130米超高多管烟囱钢平台施工技术应用

2022-11-16黄振鄂李伟玲黄志堂齐卫宾江海勇中国建筑一局集团有限公司北京100161

中国房地产业 2022年32期

文／黄振鄂、李伟玲、黄志堂、齐卫宾、江海勇中国建筑一局（集团）有限公司北京 100161

1、工程概况

本工程为城市生活垃圾焚烧发电厂建设项目，厂区占地面积约15万㎡，年处理城市生活垃圾规模为109.5×104t，日平均处理规模为3000t。本项目烟囱外壳为钢筋混凝土筒体结构，内配四支钢内筒，排烟内筒为竖向悬挂承重钢内筒结构，内筒顶标高130m，内筒的出口内径为2.6m。钢筋混凝土外筒筒身外部尺寸为15.35m×12.9m；外筒高度126.8m。

2、工艺原理

本技术所采用的钢平台施工安装系统包括：构件处理系统、施工人员及物料吊运系统。构件处理系统靠近烟囱设置于地面上的，包括钢材除锈装置、钢材切割装置和钢材焊接装置。吊运系统包括：设置于烟囱顶部平台上的卷扬机、设置于靠近烟囱混凝土外壳内壁的吊篮以及靠近烟囱的塔吊。

卷扬机的电机及配置设置于地面上，导向轮设置于烟囱顶部平台上。吊装长构件采用卷扬机和塔吊组合抬吊的形式。钢材除锈装置、钢材切割装置和钢材焊接装置分别采用喷砂除锈机、自动气割机和自动埋弧焊机[1]。钢平台由钢筋和压型钢板组成，安装系统包括临时钢跳板、运输轨道和轨道小车。其中临时钢跳板铺设在钢梁上，运输轨道由烟囱底部施工洞口通往料场。构件吊装示意图见图1，安装系统见俯视图2。

图1 构件吊装示意图

图2 安装系统俯视图

3、施工流程及操作要点

3.1 施工流程

整体施工流程为：钢平台构件加工→喷砂除锈→刷漆→钢结构安装→压型钢板施工。

3.2 各工序施工顺序

（1）主、次梁安装顺序：由上到下。

（2）电梯井钢架安装顺序：由下到上。

（3）楼梯间钢梁、楼梯平台钢梁及钢柱安装顺序：由上到下。

（4）压型钢板及混凝土楼板施工顺序：由下到上。

3.3 操作要点

3.3.1 钢平台构件加工

钢平台由工厂加工制作，配备有自动气割机、自动埋弧焊、并有喷砂除锈机一套，可直接完成钢梯及钢平台构件的自动切割下料、自动焊接成型、自动除锈、人工涂刷或喷涂防腐油漆。由于采用自动埋弧焊接，钢构件因焊接造成变形极小，焊缝质量有保证。

焊接H型钢的制作要求如下：

（1）翼缘板与腹板焊接采用二氧化碳气体保护焊基板打底，自动埋弧基板焊接盖面，加劲板焊接采用二氧化碳气保焊焊接。

（2）可按长度方向拼接翼缘板，腹板拼接缝可为“T”字型，腹板拼接缝与翼缘板拼接缝间距＞200mm，腹板接宽≥300mm，接长≥600mm。翼缘板焊缝和腹板焊缝分别进行20%和100%超声波检测。

（3）翼缘板与腹板均采用全熔透坡口焊缝，焊缝两端设置引弧与引出板，并应采用与焊件相同的材质和坡口形式。

（4）焊接H型钢的翼缘、腹板拼接时，接头位置应在距端部1/3跨度范围内，两者的拼缝应错开200mm。

（5）角焊缝为三级焊缝等级，坡口焊与对接焊为一级。焊缝检查应严格按照验收规范进行，未注明出处的焊缝要求满焊，并且焊缝高度不小于被连接构件最小厚度。

3.3.2 喷砂除锈

所有平台钢梁，在加工厂内喷石英砂除锈，喷砂机械选用L-10/8-1型空气压缩机，工作气压控制在0.6-0.7MPa，石英砂粒径控制在2-4mm。喷砂时，枪口距构件表面保持1m左右的间距，并使枪口与构件表面成45°角度进行射流喷砂。喷砂除锈级别达到Sa2.5。

3.3.3 刷漆

喷砂除锈且除锈等级达到设计要求后，进行底层涂装，底漆选用环氧富锌底漆（两道），干膜厚度80μm，中间漆选用高固体环氧云铁中间漆（两道），干膜厚度100μm，面漆选用丙烯酸聚氨酯面漆（两道），干膜厚度80μm。所有现场焊接处必须焊后补漆。

涂装时，环境温度宜在6-37℃之间，相对湿度不应大于80%，涂装后4h内不得淋雨。安装焊缝处应留出30-50mm暂不涂装。涂装要求均匀，无漏涂、误涂，附着良好，无明显流挂、起皱。涂装时应留出构件编号，定位标记，重心点，吊点等标记，直到安装完毕方可进行涂刷。

3.3.4 钢结构安装

（1）施工条件

钢筋混凝土外筒壁施工完成后，将顶升平台全部拆除，筒身外安全棚和安全通道全部拆除，材料堆放到指定地点；筒内混凝土地面浇筑完毕；施工电梯拆除完毕。再进行全面仔细检查，检查中发现威胁安全和妨碍平台吊装的障碍物，要立即进行整改清理，在做到安全情况下，方可进行正常施工。需要检查的项目有：消防设施，电气设施系统，吊笼的结构机械电气限位，起重系统、通信系统，所有吊装用卷扬机的机械性能、电气等设施。施工机具全部就位，并经试用正常方可投入使用。所用钢构件必须提前到达施工现场，经检查验收合格才能吊装[2]。

（2）吊装方法

对钢平台的钢构件重量、安装位置进行详细分析，决定利用混凝土外筒悬挂吊篮及塔吊配合吊装完成124.97m层平台，然后利用124m层平台安装卷扬机，再继续进行下层平台的安装。人员及辅助材料利用施工吊篮进行上下运输。

钢梁堆放及运输

所有钢梁按图纸进行编号，进场后卸货至烟囱钢构堆场，然后使用25T吊车从钢构堆场吊运至烟囱南侧施工洞口处，具体平面布置如下图3。

图3 烟囱周边场地布置

吊篮安装

本工程的高处作业吊篮，主要由提升机、工作平台、安全锁、悬挂机构和电气系统组成。工作平台基本节长度为2m和1.5m，用螺丝栓将基本节组合加长，提升器和安全锁安装在工作平台两侧的安装架上。悬挂机构安装在顶层外筒壁上。

根据钢梁安装顺序及安装要求，拟采用4台吊篮进行施工，楼梯间钢梁安装时，其余钢梁已安装完成。

卷扬机安装

设置1台JM5T卷扬机，主地锚布置在烟囱南侧门洞约3m处，导向轮埋件设置在筒壁北侧离墙边2.75m。5t卷扬机的主地锚上单独浇筑2x2x1.5m的C30混凝土基础。钢梁超过0.5t焊接吊耳进行吊装，根据计算，吊耳规格为140mmx130mmx20mm钢板。

根据钢梁重量分析，4#、5#内筒施工前在124.97mGL7钢梁设置1个吊点，离墙边2.5m，配合塔吊吊装105m平台最重钢梁GL9。总重约7t，平均每个吊点3.5t。

105m平台最重钢梁GL9吊装完成后，卷扬机转移到124.97mGL5钢梁中间，吊装105m平台剩余钢梁及其他5层钢梁。

钢梁拼装

124.97 m层平台：采用塔吊ZTT6517进行吊装，整层平台钢梁全部安装完成后进行剩平台安装。先安装主梁GL7、GL3、GL5，然后安装次梁GL5，主次梁均通过吊篮进行焊接作业。主次梁安装完成后，进行剩余次梁及八字梁安装，次梁作业人员通过作业平台铺设钢跳板进行施工，具体顺序如下图4所示。

图4 124.97m层平台钢梁施工顺序图（红→蓝→紫）

114.97 m层平台及118.97m层平台安装：采用ZTT6517塔吊进行吊装，其中114.97m部分钢梁需待电梯钢架安装完成后方可具备安装条件，具体施工顺序如下图5、图6。

图5 118.97m层平台钢梁施工顺序图

图6 114.97m层平台钢梁施工顺序图（红→蓝，未填充部分待电梯井钢架安装后施工）

剩余19道平台主梁安装：均采用124.97m层的卷扬机进行吊装、吊篮进行焊接及高强螺栓施工，安装顺序如下图7。

图7 剩余19道平台主梁安装示意图（以104.97m层为例）

剩余5层主平台次梁及八字梁安装：采用124.97m层的卷扬机进行吊装、吊篮进行焊接及高强螺栓施工，上层平台悬挂安全绳、作业平台铺设钢跳板，安装顺序如下图8。

图8 剩余5道主平台主梁安装示意图（以104.97m层为例，红→蓝→紫，楼梯间钢梁不施工）

待4、5#钢内筒吊装完成后，进行剩余16道次平台的次梁及八字梁安装。

电梯井架及楼梯间钢结构安装

通过卷扬机由上往下逐层吊装，吊点设置在124.97m层平台，吊装方式同平台主次梁。

高强螺栓施工

为使连接面紧密结合，在构件吊装就位后，需先用橄榄冲对准孔位，其穿入数量不宜大于临时螺栓数量的30%，再将临时螺栓插入适当位置，并用扳手拧紧。临时螺栓数量不应小于本节点螺栓安装总数的30%，且不得少于2个。高强螺栓不得兼作临时螺栓，防止螺纹受损引起扭矩系数变化。高强螺栓安装需在一个安装段检查确认符合要求后进行。

一个施工段吊装完成后，测量校正完该段稳定框架单元后，再进行高强螺栓安装。螺栓垫圈应安装在螺母的一侧，螺母与垫圈孔有倒角一侧接触。螺栓穿入方向应便于施工，各节点应整齐。高强螺栓穿入紧固后，临时螺栓方可卸下，并用高强螺栓替换。分两次进行高强螺栓的紧固。第一次初拧：初拧需紧固至螺栓标准轴力的60%～80%。第二次终拧：对于扭剪型高强螺栓，终拧时应将梅花卡头拧掉。标记好初拧完毕的螺栓，以便于确认。当天安装的高强螺栓当天终拧，以防漏拧。两次紧固均应采用从螺栓群中间向四周对称扩散的方式。

（3）钢梁焊接施工

本工程钢材材质主要为Q235B、Q345B（Q355B）。现场焊接作业内容主要包括：钢柱对接、钢柱和钢梁对接。焊接作业的特点：高空焊接多，焊接形式复杂，焊接难度比较高。针对此特点，本工程焊接采用以CO2气体保护焊为主、手工电弧焊为辅的方式。

3.3.5 压型钢板施工

压型钢板施工需在钢梁安装完成并且检验合格后进行。通过114.97m电梯井吊钩，利用JM5T卷扬机将压型钢板运输至作业楼层。先清理钢板和梁面，再铺设压型钢板。为保证安装质量，应按图纸要求首先在梁顶面弹基准线，再按基准线铺设压型钢板，压型钢板搭接长度不小于50mm。

压型钢板铺设时，纵、横向沟槽对直，保证平面绷直，不允许产生下凹，便于钢筋铺设。铺设后应及时点焊牢固，压型钢板面应紧贴梁、柱面。