电厂新建工程机组设备电梯井架钢结构安装施工要点分析

张少波

上海问鼎环保科技有限公司 上海 201600

内蒙古大唐国际锡林浩特电厂新建机组设备混凝土烟囱作为电厂的标志性建筑物，高达200多米，其内钢结构步梯附着于混凝土内壁至烟囱顶部。其中44m钢筋混凝土结构平台为脱硫吸收塔净烟气烟道与烟囱玻璃钢内筒联通平台，61m钢结构平台上建CEMS小间，烟气自动监测系统均集成在CEMS小间，烟囱玻璃钢内筒上烟气监测取样孔位于平台上方。考虑烟囱内空间受限及方便人员上下、检修，设电梯1座，电梯门停靠层开门位于标高±0、61.0m平台、100.0m平台。

1 工程概况

内蒙古大唐国际锡林浩特电厂（2*660MW）超临界机组烟气脱硫工程EPC总承包项目电梯井架安装工程属于电厂新建脱硫工程专业分包工程，本工程井架钢结构长2.3m、宽2.2m、电梯井架高度为108.75m，与烟囱混凝土内壁用方钢管连接固定，总重45吨，采用汽车吊及提升井架倒装法施工，预制、安装工期40天。

电梯井道主要钢结构、参数及工程量如下：

序号 名称 规格 材质 单位 数量 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 施工环境分析

电梯井架安装位于混凝土烟囱内，其中混凝土烟囱外径32.9m，内径31.7m，高226m，门洞方向朝东，其中标高+44.0m为钢筋混凝土平台，标高+61.0m为钢结构平台。电梯井道基础外框尺寸2650mm*2450mm，内框尺寸1950*1850mm，四角预埋钢板尺寸400mm*400mm，底标高－2.050m。井道中心往南与烟囱中心间距5775mm，往西方向间距2140mm。钢结构井架外框尺寸2300mm*2200mm，内框尺寸1900mm*1800mm。烟囱底部地坪为C15混凝土垫层，标高－0.2m。电梯井道基础后施工，四周为基础开挖后回填土，施工机具进场前对回填土进行处理分层压实。施工机具、材料用10T平板车运输从烟囱东侧门洞进入施工现场，采用50T汽车吊卸车。

3 安装施工要求

电梯井架加工焊接采用手工电弧焊配合，安装采用手工电弧焊。焊件下料与坡口加工应符合下列要求：（1）焊件下料与坡口制备宜采用机械加工的方法。（2）采用热加工方法（如火焰切割、等离子切割）下料，切口部分应留有机械加工余量，以便于除去淬热层及过热金属。（3）坡口内及边缘20mm内母材无裂纹、垂皮、坡口破损及毛刺等缺陷[1]。

电梯井架分段根据长度选择在无节点处拼装，均为刚性连接，拼装焊缝保证等强度对接，井架钢构件的连接除注明者外，其余采用连续双面贴角满焊，焊缝高度为相连构件的最小厚度，且不小于6mm，角焊缝的焊接质量不低于三级，剖口对接焊接质量等级为二级。

电梯井架整体垂直度不大于H4/2500+10.0mm，且不大于50.0mm，整体平面变曲不大于L2/1500，且不大于25.0mm，钢构件无因运输、堆放和吊装等造成变形及涂层脱落（或已矫正和修补），设计要求顶紧的节点，接触面不应少于70%紧贴，且边缘最大间隙不应大于0.8mm。

在基础上用50T汽车吊组合制作96m—108m一节，长度12m，在上面第一节井架（高度约108m—102m位置）两个角焊接导绳器。防倾倒措施：在烟囱61m平台，位置上固定两根Φ15.5钢丝绳，穿过电梯竖井上部第一段(约102—108m位置上）焊接的防倾倒套筒后，钢丝绳下端固定在地面上提升架的底座钢板上，并保持钢丝绳垂直。

提升电梯竖井超过44m平台后，在平台处用#16槽钢焊接限位框架，在后续提升过程中使井架处于垂直状态。提升至61m平台后同样再焊接一个限位框架，与钢丝绳滑道同时起到限位的作用。

4 电梯井架钢结构安装施工要点分析

4.1 安装定位

按土建交安的标高基准点、烟囱中心线，烟囱中心位置复核电梯井道基础外框尺寸2650mm*2450mm、内框尺寸1950*1850mm、四角预埋钢板尺寸及水平高差、基础标高±0、底标高－2.050m，并用墨线在基础上弹出电梯井道中心线，复核井道中心与烟囱中心间距。然后在井道底部找出井道中心点。在预埋钢板上根据钢结构井架外框尺寸2300mm*2200mm、内框尺寸1900mm*1800mm用墨线弹出井架4个柱脚位置、井架中心线2100*2000mm。

4.2 基础钢板及进料平台铺设

回填土分层压实，回填高度稍高于电梯井道基础并找平。在井道基础东西两边按中心线对称各放1块2200*6000mm*30mm的钢板。钢板之间分段均匀用300H型钢焊接连为一体。同时将基础平台与电梯井道基础预埋钢板进行焊接，使其成为整体，均匀受力。

在电梯竖井基础南侧用16号槽钢铺两根轨道，轨道与300型钢顶平组成进料平台便于将电梯井架拉至基础内。

4.3 提升井架制作安装固定

在电梯井架立柱外侧立四根12米高250*250的H型钢，底部焊接在基础外围钢板上，顶部四根横梁连接，横梁上挂DPH20型20t电动倒链4台，链长9m。电动倒链提升速度为0.09m/min。顶部受提升拉力的横梁经计算选用HN350*250*9*14型钢即可满足受力条件（抗弯截面模量Wx＞1000MPa）。立柱保持垂直，四根立柱之间用型钢连接为一体（其中南侧预留进料7m以下不连），并在四周不影响进料通道的位置，将提升装置与烟囱筒壁预埋件相连，用以稳固提升装置。提升装置电动葫芦吊点位置见下图：

图1 提升装置吊挂组件

图2 电梯竖井提升套架平、立面图

在提升套架内侧5.5m高度处搭设三个侧面的脚手架（南侧为安装电梯井架的通道）作为对接下段电梯竖井用的施工操作平台。

4.4 电梯井架焊接

电梯井架焊接主要采用对接接头型式，坡口形式根据钢板不同厚度及连接部位特点分别采用I形、V形及U形坡口及X形坡口。焊件坡口尺寸符合图纸要求，对接接头单面V形坡口角度30～35°，对于板厚大于14mm，均需采用双面X形坡口，坡口角度30～35°。

施工焊接的基本要求：（1）焊接作业时应强加对现场环境的监测，并采取有效防护措施，方可施焊。焊接环境还应符合安全生产规定。（2）为确定焊接规范而进行的试焊应在非构件的试板上进行。（3）焊接过程中应对焊缝层间温度、预热温度、清根质量、井架焊接中的变形等进行检查、确认满足标准、规范及图纸要求。（4）焊接完毕后，焊工应将焊缝表面的飞溅、熔渣等仔细清理干净，并检查外观质量，必要时可做局部返修。

手工电弧除满足上述要求外，还应符合以下规定：工件尽可能置于平焊位置进行施焊；并且坡口焊缝根部焊焊道或打底焊道允许最大厚度为6mm。单道角焊缝和多层角焊缝根部焊道的允许最大焊脚尺寸：平焊8mm；横焊及仰焊7mm；立焊10mm。坡口焊缝和角焊缝后续各层焊缝的允许最大厚度为：平焊焊条直径+1mm；立焊、横焊、仰焊焊条直径+2mm。

5 施工质量控制

为确保提升套架的稳定性，提升套架高度选为12m，钢结构井架立柱材料选用方钢管12m定尺，然后通过自动切割机将立柱切成6m定尺料进行组对成井架，井架从南侧预留进料通道进入提升套架内。为提高井架端面高差精度，制作组对时确保四根立柱底平，立柱上下端面开V型坡口，并通过手提砂轮机打磨端面，确保立柱下、下端面精度±1mm，立柱高度在6m+0－5mm。

为提高电梯井架的垂直度，进料平台的水平高差很关键，通过井道纵、横中心线将钢结构井架内、外框架、四个柱脚用墨线返到进料平台上，采用红外线水平仪，调整300型钢进料平台水平高差，确保柱脚中心线在同一个水平面上，水平高差精度±1mm。

每个对接口的下方立柱方钢口内焊接180*180mm定位块，定位块采用激光下料，确保定位块水平直线度。焊接时采用红外水平仪及框式水平仪进行定位。制作吊装专用吊耳，减少焊接吊点的工作量。见下图。

图3 电梯井架提升吊耳

将4个20吨倒链挂在电梯井架提升装置的提升点上锁好，调整好倒链长度，使4个倒链在同一个水平上，提升至6.3m后停止，将电动倒链停电。提升过程中准备两台经纬仪从两侧随时观察井架的垂直度，并调整每台倒链保证均匀受力。在提升过程中时刻观察井架的垂直度，如偏差超出50mm停止提升，单独调整倒链，调整过来后再提升。

井架组对时，通过手提砂轮打磨对口处立柱端面，两侧经纬仪测量井架垂直度达到要求后进行点焊，焊接时先打底，再固定焊。

根据预面钢板的高差及前17节井架的总长，制作最后1节电梯井架，最后1节电梯井架制作时保持顶平，且底部高差与预面钢板高差配合。当最后1节井道组对焊接固定后，电梯井底部高程达到109.05m后，从电梯井架基础上将300H型钢、16号槽钢等进料轨道拆除，将井架落至基础预埋件上，找好垂直度并通过电梯厂家复核后将电梯井架与基础预埋钢板、混凝土烟囱内壁预埋件焊接固定。

6 结论

电梯井道安装完成后，随后厂家入场安装电梯并通过监检后投用。电梯井架的安装通过自制提升装置吊挂套件、提升套架、提升吊耳，采用提升倒装法配合经纬仪测量施工，保证安装精度，电梯井架垂直度满足使用要求，证明了方案的可行性，施工中主要风险需要防止提升至高空中电梯井架的倾倒，在类似电厂烟囱多层封闭空间内作业，建议依托高层构建筑物、钢结构平台增加电梯井道防倾倒措施。综上所述，电梯井架提升倒装法在多层封闭空间内作业，施工作业集中在同一作业平台，大大降低了施工中电梯井架高度不断增加的高空作业风险。