创新百万机组钢结构吊装方案.doc

创新百万机组钢结构吊装方案作者：高磊、王涛、尤洪涛（山东电力建设第二工程公司，济南工业北路297号，250100）摘 要 天津北疆电厂一期工程21000MW超超临界机组，主厂房上部结构全部采用钢结构。本项目主厂房结构的吊装在保证钢结构施工质量的前提下使汽机地下设施同时施工，其对工期、效益和我公司品牌效应的影响不可估量。我公司北疆项目主厂房钢结构的施工又极具代表性（九度设防，类地基，强腐蚀型），通过对本施工方案的选取，施工机械的选择，最终获得了显著的成绩。 施工中积累的经验对我公司以后类似机组的施工具有明显的借鉴意义。关键词 SCC9000履带吊 组合吊装 提高施工效率引 言 钢结构主厂房结构吊装对于我公司来说，已经施工过多个工程项目。但是使用SCC9000进行吊装在国内还是第一次。通过对方案的策划，选出优化施工方案以后，采用钢煤斗在地面组合成裙梁+锥体，筒体两部分，钢屋架在地面两榀组合，然后进行吊装，节约高空组合时间，节约工程成本。通过制定和方案实施。使本工程在吊装钢煤斗、钢屋架过程中创造了用时最短、费用最低的记录。同时钢结构的吊装不影响地下设施的施工，合理利用了施工空间，极大提高了施工效率。1、发展前景由于百万机组和钢结构施工必将成为未来相当长一段时间内国内火电机组建设的主流，我公司北疆项目主厂房钢结构的吊装方案本吊装方案制定的主要创造点在于吊装过程中不影响汽轮机基础及汽机地下设施的施工，而且采用钢煤斗及钢屋架在地面组合吊装减少了高空作业。对我公司及其他火电建设公司以后类似机组的施工具有明显的借鉴作用。2、总体施工方案：北疆电厂百万机组主厂房钢结构吊装是我公司施工的第一台百万机组, 在保证钢结构施工质量的前提下使汽机地下设施同时施工，其对工期、效益和我公司品牌效应的影响不可估量。施工前经过前期策划，主要制定了两种施工方案，一种是CC1000吊装CD列17m以下柱梁，然后采用ZSC43180型移动式摇臂塔式起重机吊装主厂房剩余部分，另一种是CC1000吊装24m以下柱梁，A列17m以下采用PR100进行吊装，SCC9000吊装剩余部分柱梁包括钢屋架、钢煤斗。这两种施工方案各有利弊，通过学习其他百万机组钢结构施工的经验和反覆的讨论，根据我公司的机械使用情况，决定采用一种我公司以前从未使用过的方案，使用SCC9000进行吊装。使用SCC9000吊装主要有以下优点: 1、吊装同时不影响地下设施施工，保证施工进度。2、钢煤斗与钢屋架组合吊装。裙梁+锥体在地面用63t履带吊进行组合后用SCC9000履带吊，比钢煤斗按以前方案，裙梁，锥体，筒体分开吊装，经过论证，能节约资金七十万以上。#2主厂房钢结构吊装作业都本着从1/11轴到22轴的顺序进行施工。主厂房主吊机械为SCC9000履带吊，采用72m主臂+84m副臂（LJDB727524m ），最大作业半径为100m，可吊重物为60.9t,该吊车布置于A列外，正对19轴，可满足主厂房的吊装需求。辅吊机械为CC1000型履带吊，采用54m主臂工况，主要用来吊装24m以下柱梁。A列17m以下采用PR100进行吊装。TR-600EXL型轮胎吊和C-631型履带吊主要用来装卸料。具体吊装方案如下：1、首先吊装CD列24m以下柱梁，采用CC1000履带吊（54m主臂工况）,沿B列柱头行走,D列距离CC1000履带吊中心18m，由CC1000履带吊荷载性能曲线表，18m最大起重量为46t，根据厂家所提供资料D列17m以下最重构件不大于45t，所以D列柱子均可起吊。同时穿插进行汽机房柱梁施工。2、第二步吊装汽机房及BC列，采用CC1000履带吊（54m主臂工况）,沿B列柱头行走,从1/11-22轴边退边吊满足吊装要求。3、第三步吊装A列17m以上柱梁、BCD列24m以上柱梁和吊车梁，采用SCC9000履带吊，距A列26m，根据荷载性能曲线表，满足剩余构件的吊装。在吊装D列13轴34m以上构件时，SCC9000向A列靠近2m，可满足吊装要求。4、在厂房框架吊装的过程中穿插进行钢煤斗的吊装，吊装机械仍然采用SCC9000履带吊，钢煤斗中心与履带吊距离为80m，履带吊此距离最大起重量为96t，钢煤斗重量裙带+锥体部分为42t、筒体部分为25t，所有构件均可起吊。5、钢屋架使用SCC9000履带吊从伸缩缝往扩建端退着吊装，吊装时采用两榀钢屋架同时就位。安装作业遵循分层吊装，平台楼梯同步起的原则。即每安装完一层钢架，就进行找正，合格后对高强螺栓进行终拧，进行四级验收，之后再安装上一层钢架。在每层钢架安装的过程中相应的平台、楼梯、栏杆随即安装，为下一层的安全施工创造条件。按吊装顺序运至现场并分类、分区堆放准备工作特殊工种复试：焊工、铆工、起重工、塔吊工、测量工等放线及验线（轴线、标高）预埋螺栓验收及钢筋混凝土基础面处理构件中心及标高标识安装操作吊栏及通道安装柱、梁核心框架）调整标高、轴线、坐标、垂直度高强度螺栓初拧、终拧柱与柱节点连接框架整体校正梁与柱、梁与梁节点连接超声波探伤零星构件（隅撑）安装验收缺陷处理下一节流水段准备工作3、准备工作3.1熟悉图纸并按作业程序依次进行图纸会审，提前解决施工交叉及专业交叉问题，编制施工方案并经批准。3.2按图纸、其他设计文件及施工方案作好材料计划，备好各种周转性材料及措施性材料。3.3 编制质量检验计划，进行施工前的技术及安全交底并签字确认。3.4做好工具、器具、小型机械的检修、校验工作，以确保施工期间机械能正常运行。3.5布置现场施工用水、施工用电，要保证施工期间的水、电及现场照明等工作。3.6 确认柱头凿毛、清理完成，基础十字线完备，柱头地脚螺栓无弯曲、严重锈蚀后，进行基础施工交付安装工序，然后才能进行结构吊装。3.7 吊装机械到场并通过验收合格；3.8 需安装的构件已到现场并且验收合格；3.9设备开箱检验、清点完毕，高强度螺栓连接副复检合格，抗滑移实验合格，满足安装使用要求；高强度螺栓按批次、型号存放，并挂牌标记。指定高强度螺栓库管人员，负责高强度螺栓的领用及汇总工作；3.10开工报告得到批复； 3.11施工用软爬梯、柱头脚手架等安全设施准备完毕并检验合格；3.12现场所使用的焊条必须经物资部统一采购，要存放在通风干燥的库房，施工使用之前要按照说明书进行烘干；3.13现场使用的氧气、乙炔瓶、电焊机等已采取保护措施，并定点放置。4、主要施工方案测量控制及划线校验横向、纵向轴线控制：在安装作业之前，先要在混凝土基础柱面弹出十字轴线（要求十字线延伸到基础柱头立面，用红油漆做标记，便于钢柱垂直度控制和二次灌浆之后留存）。标高控制：混凝土柱头要清理干净，用M10砂浆做垂直受力垫块。C列和D列每个箱型柱基础柱头在四个方向上各做2个（每个柱头8个），A列和B列工字型柱每个基础柱头做6个，其它基础柱头每个柱头做4个。在做砂浆垫块前，通过控制点把柱脚板下边缘设计标高标注在每根地脚螺栓上。垫块上口的外型尺寸300mm200mm，下口尺寸为350mm250mm，上表面置150200mm，10mm钢板找平。150200mm找平钢板的上表面要低于柱脚板设计标高标记线5-10mm，钢柱吊装前用垫铁找平。砂浆垫块制作采用标准化模具。柱面中心线、1m线划线：利用角尺、钢板尺测量柱面及腹板中心，测量时以各节点螺栓孔中心线为基准，将此线与柱面宽度中心进行比较。如能重合，说明制造无误差，若不能重合，应以梁安装螺孔中心确定柱中心。钢柱中心线应在柱顶部和底部都做出标记，并延伸到柱脚板上。钢柱的1m线应从最高段的钢柱顶端向下确定（如不具备条件，也可从第一段柱柱顶向下返）并作好标记。构件弯曲度：以腹板中心线为基准，用玻璃管水平调平。调平后分别测互成90角的两个方向的柱弯曲度。采用绷钢丝的方法，测中点最大弯曲度。其值应1/1000柱长且l0mm，扭曲度测量较困难，可在柱子对角吊线坠，看上下翼缘板是否在同一面内，如果其差值满足l/1000柱长且l0mm，即认为其合格。钢柱吊装将连接板接触面清理干净，无铁锈、油污、油漆、毛刺和其他影响紧密连接的外来杂物，可用钢丝刷、砂布进行打磨，但应注意打磨程度，不应破坏摩擦面。在柱顶部钢梁节点下约1m处设置柱头脚手架。个别柱头脚手架因安装垂直支撑需要不能闭合，必须在上完垂直支撑后补齐，或用两片安全网围起，上抱卡时，必须将螺栓紧牢。柱上的柱头脚手架及爬梯，未经安全员检验同意不得进行吊装。 钢柱吊装之前，钢柱四面的缆风绳应在柱顶固定牢固。立柱采用单根吊装，就位时一层柱底部中心线应与基础中心线重合，其他高层柱中心也应彼此重合。每根柱的定位轴线必须从地面控制轴线直接引上去，不得利用下一节柱的柱顶轴线为上一节柱的定位轴线，以确保每一节柱的安装正确无误。由于纵向框架梁与柱的连接设计为铰接，结构设有柱间支撑刚性跨时应在每层结构吊装找正并及时安设了柱间支撑后，才能拆除临时支撑或缆绳。钢柱可通过柱顶四根缆风绳临时固定。从互成90的两个方向上架两台经纬仪检查左右前后两个方面的垂直度。一层的标高以1m标高线为基准进行测量。其他高段柱顶标高从lm标高线向上用钢尺测量。应认真记录每根柱子的柱顶标高误差值，以便预防由于误差积累造成的严重超标发生，影响其它杆件安装。检查合格后，紧固地脚螺栓。钢柱施工应注意以下几点：1因基础柱头的地脚螺栓数量比较多，钢柱就位时应缓慢下落，防止划伤地脚螺栓的螺纹；2钢柱轴线、标高调整好之后，应及时拧紧地脚螺栓，拉紧缆风绳；3钢柱固定完毕之后应及时安装梁及支撑，以便形成稳固的结构；4柱底板和基础顶面之间的二次灌浆应在第一层钢结构四级验收完毕之后进行；5钢柱节点螺栓施工完毕之后将接点板除锈并及时补漆（底漆由设备厂家提供）；梁及支撑的安装梁和支撑外观检查应无裂纹、重皮、锈蚀、损伤；厂家焊缝符合焊接要求；梁长度偏差符合钢结构工程施工质量验收规范的规定；弯曲、扭曲均l/1000梁长且l0mm，其余各种尺寸符合图纸要求。梁和支撑应对照图纸进行编号检验，明确其所在位置及方向，以防错用。相邻两根柱子就位后，进行梁的安装。应达到以下要求：标高偏差3mm；水平度偏差3mm；中心线偏差小于3mm；接合板安装平整，位置正确，与构件紧贴；高强螺栓紧固。杆件装配螺栓紧固牢固（吊装前进行检查验收），然后进行构件安装偏差校正，检查验收。螺栓数量不能少于该节点孔数的1/3，且不能少于两个，定位销不能多于安装螺栓的30%。梁采用两点起吊，起吊前将两头拴好拖拉绳以控制构件在空中的运动方向，避免碰撞其他构件。根据具体情况，考虑梁与垂直支撑在地面进行组合，宜采用普通螺栓连接，待正式安装后，再替换成高强螺栓拧紧到规定的紧固力。考虑梁与垂直支撑在地面采用安装螺栓进行组合时螺栓不宜拧紧以保证连接板有一定活动量即可。若现场情况允许，几根梁也可采取串吊的方法同时起吊。柱、梁构件安装就位后，应立即进行校正、固定。当天安装的钢构件应形成稳定的空间体，不能形成稳定体时，收工前应用倒链打紧。钢结构的安装校正应考虑风力、温差、日照等外界环境的影响，找正和下一次校核宜在同一时间段进行。当一层钢结构中的构件全部装完后，进行整体检查，确认无误后，终拧这一层全部高强螺栓，作好自检记录。梁和支撑在紧固完成之后将接点板认真除锈补漆。汽机房屋盖结构吊装本工程汽机房跨度34.0m，汽机房屋面结构采用钢屋架、钢檩条结构，屋面采用压型钢板做底模现浇板结构的屋面。吊装机械采用SCC9000履带吊。按照图纸计算，每榀屋架单重17t，采用两榀组和吊装。钢屋架安装钢屋架从伸缩缝向扩建端方向依次吊装，每吊装完一榀固定一榀，螺栓紧固完毕之后将斜支撑安装上去。檩条施工在屋架和支撑固定完毕之后进行。吊装过程中注意以下几点：1、屋架吊装之前A列和扩建端必须形成稳固的结构，梁和支撑施工完毕，高强螺栓终拧完成；2、吊点必须对称设置，并且吊点设置在上弦、斜支撑的交点处；3、起吊之前验收屋架的起拱，起拱必须达到设计值要求方可起吊；4、每榀屋架吊装到位后必须两端紧固，将支撑安装就位，否则不允许吊装下一榀屋架。5、屋架吊点布置见附图。钢屋架吊装钢丝绳验算根据厂家资料，柱最大重量为40T，409.8392KN钢丝绳选用43（637），24根起吊。允许拉力Fg=Fg/k其中-Fg为钢丝绳的容许拉力（KN）a为换算系数，取a=0.82Fg为钢丝绳破断拉力总和（KN），查表的Fg=1080KNK为钢丝绳使用安全系数，取8允许拉力Fg=Fg/k=0.821080/8=110.7KN钢丝绳每根受力为F=392/4=98 KNFg，所以满足要求钢屋架组合、吊装煤斗吊装煤斗在后场验收，验收合格后用60t龙门吊、80t塔吊和PR100倒运至A列外进行组装。组装时采用C-631型履带吊，组装完毕后采用CC1000型履带吊和T180拖车将煤斗运输到扩建端D列处。采用SCC9000型履带吊和80t塔吊进行翻身。吊装自南向北依次吊装。考虑到现场情况和机械性能并结合煤斗的外形，煤斗分两部分吊装，顺序为裙带+锥体、筒体，重量分别为42.5t、22.7t。煤斗吊装时，采用SCC9000履带吊主臂长72m，副臂长84m，布置在A列26m处。具体位置见平面布置图，距煤斗中心线最远距离89.372m,煤斗分段满足吊装要求。SCC9000（72m主臂+84m副臂）履带吊起重性能见下表：回转半径(m)68707580859095100起吊重量(t)123.1118.8107.69686.57768.560.9CC1000（42m主臂）履带吊起重性能见下表：回转半径(m)8910121416起吊重量(t)14413010981645380t塔吊起重性能见下表：回转半径(m)25283032343638起吊重量(t)807266.76257.954.250.9（一）、吊装前的准备工作1、吊装前认真熟悉图纸、吊装措施、机械工况和现场实际情况。2、运输、吊装道路应满足煤斗运输及吊装的要求。3、进行煤斗吊装吊点的选择，吊鼻计算及钢丝绳选择计算,吊鼻焊接要经过验收方可使用。4、竖壁、裙带+锥体的吊点焊在外侧。5、在煤斗梁及框架牛腿上放出煤斗安装的纵横中心线，确保煤斗中心一致，并将煤斗梁支撑面找平，找平误差不大于2mm。6、核对组合后的尺寸是否与图纸、现场相符。尤其是裙带内径与竖壁内径是否一致。7、煤斗斜壁米字支撑焊接到位。8、裙带与筒体焊接时的操作平台搭设在米字支撑上，平台采用木架板用#8铁丝搭设。9、斜壁下口用=6mm厚钢板在A列外点焊封牢。10、在煤斗钢梁下翼缘上平，用红油漆标出煤斗纵横中心线，依据煤斗钢梁中心线和框架梁上中心线，采用四个3t倒链从四个方向进行钢梁就位。11、根据煤斗顶盖标出煤斗竖壁纵横中心线，依据框架梁中心线与竖壁中心线进行竖壁和煤斗顶盖就位，确保顶盖孔洞与皮带层预留孔一致。（二）煤斗运输、翻身1、煤斗分裙带、锥体、竖壁三部分运输，在组合场用60t龙门吊运输到组合场南头80t塔吊吊装范围内，然后用80t塔吊吊到扩建端马路上，用PR100型履带吊倒运到A列外。采用C-631型履带吊进行裙带+锥体的组装。2、组装完成后，煤斗由CC1000型履带吊进行装车，运输采用T180拖车，倒运至扩建端D列处用80t塔吊进行卸车。3、运输时，拖车平台上在与构件接触的地方铺100100的木方，并用3t倒链将构件封牢。4、煤斗锥体+裙带翻身采用SCC9000作为主吊机械，80t塔吊辅助进行翻身。SCC9000选择四点吊装，80t塔吊两点起吊，先由80t塔吊先行起钩，在离地约1m左右， SCC9000再起钩，同时由80t塔吊落钩一次完成煤斗斜壁+裙带翻身动作。（详见附图翻身示意图）（三）煤斗的吊装1、锥体+裙带吊装1.1锥体+裙带吊装时，裙带一端落到钢梁后，根据钢梁顶上裙带外边线临时就位，利用事先焊到钢梁上的L10010角铁作挡板，落钩整体放平粗略就位，粗略就位后采用四个3t倒链从四个方向根据钢梁与裙带上标出的中心线精确就位，中心允许偏差20mm。在煤斗下口中心挂线锥，根据16.96m平台上标出的煤斗中心线，利用3个3t倒链从三个方向拉动煤斗下口进行中心定位，允许偏差20mm。1.2裙带就位后即可摘钩，摘钩后裙带与钢梁周圈临时焊接8个点，焊缝高10mm，焊缝长度200mm。2、竖壁吊装2.1根据竖壁上的中心线与框架梁上的中心线就位，确保顶盖孔洞与输煤皮带层孔洞一致，就位后及时将竖壁与裙带临时焊牢，焊接8处，焊缝长度200mm，焊缝高度为10mm。（四）煤斗吊装钢丝绳及吊鼻选用验算钢煤斗锥体+裙带构件最大重量为42.5t，设计四个吊鼻，吊鼻采用厚度20mm加工制作，材质Q235B，焊于外侧并沿四周均布。假设选用直径为47.5mm的钢丝绳验算：采用两根直径为47.5mm，公称抗拉强度为1400N/mm2的637的钢丝绳作捆绑吊索，允许拉力Fg=Fg/k其中Fg 为钢丝绳的容许拉力（kN）a为钢丝绳之间荷载不均匀系数，取a=0.82Fg为钢丝绳破断拉力总和（kN）K为钢丝绳使用安全系数，取8从表13-5查得：Fg=1180kN=0.82允许拉力Fg= Fg/k=0.821180/8=120.95kN计算每根钢丝绳承受的拉力FF.sin60=G/4即： F=G/4.sin60F=42.59.8/40.866=90.17kN因F=90.17kNFg=120.95kN，所以满足要求。吊鼻计算:吊鼻为钢板受力面积为A,设宽度L=60mm,钢板=20mm进行验算:因:F/Af=125N/mm2则:90170/(6020)=75.1N/mm2125N/mm2,因此满足要求。结束语： 通过方案的实施，产生的效果显著。一是保证了主厂房地下设施同时进行和施工，为安装专业提供了施工保障；同时在最短的时间内完成了大型钢结构吊装作业。确保了年底钢结构的结顶，保证了冬季施工前钢结构厂房封闭保温的要求，确保了厂房内设备的保护。同时采取SCC9000履带吊吊装作业节约台班费用七十余万。由于降低了施工费用，缩短了施工周期，提高了施工效率，且安装质量非常优秀，受到了监理及业主的一致好评。特别是箱型柱和钢屋架的焊接，还被评为亮点工程。钢屋架的焊接还申报了QC小组成果。通过本方案的实施，为公司积累了百万机组钢结构施工的经验，拓宽了施工的新思路，为公司以后承建大型的火力发电厂钢结构结构施工奠定了坚实的基础。附：钢屋架及煤斗组合吊装产生实际技术经济效益：钢煤斗按以前方案，裙梁，锥体，筒体分开吊装，采用SCC9000履带吊，6个煤斗台班费为45000元/台班6个台班=270000元；若裙梁+锥体在地面用63t履带吊进行组合后用SCC9000履带吊，组合费用3660元/台班2个台班=7320元，吊装费用45000元/台班3个台班=135000元，节约费用270000-7320-135000=127680元 钢屋架分榀吊装，12榀屋架采用SCC9000履带吊，3天吊装2榀，台班费为45000元/台班63台班=810000元，若在地面采用2榀组合一起吊装，25t汽车吊组合费用1000元/台班（63）台班=18000元，吊装时2榀就位按2小时计算，吊装费用45000元/台班1.5个台班=67500元，节约费用810000-18000-67500=724500元）参考文献：无作者简介 高磊（1958年- ）男，山东电建二公司，建筑工程处工地主任。王涛（1982年- ）男，山东电建二公司，专责工程师，建筑工程处工地技术负责人。Email: Kingto尤洪涛（1982年- ）男，山东电建二公司，助理专责工程师，建筑工程处工地主厂房技术员附件一、SCC9000履带吊布置图附件二、CC1000t履带吊布置图附件三、现场力能平面布置图