電廠新建工程機組設備電梯井架鋼結(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。電梯井道基礎外框尺寸2650mm*2450mm，內(nèi)框尺寸1950*1850mm，四角預埋鋼板尺寸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。電梯井道基礎后施工，四周為基礎開挖后回填土，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），設計要求頂緊的節(jié)點，接觸面不應少于70%緊貼，且邊緣最大間隙不應大于0.8mm。

在基礎上用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，煙囪中心位置復核電梯井道基礎外框尺寸2650mm*2450mm、內(nèi)框尺寸1950*1850mm、四角預埋鋼板尺寸及水平高差、基礎標高±0、底標高－2.050m，并用墨線在基礎上彈出電梯井道中心線，復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 基礎鋼板及進料平臺鋪設

回填土分層壓實，回填高度稍高于電梯井道基礎并找平。在井道基礎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。同時將基礎平臺與電梯井道基礎預埋鋼板進行焊接，使其成為整體，均勻受力。

在電梯豎井基礎南側(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)范而進行的試焊應在非構(gòu)件的試板上進行。（3）焊接過程中應對焊縫層間溫度、預熱溫度、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，從電梯井架基礎上將300H型鋼、16號槽鋼等進料軌道拆除，將井架落至基礎預埋件上，找好垂直度并通過電梯廠家復核后將電梯井架與基礎預埋鋼板、混凝土煙囪內(nèi)壁預埋件焊接固定。

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。