鋼絞線整體提升倒錐形水塔水箱的應(yīng)用

王林義

(山西省第二建筑工程公司，山西太原 030031)

1 工程概況

本工程為河北平山縣敬業(yè)冶煉有限公司3×1 260 m3高爐工程事故水塔，本次吊裝為三期水塔水柜，水塔有效容積為1 000 m3，有效高度為 40 m，水箱總重為 350 t，直徑 19.1 m，高 10.07 m，正錐和反錐分二次立模現(xiàn)澆，在筒身施工結(jié)束后，圍繞筒身在地面預(yù)制水箱，下環(huán)梁與筒身之間間隙為50 mm，混凝土強(qiáng)度按設(shè)計(jì)要求達(dá)到100%強(qiáng)度后，采用液壓穿芯千斤頂和配套鋼絞線預(yù)應(yīng)力錨具吊裝工藝將水箱提升至設(shè)計(jì)高度。

2 提升原理和工藝流程

2.1 提升原理

水塔筒身采用滑模法施工，水箱在地面預(yù)制，預(yù)制時(shí)要根據(jù)負(fù)荷技術(shù)確定的提升鋼絞線數(shù)量均勻預(yù)埋吊裝孔。筒身澆筑完成，達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后，在筒頂安裝提升吊架，提升吊架以筒身為支座，制作兩層鋼制環(huán)梁，液壓千斤頂放置于上下吊裝環(huán)梁之間，鋼架固定后按計(jì)算要求穿設(shè)鋼絞線，并于上下吊裝環(huán)梁上安放預(yù)應(yīng)力單調(diào)自調(diào)式錨具，鋼絞線穿過(guò)上下錨具，開始油泵加壓，千斤頂頂升，頂起上吊裝環(huán)梁，上部錨具將鋼絞線鎖死，隨上吊裝環(huán)梁向上移動(dòng)，達(dá)到千斤頂一個(gè)行程后，將下錨具與下吊裝環(huán)梁鎖死，千斤頂回程，上吊裝環(huán)梁及錨具回落，再鎖死上錨具，新的頂升開始，通過(guò)千斤頂不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng)，上下錨具松緊控制，將水箱提升至設(shè)計(jì)高度(見圖1)。

2.2 工藝流程

安裝提升平臺(tái)上的斜牛腿、下鋼梁、上鋼梁→上下鋼梁之間安千斤頂→穿鋼絞線并隨即用夾片鎖緊鋼絞線，拉緊鋼絞線固定水箱下錨具→錨具安裝→千斤頂油泵系統(tǒng)安裝→啟動(dòng)油泵給千斤頂注油→千斤頂頂升→一個(gè)行程，鎖緊下錨具→油泵回油，千斤頂活塞下降→上吊裝環(huán)梁回落→重復(fù)提升過(guò)程直至水箱到設(shè)計(jì)標(biāo)高→安裝臨時(shí)鋼托架→澆筑水箱下支撐梁混凝土→達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度拆除吊裝機(jī)具。

圖1 水箱示意圖

3 提升方案

3.1 提升架的設(shè)計(jì)和安裝

提升架設(shè)計(jì)時(shí)須根據(jù)支筒頂端環(huán)梁及12根提升柱將提升架設(shè)計(jì)為12邊形，見圖2，圖3，安裝流程如下:使斜支撐柱與提升柱頂端預(yù)埋鋼板焊接牢固，之后焊接斜支撐柱與人井預(yù)埋鋼梁徑向上下兩層聯(lián)系桿件，斜支撐柱頂端調(diào)平后在其柱頂焊接下鋼梁墊板，在墊板之上焊接下鋼梁，下鋼梁12邊形接頭處焊接加強(qiáng)板，下鋼梁安裝完畢接著安裝上鋼梁，其制作工藝同下鋼梁，對(duì)各部桿件的剛度、強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，以確保安全。為裝拆方便，上下鋼梁采用12邊形分解焊接。上下鋼梁安置單套錨具，錨具墊板應(yīng)焊接牢固、平整，相對(duì)位置準(zhǔn)確。錨具安裝固定在墊板上，上下錨具徑向垂直偏差不得大于2 mm，下錨具與水箱預(yù)埋鋼管中心垂直偏差不得大于25 mm。

圖2 提升架俯視圖

圖3 提升架軸測(cè)示意圖

提升架安裝前，應(yīng)在地面上試拼裝，檢測(cè)合格后，再分件運(yùn)至筒頂正式安裝。安裝順序?yàn)?斜拉支撐桿件→下鋼梁及徑向聯(lián)系桿件→上鋼梁及導(dǎo)向架→吊起上鋼梁→固定安裝千斤頂→放下上鋼梁(落在千斤頂上面)。

3.2 鋼絞線選用和安裝方法

選用預(yù)應(yīng)力鋼絞線1×7－17.8－1 860 MPa，鋼絞線使用根數(shù)n=KN/(AR)。

其中，K為吊裝安全系數(shù)，取K=3;N為水箱總重(包括施工荷載等)，本工程水箱重量為350 t即3 500 kN;A為單根鋼絞線的有效面積，取A=191 mm2;R為鋼絞線鋼絲強(qiáng)度級(jí)別為1 860 MPa。

n=3×3 500×1 000/(1 860×191)=29根，根據(jù)本水塔實(shí)際情況及安全系數(shù)，預(yù)應(yīng)力鋼絞線1×7－17.8－1 860 MPa選用36根。

鋼絞線安裝，按照提升高度確定鋼絞線長(zhǎng)度，鋼絞線兩端進(jìn)行錨頭處理后，將鋼絞線從水箱下環(huán)梁預(yù)埋套管中穿過(guò)，穿過(guò)錨具，將鋼絞線固定在吊裝環(huán)梁上。鋼絞線安裝完畢，要進(jìn)行應(yīng)力調(diào)節(jié)，使各根鋼絞線應(yīng)力趨于均衡，調(diào)整方法采用專人利用撬棍按順序撬緊鋼絞線，反復(fù)調(diào)整直到各線松緊一致。

3.3 水箱下環(huán)梁錨具

采用KM22-1860型錨具。

3.4 千斤頂選擇

水柜提升時(shí)千斤頂擬選用12個(gè)額定起重量為100 t行程為200 mm，P=K ×N/(nF)。

其中，N為水柜總重，包括施工荷載等;F為一個(gè)千斤頂?shù)念~定起重量;n為擬選用千斤頂個(gè)數(shù)。通過(guò)計(jì)算確定千斤頂數(shù)量(安全系數(shù)不小于3)。

P=3 ×350/(100 ×12)=87.5 t，滿足起重要求。

3.5 電動(dòng)油泵選擇

選用液壓油泵GBY-63 MPa兩臺(tái)，經(jīng)過(guò)一拖六千斤頂給每臺(tái)千斤頂供油，油泵壓力為額定63 MPa。

3.6 水箱提升

3.6.1 水箱提升前應(yīng)完成的工作

筒身、水箱混凝土強(qiáng)度等符合設(shè)計(jì)要求。

1)筒身提升鋼架上下鋼梁其位置與水箱下梁預(yù)埋φ32鋼管相對(duì)應(yīng)，鋼梁間隙、預(yù)埋鋼管孔應(yīng)在同一中心垂線上。

2)平臺(tái)四周焊接鋼欄桿，筒身內(nèi)設(shè)爬梯，平臺(tái)中間滿鋪不小于30 mm厚的木板。

3)下鋼梁就近千斤頂位置處制作刻度標(biāo)桿，以便提升時(shí)隨時(shí)觀察水箱的水平度。

3.6.2 構(gòu)造要求

1)水箱下環(huán)梁吊點(diǎn)構(gòu)造。

在預(yù)制水箱時(shí)，水箱下環(huán)梁底邊預(yù)埋一圈厚12 mm鋼板，使水箱吊點(diǎn)在提升時(shí)受力均勻，將36根φ32鋼管沿環(huán)向均勻穿過(guò)并焊接在預(yù)埋鋼板上，鋼管下口與鋼板下表面平齊，將其澆筑在水箱下環(huán)梁中，水箱提升時(shí)將鋼絞線穿過(guò)鋼管并用錨具鎖緊。

2)水箱下環(huán)梁吊點(diǎn)錨墊板構(gòu)造。

吊點(diǎn)和鋼絞線總根數(shù)確定后，選用KM22-1860錨具，該錨具用于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)時(shí)由錨墊板和錨板配套;水箱預(yù)制時(shí)應(yīng)將水箱放在事先用混凝土澆筑而成的12個(gè)高300 mm混凝土支墩上，為提升時(shí)穿鋼絞線固定錨具提供方便。

3)水塔提升鋼架的構(gòu)造要求。

提升鋼架比水箱設(shè)計(jì)固定位置高2 200 mm，上下鋼梁內(nèi)切圓直徑應(yīng)與水箱下環(huán)梁直徑相等。

3.7 澆筑環(huán)板(環(huán)板高1 000 mm)

支撐鋼架安裝完畢，經(jīng)檢驗(yàn)符合要求后，按圖紙進(jìn)行環(huán)板配筋，支模，然后澆筑環(huán)板混凝土，使水箱永久固定。

3.8 提升機(jī)具及設(shè)備的拆除

環(huán)板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，即可將液壓控制臺(tái)泄壓，逐個(gè)將油管，千斤頂及提升支架拆除。

表1 水箱提升情況表

4 安全措施

1)提升前在塔頂用鋼管搭設(shè)防護(hù)圍欄，鋼管通過(guò)焊接固定于下鋼梁外側(cè)，圍欄高度不小于1.2 m，立面張?jiān)O(shè)細(xì)眼安全網(wǎng);塔頂承壓鋼圈上就滿鋪厚度不小于30 mm的木板(板上留400×400上人孔，上人孔在作業(yè)時(shí)蓋板封閉)。

2)在提升作業(yè)包括拆除提升設(shè)備時(shí)，不得向外亂拋物件，以防墜物傷人，各作業(yè)人員的工具要放置穩(wěn)妥，如有物件需要傳到地面，需用吊繩或卷?yè)P(yáng)機(jī)吊下。

3)垂直運(yùn)輸所用的卷?yè)P(yáng)機(jī)導(dǎo)向輪應(yīng)安裝在槽鋼支架上，支架應(yīng)不影響上鋼梁正常起升回落。

4)水箱提升就位后要盡快進(jìn)行固定，剛托架應(yīng)事先拼制成型，待水箱到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后將換托梁與筒身內(nèi)的預(yù)埋件固定。

5 水箱提升進(jìn)度

水箱提升過(guò)程情況，計(jì)劃吊裝工期:8月28日～9月6日，見表1。

6 結(jié)語(yǔ)

鋼絞線吊裝倒錐形水塔水箱是利用十二邊形鋼結(jié)構(gòu)提升架，以100 t液壓千斤頂油壓頂升上提升架，通過(guò)鋼絞線提升水箱，并在提升過(guò)程中對(duì)吊裝進(jìn)行同步控制，保證了吊裝的安全。該方法與傳統(tǒng)的倒置千斤頂圓鋼提升水箱法相比操作更簡(jiǎn)單，吊裝安全可靠，而且施工成本低，吊裝效率高，節(jié)省工期。具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值，可逐步應(yīng)用到大型設(shè)備及構(gòu)件吊裝施工中。