浅析钢结构井架安装工艺原理

段传琪

中煤矿山建设集团公司机电安装处，安徽宿州 234000

0 引言

井架根据结构和重量，设计（或按吊装工艺）为若干单元部件在工厂制造及厂内预组装合格后运至现场再经组装、焊接、找正后吊装竖立。井架制造包括箱形、焊接I（H）型钢部件及其他构件、零部件等，以1个运输单元为1段，分段长度应尽量减少钢板的拼接，最大不超过12m[2]。

井架“桅杆提升法”安装工艺原理见表1[3]。

表1 桅杆提升法工艺原理

1 “翻转法”竖立工艺原理

矿山钢结构井架主要分为单绳提升井架和多绳提升井架，多绳提升井架又主要分为橹式（L）、A式及L-A型三种型式。

由钢结构井架特征和结构形式（除凿井井架外）知，单绳井架由立架躯体和斜撑架组成。多绳井架由斜撑架和立架两部分组成，斜撑架又分为主斜架、副斜架。根据结构特征，其安装程序为：单绳井架先竖立架躯体，后吊装斜撑架；多绳井架先竖立斜架，后竖立立架。斜架又分为先竖立主斜架、再竖立副斜架或主副斜架整体竖立。起吊工艺有“翻转法”及“滑移提升法”。“翻转法”亦称“扳吊法”、“旋转法”。又可分为“半翻转法”、“大翻转法”（“大翻转法”又称“双转整体扳吊法”、“扳倒法”）[6]。

图1 井架“半翻转法”吊装工艺原理图

所谓“半翻转法”工艺，即竖立桅杆并在井架根部设置回转铰链或绊腿（亦称封绳，即起底部柔性固定并能承担井架起吊水平分力的钢丝绳滑车系统），桅杆头部提升方向设置定滑轮组，井架上为避免应力集中，设置多个吊点挂设动滑轮组，然后穿钢丝绳组成提升系统；根据计算在提升相对侧一定距离（地锚出绳角30°，不大于45°）埋设多组地锚，在桅杆头部和地锚引出绳挂设滑车组穿钢丝绳组成起吊主缆风（亦称主牵）平衡系统；并设置桅杆稳定缆风即侧风（亦称侧牵）平衡系统。井架通过提升稳车运转缠绕收紧起吊系统提升钢丝绳将井架翻转竖起至设计角度。“半翻转法”应用较为广泛，单绳井架中的立架躯体、橹式井架的斜架、A及L-A型井架中的主斜架和立架，在井口绞车房等建筑物和构筑物形成后，较多地采用该工艺安装。对于两用井架中的主斜架或将主、副斜架整体组装竖立，也较多地选用该工艺。它的优点是有利于现场的组装布置，而且提升开始时受力最大，较为安全。竖立工艺原理见图1。

所谓“大翻转法”工艺，即将“半翻转法”工艺中的主缆风侧钢丝绳变为提升绳牵引带动井架翻转，同时桅杆同步倾倒，垂直安装的设备竖立到位时，桅杆放倒至地面。优点是提升力减小、井架上吊点增加、桅杆中部与井架可柔性连接，能较好地改善井架及桅杆受力和变形，减少放倒桅杆工作量等。缺点是桅杆回转铰链和绊腿的设置及起吊过程中操作复杂，当提升绳与井架侧钢丝绳成180°时，应启动井架侧钢丝绳系统提升竖立，且应具备倒杆的条件。立架安装、两用井架整体安装现场具备条件时可选择该工艺。起吊工艺原理见图2。

图2 井架“大翻转法”吊装工艺原理图

2 “滑移提升法”竖立工艺原理

所谓“滑移提升法”工艺，即利用桅杆或已竖起的主架（斜架或主斜架）与被吊井架头部吊点形成提升钢丝绳滑车组，通过提升稳车缠绕收紧提升钢丝绳使其被牵引滑移提起离开地面，并在井架（如立架或副斜架）腿部设置留绳滑车组控制其偏摆和控制其向前的分力（迈向基础或锁口），以实现底部就位和头部合拢连接找正的安装工艺。“滑移提升”同样设置多个吊点及吊耳，采用桅杆时设置牵绳平衡稳定系统。该工艺特点是提升终了时，提升力量最大。单绳井架中的立架、A及L-A型井架中的副斜架、立架及橹式井架中的立架较多地采用这种工艺。“滑移提升法”竖立工艺原理图见图3。

图3 井架“滑移提升法”吊装工艺原理图

井架竖立还有“半翻转法”与牵拉绳结合以及与倒杆、移杆相结合，其基本原理还是“半翻转法”。井架的竖立多采取“翻转法”与“滑移提升法”的组合工艺。

3 结论

在制定井架组装竖立方案时，应尽量不影响土建等工序的施工，采用平行交叉作业。井架安装的总平面布置，应结合井口工况确定井架、桅杆及地锚的布置。井架的现场组装，按照《钢结构施工及验收规范》进行。应尽量将各构件一次性组装完再竖立，特别是天轮平台等主要结构和构件的组装。地面组装除能减少竖立后高空作业量、降低工人劳动强度和安全威胁及加快工期外，也是保证井架质量的关键。因此，起吊方案制定应充分考虑。当井架受结构尺寸影响，如起吊梁、天轮平台梁等不能在地面一次性组装时，可采取先将井架提升抬头一定角度组装完其他构件后再竖立的施工方法。

[1]江声述.生产凿井两用落地多绳提升井架设计[J].特种结构，2001,18(1)：31-35.

[2]方金松.平顶山十三矿主井井架组立及平移可行性的理论分析[J].煤矿设计，1999(4)：32-36.

[3]陈大峰.浅析钢结构井架的安装技术[J].煤炭工程，2003(5)：21-23.

[4]张连光，孙艳花，侯向远.箱形钢结构井架安装施工工艺研究[J].煤矿机械,2003(3)：79-80.