垃圾焚烧电厂钢桁架梁施工技术要点分析

2023-11-27尚伟坤

科技创新与应用 2023年33期

尚伟坤

（广州环投增城环保能源有限公司，广州 510000）

生活垃圾焚烧无害化处理是公认的最安全、最科学的生活垃圾处理方式，随着生活垃圾焚烧电厂规模的提升，垃圾坑及卸料大厅的钢桁架梁跨度越来越大、吊装技术难度也越来越高。本文通过工程案例，从钢桁架施工流程、钢桁架拼装、吊装就位累积滑移技术和钢桁架就位等方面，对大跨度高难度钢桁架梁累积滑移施工进行分析讨论。

1 钢桁架梁施工概述

该工程垃圾坑南北全长141.8 m，钢桁梁架跨度39 m，钢桁架梁为三角形桁架结构，截面宽度3 m，高度3.2 m，钢桁架梁共17 榀，单榀最大重量为25 t，采用分单元滑移，每3 榀主桁架为一个拼装滑移单元；滑移共铺设2 条滑移轨道。钢桁架梁推点设置，如图1 所示。

图1 钢桁架梁推点设置图

2 钢桁架梁滑移流程和滑移关键技术要点

2.1 钢桁架梁滑移流程

根据垃圾焚烧发电厂整体布置，构件受力、运输及吊装能力、场地条件等因素，钢桁架梁由钢结构加工厂分段制作运输至吊装位置进行拼装。首先混凝土结构施工完成混凝强度满足设计要求，预埋螺栓检查无误轴线标高复核完成。

施工流程：结构梁找平钢轨就位固定→液压顶推器（液压缸）安装初调→吊装第一榀钢桁架梁就位→钢桁架梁与液压爬行器连接（轴销连接）→第二榀钢桁架梁吊装就位→第一榀与第二榀钢桁架梁斜撑拉杆安装→第三品钢桁架梁吊装就位→第二榀与第三榀钢桁架梁斜撑拉杆安装→按图纸轴线位置进行滑移→三榀钢桁架梁到达就位点拆除液压顶推器固定轴销→三榀钢桁架梁同步顶升→现场检查复核钢桁架梁位置拆除钢轨→三榀钢桁架梁逐一下降拆除顶升垫块→钢桁架梁就位固定→拆除千斤顶设备→液压推行器行使至起点→吊装第四榀钢桁架梁→依次顺序施工→单次滑移钢桁架梁3 榀滑移5 次→拆除液压爬行器及顶升装置→吊装剩余2 榀钢桁架梁→吊装钢桁架梁斜撑拉杆→施工完成。

2.2 钢桁架梁滑移及关键技术介绍

2.2.1 液压顶推设备

液压顶推设备采用组合装置设计，主液压油缸头部采用轴销及焊接耳板与被推钢桁架梁连接，中间部位为主液压油缸产生驱动推力，尾部采用液压夹轨器（夹紧装置）与轨道连接。液压夹轨器有单向锁死功能。液压夹轨器夹紧轨道，主液压油缸向前伸出，顶动钢桁架梁向前移动；液压夹轨器打开，主液压油缸收缩，可与液压油缸相同方向移动。液压顶推设备如图2 所示。

图2 液压顶推设备图

2.2.2 钢桁架梁滑移过程关键技术点

1）钢桁架梁滑动平移过程中采用电脑控制液压系统设备，液压系统设备动作大小及速度均可控制，能够保证钢桁架梁滑动平移过程的稳定性和安全性。

2）液压顶推器，是通过尾部液压夹轨器卡在轨道上，液压油缸产生向后的反推力，实现液压顶推器连接的钢桁架梁向前滑动平移。该设备反向作用力，是利用液压夹轨器与轨道卡紧时的摩擦力，采用液压夹轨器减少反推力夹紧设备的加固时间。

3）尾部液压夹轨器在钢桁架梁滑动平移时，液压夹轨器自动夹紧轨道产生摩擦力，不会在钢桁架梁平移时产生滑动，有效控制钢桁架梁滑动平移行程精度，误差可控。

4）液压顶推设备与钢桁架梁通过轴销连接，传动力可靠，滑动平移过程无延时，韧性和塑性好，抗动力荷载强，不易松动。

5）为了防止钢桁架梁滑动平移过程中，受到顶推力及自重高差水平推力影响，为保证钢桁架施工安全，不发生侧翻、受力不均匀、偏心等情况，施工时在每榀钢桁架梁各个支座两端位置焊接2 块钢板夹紧钢轨，防止在滑移过程中侧翻、偏心、位移，如图3 所示。

图3 钢桁架梁钢板固定器图

2.2.3 钢桁架梁滑移设备布置情况

1）滑移共铺设2 条滑移轨道，在东西两侧（本项目32/41 轴）混凝土结构梁顶面钢桁架梁支座中心位置通长铺设；轨道与支座预埋件焊接固定。

2）每个滑动平移单元（三榀钢桁架梁）配置2 台液压油缸，2 台备用液压油缸，综合考虑重复利用情况共需使用4 台滑移液压油缸；通过计算及设备厂家资料等信息，轨道梁两侧液压油缸通过流量匹配、压力匹配、功率匹配来配置液压泵站。

3）每个油缸配置1 个液压夹轨器，每个液压夹轨器布置1 台泵站，通过油管连接。泵站固定在钢桁架梁两端随夹轨器移动，供电电缆满足要求。

4）传感器布置：液压油缸测力传感器可以称重测量，拉力、压力等；测量传感器安装主要是保证传感器提供准确数据；测力传感器主要安装在油缸的油腔内；每根液压油缸安装1 个测力传感器，测力传感器的电气线路与传感器模块相连接。

液压油缸位移传感器：每根液压油缸安装1 个位移传感器，位移传感器配置比例换向阀，精确控制液压油缸的位移量和速度。

5）在施工现场安装1 台控制柜与电脑连接，从控制柜引出信号控制线及电源线等与设备有效连接。须专业技术人员操作完成。

2.2.4 钢桁架梁滑动平移

计算机控制柜输入指令至控制器，控制器信号传给油缸，油缸推动活塞向前。

1）液压顶推器尾部的液压夹轨器与滑移轨道夹紧（如若液压夹轨器与轨道之间有缝隙采用斜铁填缝），液压顶推器液压油缸活塞杆头部采用轴销与钢桁架梁耳板连接；液压顶推器的液压油缸伸出时，钢桁架梁向前滑动平移。

2）液压顶推器液压油缸伸缸为一个行程结束。

3）一个行程伸缸完毕，钢桁架梁不动，液压夹轨器泄压自动打开；液压顶推器液压缸回缸并拉动液压夹轨器向钢桁架梁方向移动；液压油缸缩缸完毕表示钢桁架梁滑动平移进程完成。剩余钢桁架梁按此步骤重复操作并将钢桁架梁滑动平移至指定位置。

2.3 钢桁架梁顶升介绍（自锁千斤顶）

钢桁架梁滑移就位后，技术人员进行定位检查钢桁架梁定位轴线是否准确，确认无误后拆除液压爬行器与钢桁架梁耳板轴销，准备钢桁架梁顶升设备；千斤顶底座设置20 mm 钢板进行垫高找平，千斤顶顶在钢桁架梁支座两端的耳板上；在钢桁架梁与主体女儿墙缝隙设置楔铁做横向限位装置。

2.3.1 千斤顶布置及顶升

1）每榀钢桁架梁总重约25 t，按照施工工艺流程，每榀桁架梁共计4 个支座点，每个支座点配置2 个千斤顶，所以每榀钢桁架梁设置8 个千斤顶。

2）根据液压千斤顶的控制原理及性能，为了有效控制钢桁架梁顶升精度，在每榀钢桁架梁两端顶头安装激光位移传感器并接入控制系统主机，便于在顶升过程中监测顶升位移及状态。

3）为了更好检测顶升系统性能及设备状态，在顶升之前进行预顶升作业，预顶升分为2 次，一次5 mm、一次10 mm 并检查激光位移传感器数据准确度。

第一次为单榀钢桁架8 个千斤顶同步顶升，检查所有千斤顶的性能及千斤顶顶紧情况；检查钢桁架梁横向限位、纵向限位是否塞紧；检查钢桁架位移、变形情况。

第二次为单榀钢桁架梁4 个千斤顶同步收油（必须单个支座位置调平，收油1 个千斤顶，并分别备注4个为支承千斤顶，4 个为收油千斤顶），检查所有千斤顶的性能及千斤顶顶紧情况；检查钢桁架梁横向限位、纵向限位是否塞紧；检查钢桁架位移、变形情况。

预顶升完成后，调整传感器位置及数值校对，检查钢桁架梁位移情况等，为正式顶升作业前做好准备工作。

4）正式顶升。每个单元滑移三榀钢桁架梁为一个整体，故需三榀钢桁架梁同时顶升。顶升时按方案预设荷载进行顶升并观察激光位移测点反馈数据和钢桁架梁顶升位移情况，及时做好记录如有偏差及时分析调整，为下一组钢桁架梁顶升提供理论数据支持，为钢桁架梁安全稳定顶升提供有力保障。

正式起顶，正式顶升按照顶升35 mm 进行；顶升到位后，要暂停5 min，让钢桁架梁的应力释放并达到新的平衡后，需对钢桁架梁、千斤顶进行监测，方可再进行下一步顶升作业。

及时观察千斤顶持荷是否稳定，钢桁架梁各处顶升高度是否一致，钢桁架梁支座位置是否出现裂缝，钢桁架梁是否存在沉降、变形、位移等现象。

若顶升正常再重复上述操作，直至同步顶升抬高到预定的高度上。若顶升过程中发现问题，应解决后重试直至一切正常，方可重新顶升。

2.3.2 拆除滑移轨道

钢桁架梁顶升至预定高度后，稳住油压锁死千斤顶泄压阀，用斜铁将横向限位、纵向限位塞紧，防止钢桁架梁移位失稳。

工人做好安全措施后开始等离子切割拆除滑移完成钢桁架梁处的滑移轨道，清理钢桁架梁对应下落位置埋件及螺栓。钢轨切割时由建筑塔吊拴吊装带稳住，切割完成后由塔吊吊移至指定场地。拆除横向、纵向限位斜铁，为下一步下降提供准备。

2.3.3 正式下降作业

按预设荷载进行下降，观察各个测点并认真做好测量记录，及时反映测量数据；钢桁架梁在下降过程中，现场各部位施工人员密切注意钢桁架梁位移情况，若发现异常情况及时上报；在钢桁架梁下降过程中，用经纬仪及全站仪观测钢桁架梁下降及变形情况。

2.3.4 顶升系统拆除

钢桁架梁下降前清理钢桁架梁支座板和混凝土结构梁顶埋件上的杂物，下降完成后按设计图纸要求将钢桁架梁支座板与混凝土结构梁顶螺栓连接紧固，支座板与预埋件焊接。即可进行液压系统、临时钢垫板、千斤顶的拆除；拆除液压系统的管路及其他附件，拆卸千斤顶并移走。

2.3.5 钢桁架梁顶升限位装置设置

1）在第一榀钢桁架梁北侧，采用工字钢焊接钢板作限位装置；钢板与钢桁架梁接触面涂满黄油以减少钢材与钢桁架之间的摩擦。工字钢另外一端固定在混凝土结构梁上，如图4 所示。

图4 钢桁架梁防侧偏移图

2）在钢桁架与主体女儿墙缝隙设置楔铁做横向限位装置，楔铁与钢桁架接触面涂满黄油以减少钢材与钢桁架之间的摩擦。

2.3.6 PLC 液压同步顶升设备

PLC 同步顶升系统利用液压驱动、压力和位移自动闭环，可实现多台千斤顶同步控制，解决顶升过程时间长、数量多、操控难的施工问题，保证顶升过程中支撑系统稳定性。

PLC 同步顶升系统使每台千斤顶所起重的荷载均衡，保持升降的速度同步，这样就可以很好地保证顶升过程的同步性，保证钢桁架梁的安全稳定。

3 吊车选择及千斤顶计算

3.1 履带吊选型

根据该工程实际情况及构件形式、重量、作业半径等，钢桁架梁吊装选用1 台320 t 履带式起重机，最大吊重25 t，主臂长50 m，副臂长36 m，吊幅30 m。

1）按规范JGJ 33—2012《建筑机械使用安全技术规程》4.2.9 条进行验算：采用一台320 t 履带式起重机进行吊装，最大总重为25 t，查《320 t 履带吊起重特性表》可知，履带吊臂长为主臂50 m+副臂36 m，最大吊装半径为30 m，可吊装重量为49.2 t，动力系数选取1.1。单机的起吊载荷不得超过允许载荷的80%，即：25×1.1/49.2=56%＜80%。

2）按规范GB50009—2012《建筑结构荷载规范》6.3.1 条进行验算：履带吊动力系数选取1.1；履带吊安全系数25×1.1=27.5<49.2，满足规范要求。

3.2 千斤顶计算

该工程设置千斤顶进行钢桁架梁的同步顶升施工，一榀钢桁架总重约25 t；分别每榀钢桁架设置8 个千斤顶，10 t 螺旋千斤顶作主要顶升设备。每次滑移施工为三榀钢桁架滑移，同步顶升过程中，验算采取最不利情况，采取三榀钢梁4 个支点为验算，动力系数为1.1。10 t 螺旋千斤顶验算，选取在钢桁架设置4 台10 t 螺旋千斤顶作验算。

钢桁架选用：10 t 千斤顶，采用4 台。

选取三榀钢桁架验算，R=25×3=75 t。

选取三榀钢桁架千斤顶验算为：10 t×4 台×3 榀=120 t。

安全系数K=120 t/75 t=1.6＞1.5 倍，满足要求。