁厚12毫米；143米段以上段，壁厚10毫米。每根钢内筒在标高9.5米以上处设有一烟道接口，在标高1.5米处设有一检修孔。每根钢内筒在每层钢平台处与该钢平台之间的四个方向均设有止晃点。每根钢内筒外侧均设有80毫米厚的矿棉保温层，外封镀锌钢丝网。在钢内筒210米标高以下10.71米范围内的保温层，外包不锈钢防雨罩，防雨罩上设有不锈钢爬梯。在零米，垂直于两钢内筒圆心连线方向上，烟囱混凝土一侧的筒壁上，设有一个7×7米高的施工洞口，为钢内筒施工用。342.烟囱钢内筒的吊装方法2.1烟囱钢内筒的吊装方法简介先安装#1钢内筒，再安装#2钢内筒。采用卷扬机先倒后顺分段吊装施工法，是将210米钢内筒分为7个吊装段，每个吊装段由若干基本节组合而成，每个基本节在烟囱外的制作场地预先加工好。每个基本节高约5.4米，可根据钢板宽度模数适当调节。吊装时利用导轨和运输小车，将基本节移入设计钢内筒底部位置。从上至下6个吊装段分别由布置在烟囱混凝土筒身顶面的吊架和滑车组进行吊装，吊到对应的钢平台处并临时吊挂在钢平台主梁上。各层钢平台搁置在烟囱混凝土筒壁相应标高处的环形混凝土牛腿上。先吊装最顶上的一个吊装段，从上到下依次吊装其它吊装段，最后一个吊装段为钢内筒底座。底座段组合完毕后吊放在钢内筒基础上，找正锚固。然后按从下至上的顺序逐级放下各吊装段与下段对口，直至210米的钢内筒全部安装就位完成。参见《烟囱钢内筒吊装示意图》根据钢平台的个数、高度和每个钢平台承载能力的不同，考虑钢内筒壁厚随高度的变化，结合吊装组装时的操作空间。将钢内筒划分为以下7个吊装段，且每个吊装段的长度和重量各不相同。详细情况见表1。表1序号吊装段号长度（mm）壁厚（mm）外直径自重（t）备注其中1795长为12厚其中1835长为14厚其中1905长为16厚.2主要施工机械设备和施工机具2.2.1准备两台10吨或以上的卷扬机，用来提升钢内筒；3台5吨卷扬机，用来移动钢内筒运输小车和吊装工具及部分小构件；准备10台焊机。2.2.2准备好用于10吨卷扬机的两根长度约为1200米，直径为28毫米的钢丝绳；准备好用于5吨卷扬机的一根长度约500米，直径为24毫米的钢丝绳；两根长度约250米，直径约为21.5毫米的钢丝绳。2.2.3准备40吨两轮的滑车4个，20吨的单轮滑车8个。2.2.4准备好υ48脚手架钢管约20吨。2.2.5准备好吊装、对口、切割和焊接用的工具，如常用的葫芦、短钢丝绳、卡环、夹头、焊把、割刀、皮带、板手、起子、榔头、线垂、卷尺等和其它相应的小型机工具。52.3主要自制设备的加工和准备2.3.1利用烟囱混凝土外筒施工时的烟囱混凝土外筒顶面操作平台。在烟囱混凝土外筒顶面制做安装一个吊架，并焊接好吊架。该吊架是吊装时的主要承重构件，吊架一定要经过设计和计算，以确保吊装施工时，强度和刚度满足规范要求，确保吊架结构安全可靠。吊架制成单元散件，在200米钢平台上组装。具体结构 形式如下图：202 米标高吊架结构平面图。 由于钢筋混凝土外筒设计时未考虑，在202 米标高的烟囱顶部承受额外荷载。 故应对钢筋混凝土外筒顶部的混凝土进行局部承压验算。由于混凝土的抗住压力的强度 6 较大，且壁厚较厚又是筒体结构，可不进行混凝土的强度验算。 钢筋混凝土外筒顶部的混凝土局部承压验算如下： a、钢内筒吊装时,滑车捆绑在梁1、梁2 上，该梁承受向下的最大集中力： 最大受力按吊装最重件时计算，由表1 可知，第四吊装段的自重最大，为54t， 加上保温层重（按2t 考虑），此时吊装最大总重量按56 吨计算。 则每侧吊装荷载F=56/2×1.3=36.4 吨，其中1.3 为动载系数。 滑车组、钢丝绳及吊索具等按每侧4 吨计算； 卷扬机钢丝绳快头受力按10 吨计算； 故每侧钢梁受力：36.4+4+10=50.4 吨。 吊架自重为14 吨，分承在吊架的四个和筒壁接触的角上。每各角受力为 14/4=3.5 吨。 通过计算，主梁1 受力较大一侧下方钢筋混凝土筒壁受力F l 为38 吨； 该主梁1 附近梁4 下方筒壁受力不超过30 吨。 b、顶部钢筋混凝土筒壁承压面积： 筒壁承压宽度按280mm；而实际筒壁宽为330mm。 顶梁1 梁端在烟囱顶部的宽度为400mm。 局部受压的计算底面积A b =280×400=112000mm 2 【1】 两侧顶梁4 每端在烟囱顶部的面积不小于280×400=112000mm 2 ； c、混凝土局部承压验算： ωβ l f c A l =0.75×1×14.3×112000=1201200N=120t 【1】 其中 ω——荷载分布影响系数，梁端部支撑面取ω=0.75 β l ——受压时的强度提高系数 此处取β l =1 f c ——混凝土局轴心抗压强度，由于烟囱筒身混凝土采用 C30，取 f c =14.3N/mm 2 A l ——局部受压面积 以上计算结果能看出： F l