電廠新建工程機組設(shè)備電梯井架鋼結(jié)構(gòu)安裝施工要點分析

張少波

上海問鼎環(huán)保科技有限公司 上海 201600

內(nèi)蒙古大唐國際錫林浩特電廠新建機組設(shè)備混凝土煙囪作為電廠的標志性建筑物，高達200多米，其內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)步梯附著于混凝土內(nèi)壁至煙囪頂部。其中44m鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)平臺為脫硫吸收塔凈煙氣煙道與煙囪玻璃鋼內(nèi)筒聯(lián)通平臺，61m鋼結(jié)構(gòu)平臺上建CEMS小間，煙氣自動監(jiān)測系統(tǒng)均集成在CEMS小間，煙囪玻璃鋼內(nèi)筒上煙氣監(jiān)測取樣孔位于平臺上方。考慮煙囪內(nèi)空間受限及方便人員上下、檢修，設(shè)電梯1座，電梯門停靠層開門位于標高±0、61.0m平臺、100.0m平臺。

1 工程概況

內(nèi)蒙古大唐國際錫林浩特電廠（2*660MW）超臨界機組煙氣脫硫工程EPC總承包項目電梯井架安裝工程屬于電廠新建脫硫工程專業(yè)分包工程，本工程井架鋼結(jié)構(gòu)長2.3m、寬2.2m、電梯井架高度為108.75m，與煙囪混凝土內(nèi)壁用方鋼管連接固定，總重45噸，采用汽車吊及提升井架倒裝法施工，預(yù)制、安裝工期40天。

電梯井道主要鋼結(jié)構(gòu)、參數(shù)及工程量如下：

序號 名稱 規(guī)格 材質(zhì) 單位 數(shù)量 重量（公斤）1 方管 200×200×10 Q235B 米 444 26489.04㎏2 方管 150×150×8 Q235B 米 306 10915.02㎏3 方管 150×150×6 Q235B 米 243 6592.59㎏

2 施工環(huán)境分析

電梯井架安裝位于混凝土煙囪內(nèi)，其中混凝土煙囪外徑32.9m，內(nèi)徑31.7m，高226m，門洞方向朝東，其中標高+44.0m為鋼筋混凝土平臺，標高+61.0m為鋼結(jié)構(gòu)平臺。電梯井道基礎(chǔ)外框尺寸2650mm*2450mm，內(nèi)框尺寸1950*1850mm，四角預(yù)埋鋼板尺寸400mm*400mm，底標高－2.050m。井道中心往南與煙囪中心間距5775mm，往西方向間距2140mm。鋼結(jié)構(gòu)井架外框尺寸2300mm*2200mm，內(nèi)框尺寸1900mm*1800mm。煙囪底部地坪為C15混凝土墊層，標高－0.2m。電梯井道基礎(chǔ)后施工，四周為基礎(chǔ)開挖后回填土，施工機具進場前對回填土進行處理分層壓實。施工機具、材料用10T平板車運輸從煙囪東側(cè)門洞進入施工現(xiàn)場，采用50T汽車吊卸車。

3 安裝施工要求

電梯井架加工焊接采用手工電弧焊配合，安裝采用手工電弧焊。焊件下料與坡口加工應(yīng)符合下列要求：（1）焊件下料與坡口制備宜采用機械加工的方法。（2）采用熱加工方法（如火焰切割、等離子切割）下料，切口部分應(yīng)留有機械加工余量，以便于除去淬熱層及過熱金屬。（3）坡口內(nèi)及邊緣20mm內(nèi)母材無裂紋、垂皮、坡口破損及毛刺等缺陷[1]。

電梯井架分段根據(jù)長度選擇在無節(jié)點處拼裝，均為剛性連接，拼裝焊縫保證等強度對接，井架鋼構(gòu)件的連接除注明者外，其余采用連續(xù)雙面貼角滿焊，焊縫高度為相連構(gòu)件的最小厚度，且不小于6mm，角焊縫的焊接質(zhì)量不低于三級，剖口對接焊接質(zhì)量等級為二級。

電梯井架整體垂直度不大于H4/2500+10.0mm，且不大于50.0mm，整體平面變曲不大于L2/1500，且不大于25.0mm，鋼構(gòu)件無因運輸、堆放和吊裝等造成變形及涂層脫落（或已矯正和修補），設(shè)計要求頂緊的節(jié)點，接觸面不應(yīng)少于70%緊貼，且邊緣最大間隙不應(yīng)大于0.8mm。

在基礎(chǔ)上用50T汽車吊組合制作96m—108m一節(jié)，長度12m，在上面第一節(jié)井架（高度約108m—102m位置）兩個角焊接導繩器。防傾倒措施：在煙囪61m平臺，位置上固定兩根Φ15.5鋼絲繩，穿過電梯豎井上部第一段(約102—108m位置上）焊接的防傾倒套筒后，鋼絲繩下端固定在地面上提升架的底座鋼板上，并保持鋼絲繩垂直。

提升電梯豎井超過44m平臺后，在平臺處用#16槽鋼焊接限位框架，在后續(xù)提升過程中使井架處于垂直狀態(tài)。提升至61m平臺后同樣再焊接一個限位框架，與鋼絲繩滑道同時起到限位的作用。

4 電梯井架鋼結(jié)構(gòu)安裝施工要點分析

4.1 安裝定位

按土建交安的標高基準點、煙囪中心線，煙囪中心位置復(fù)核電梯井道基礎(chǔ)外框尺寸2650mm*2450mm、內(nèi)框尺寸1950*1850mm、四角預(yù)埋鋼板尺寸及水平高差、基礎(chǔ)標高±0、底標高－2.050m，并用墨線在基礎(chǔ)上彈出電梯井道中心線，復(fù)核井道中心與煙囪中心間距。然后在井道底部找出井道中心點。在預(yù)埋鋼板上根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)井架外框尺寸2300mm*2200mm、內(nèi)框尺寸1900mm*1800mm用墨線彈出井架4個柱腳位置、井架中心線2100*2000mm。

4.2 基礎(chǔ)鋼板及進料平臺鋪設(shè)

回填土分層壓實，回填高度稍高于電梯井道基礎(chǔ)并找平。在井道基礎(chǔ)東西兩邊按中心線對稱各放1塊2200*6000mm*30mm的鋼板。鋼板之間分段均勻用300H型鋼焊接連為一體。同時將基礎(chǔ)平臺與電梯井道基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板進行焊接，使其成為整體，均勻受力。

在電梯豎井基礎(chǔ)南側(cè)用16號槽鋼鋪兩根軌道，軌道與300型鋼頂平組成進料平臺便于將電梯井架拉至基礎(chǔ)內(nèi)。

4.3 提升井架制作安裝固定

在電梯井架立柱外側(cè)立四根12米高250*250的H型鋼，底部焊接在基礎(chǔ)外圍鋼板上，頂部四根橫梁連接，橫梁上掛DPH20型20t電動倒鏈4臺，鏈長9m。電動倒鏈提升速度為0.09m/min。頂部受提升拉力的橫梁經(jīng)計算選用HN350*250*9*14型鋼即可滿足受力條件（抗彎截面模量Wx＞1000MPa）。立柱保持垂直，四根立柱之間用型鋼連接為一體（其中南側(cè)預(yù)留進料7m以下不連），并在四周不影響進料通道的位置，將提升裝置與煙囪筒壁預(yù)埋件相連，用以穩(wěn)固提升裝置。提升裝置電動葫蘆吊點位置見下圖：

圖1 提升裝置吊掛組件

圖2 電梯豎井提升套架平、立面圖

在提升套架內(nèi)側(cè)5.5m高度處搭設(shè)三個側(cè)面的腳手架（南側(cè)為安裝電梯井架的通道）作為對接下段電梯豎井用的施工操作平臺。

4.4 電梯井架焊接

電梯井架焊接主要采用對接接頭型式，坡口形式根據(jù)鋼板不同厚度及連接部位特點分別采用I形、V形及U形坡口及X形坡口。焊件坡口尺寸符合圖紙要求，對接接頭單面V形坡口角度30～35°，對于板厚大于14mm，均需采用雙面X形坡口，坡口角度30～35°。

施工焊接的基本要求：（1）焊接作業(yè)時應(yīng)強加對現(xiàn)場環(huán)境的監(jiān)測，并采取有效防護措施，方可施焊。焊接環(huán)境還應(yīng)符合安全生產(chǎn)規(guī)定。（2）為確定焊接規(guī)范而進行的試焊應(yīng)在非構(gòu)件的試板上進行。（3）焊接過程中應(yīng)對焊縫層間溫度、預(yù)熱溫度、清根質(zhì)量、井架焊接中的變形等進行檢查、確認滿足標準、規(guī)范及圖紙要求。（4）焊接完畢后，焊工應(yīng)將焊縫表面的飛濺、熔渣等仔細清理干凈，并檢查外觀質(zhì)量，必要時可做局部返修。

手工電弧除滿足上述要求外，還應(yīng)符合以下規(guī)定：工件盡可能置于平焊位置進行施焊；并且坡口焊縫根部焊焊道或打底焊道允許最大厚度為6mm。單道角焊縫和多層角焊縫根部焊道的允許最大焊腳尺寸：平焊8mm；橫焊及仰焊7mm；立焊10mm。坡口焊縫和角焊縫后續(xù)各層焊縫的允許最大厚度為：平焊焊條直徑+1mm；立焊、橫焊、仰焊焊條直徑+2mm。

5 施工質(zhì)量控制

為確保提升套架的穩(wěn)定性，提升套架高度選為12m，鋼結(jié)構(gòu)井架立柱材料選用方鋼管12m定尺，然后通過自動切割機將立柱切成6m定尺料進行組對成井架，井架從南側(cè)預(yù)留進料通道進入提升套架內(nèi)。為提高井架端面高差精度，制作組對時確保四根立柱底平，立柱上下端面開V型坡口，并通過手提砂輪機打磨端面，確保立柱下、下端面精度±1mm，立柱高度在6m+0－5mm。

為提高電梯井架的垂直度，進料平臺的水平高差很關(guān)鍵，通過井道縱、橫中心線將鋼結(jié)構(gòu)井架內(nèi)、外框架、四個柱腳用墨線返到進料平臺上，采用紅外線水平儀，調(diào)整300型鋼進料平臺水平高差，確保柱腳中心線在同一個水平面上，水平高差精度±1mm。

每個對接口的下方立柱方鋼口內(nèi)焊接180*180mm定位塊，定位塊采用激光下料，確保定位塊水平直線度。焊接時采用紅外水平儀及框式水平儀進行定位。制作吊裝專用吊耳，減少焊接吊點的工作量。見下圖。

圖3 電梯井架提升吊耳

將4個20噸倒鏈掛在電梯井架提升裝置的提升點上鎖好，調(diào)整好倒鏈長度，使4個倒鏈在同一個水平上，提升至6.3m后停止，將電動倒鏈停電。提升過程中準備兩臺經(jīng)緯儀從兩側(cè)隨時觀察井架的垂直度，并調(diào)整每臺倒鏈保證均勻受力。在提升過程中時刻觀察井架的垂直度，如偏差超出50mm停止提升，單獨調(diào)整倒鏈，調(diào)整過來后再提升。

井架組對時，通過手提砂輪打磨對口處立柱端面，兩側(cè)經(jīng)緯儀測量井架垂直度達到要求后進行點焊，焊接時先打底，再固定焊。

根據(jù)預(yù)面鋼板的高差及前17節(jié)井架的總長，制作最后1節(jié)電梯井架，最后1節(jié)電梯井架制作時保持頂平，且底部高差與預(yù)面鋼板高差配合。當最后1節(jié)井道組對焊接固定后，電梯井底部高程達到109.05m后，從電梯井架基礎(chǔ)上將300H型鋼、16號槽鋼等進料軌道拆除，將井架落至基礎(chǔ)預(yù)埋件上，找好垂直度并通過電梯廠家復(fù)核后將電梯井架與基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板、混凝土煙囪內(nèi)壁預(yù)埋件焊接固定。

6 結(jié)論

電梯井道安裝完成后，隨后廠家入場安裝電梯并通過監(jiān)檢后投用。電梯井架的安裝通過自制提升裝置吊掛套件、提升套架、提升吊耳，采用提升倒裝法配合經(jīng)緯儀測量施工，保證安裝精度，電梯井架垂直度滿足使用要求，證明了方案的可行性，施工中主要風險需要防止提升至高空中電梯井架的傾倒，在類似電廠煙囪多層封閉空間內(nèi)作業(yè)，建議依托高層構(gòu)建筑物、鋼結(jié)構(gòu)平臺增加電梯井道防傾倒措施。綜上所述，電梯井架提升倒裝法在多層封閉空間內(nèi)作業(yè)，施工作業(yè)集中在同一作業(yè)平臺，大大降低了施工中電梯井架高度不斷增加的高空作業(yè)風險。