生產條件下煉鋼車間內增建大型工業設備托梁抽柱施工方法

張新才

河北冶金建設集團有限公司邢臺分公司 054000

生產條件下煉鋼車間內增建大型工業設備托梁抽柱施工方法

張新才

河北冶金建設集團有限公司邢臺分公司 054000

鋼鐵企業為擴大產能，調整產品結構，在現有煉鋼車間內增建混鐵爐、連鑄機、脫磷等，布置一些大型設備基礎，將6m柱距改為12m或18m以滿足工藝要求，為不改變屋蓋系統受力狀態，不影響屋蓋系統正常使用，減少對正常生產秩序的影響，往往采用托梁抽柱方法。

針對多項托梁抽柱的實踐，探索出較為成熟的施工方法，以邢鋼新建3#混鐵爐托梁抽柱施工為例進行描述。

1、特點

不需頂升屋蓋，不改變屋蓋系統受力狀態，屋蓋始終處于正常使用狀態，對正常生產秩序影響較小。結構力傳遞路徑明確，便于施工監控。節地、節材、節省投資，施工周期短。

2、適用范圍

適用于單層排架結構廠房增建大型工業設備托梁抽柱施工。

3、工藝原理

在不需頂升屋蓋，不改變屋蓋系統受力狀態，屋蓋始終處于正常使用狀態。安裝附加鋼柱和臨時車擋。在將抽掉的柱上，按設計標高焊接鋼板包箍，分體安裝托梁桁架，使上柱與托梁桁架成為一體，安裝臨時門架和同步千斤頂，逐級加荷，使同步千斤頂頂住柱人孔頂部或臨時增設的牛腿，讓屋面荷載先傳到原吊車梁上，用靜力切割切除上柱下200mm長砼段，逐級卸荷，觀察托梁桁架，使屋面荷載逐級傳到托梁桁架，再由托梁桁架逐級傳到附加鋼柱上。拆除原有吊車梁系統，安裝新吊車梁系統及軌道，天車通行，進行大型混鐵爐基礎分塊施工和設備安裝等后續工作。

4、工藝流程

確定并實施保產措施→軌頂標高、中心復核，柱距復核→鋼構件制作→附加鋼柱基礎→施工區兩端增設臨時車擋，鋼構件安裝及廠房改造→拆除下柱→安裝新吊車梁系統、軌道→拆除臨時車擋、天車通行打樁支護，分塊施工大型設備基礎及設備安裝施工等后續工作。

認真復核軌頂標高、軌道中心、柱距、附加鋼柱兩側的原砼柱垂直度、人孔寬度和相對高度。根據復核的相關標高、平面尺寸，確定附加鋼柱基礎的準確位置、標高、附加鋼柱長度尺寸及牛腿位置、吊車梁長度、托柱桁架長度及高度尺寸。附加鋼柱基礎既要和原柱基礎連接成一整體又要和設備基礎筏板連接成整體，所以認真做好原基礎上植筋工作和側模支設加固工作，為打樁、筏板施工等后續工作創造良好條件。根據復核的標高和平面尺寸，安裝附加鋼柱螺栓，且應注意調整平面尺寸。附加鋼柱應根據原吊車梁高度和場地條件分節制作，分節的位置和節點形式與業主、設計、監理商定。上柱安裝采用汽車起重機與手動葫蘆相配合。鋼板包箍與砼柱接合處，用電鎬將碳化的砼鑿除掉，且表面平整不損壞鋼筋，四面鋼板焊接完后，用高強無收縮灌漿料將縫隙灌滿以使鋼板與砼柱結合成一體。為保證上部結構和設施不受抽柱的影響，托梁桁架的撓度需控制在L/600范圍內，優于《鋼結構設計規范》GB50017-2003規定允許撓度控制在L/400范圍內。為此，需對托梁桁架撓度進行驗算。在施工過程中對桁架承載力和撓度進行了驗算。實踐證明，在截面高度尺寸受到限制的情況下， 通過適當加厚節點板、適當改變焊縫形式、適當增大個別桿件規格尺寸，能夠使桁架桿件的綜合應力比控制在設計允許范圍內，使桁架剛度增大，有效降低撓度。撓度驗算公式：

式中：?：截面曲率；L：計算構件跨度；M：計算撓度處彎矩

托梁桁架分片分節制安，每節6m，安裝時以人孔為中心，每節向兩側均分，這樣能避免人孔頂部、底部施焊困難，方便操作。單片18m長的桁架均就位后，安裝上下弦水平桿件。焊縫均滿焊。以人孔為中心，以兩跨四根吊車梁為支撐，安裝托梁桁架臨時支撐門架，在門架上固定200t同步千斤頂，頂緊人孔頂部桁架節點板，逐級同步加荷至大于屋面荷載，觀察屋面和托梁桁架。托梁桁架整體安裝完成后，設置桁架撓度監測點，并做好詳細記錄。同步千斤頂加荷完畢，桁架撓度監測點設置完成，開始切割砼柱，自上柱底向下切取200mm砼段。為防止鋼板包箍灌漿料與原柱接合處受到不良振動，影響整體結合，采用靜力切割法，用金剛石繩鋸切割。自將拆除柱腳搭設操作平臺腳手架，在合適標高鋪設架板，用吊車將金剛石繩鋸安放到操作平臺上，彈出墨線，標注切割段位置，調整金剛石繩鋸角度后，開始切割，切割砼段水平推至操作平臺上，然后用吊車卸下。切取200mm等砼段后，同步千斤頂逐級卸荷，逐級監測托梁桁架撓度。同步千斤頂卸荷至0時，測得托梁桁架撓度為10mm〈30mm設計要求的最大撓度值。經24h監測，撓度值無變化。此時屋面荷全面傳遞到托梁桁架上，且處于安全狀態。拆除需抽掉砼下柱。下柱用汽車起重機分節卸下，運離現場。安裝新吊車梁系統。新吊車梁長18m，重量較大，場地十分狹窄，不得影響生產，所以其運輸、安裝十分困難。與生產緊密配合，用火車平板運入；應用計算機軟件進行模擬安裝，合理選用吊車并及時支設在既定位置。大型設備基礎土方開挖及砼施工均分塊實施，用未開挖的土方和已澆筑部分的砼設備基礎作為支撐，防止新做柱基礎受力滑移，影響結構安全。

5、主要機具設備（略）

6、質量控制

6.1 施工遵循的主要規范及規定

6.1.1 《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205-2001

6.1.2 《建筑鋼結構焊接規程》JGJ81-2002

6.1.3 《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204-2002

6.1.4 《混凝土結構加固技術規范》CECS25：90

6.2 質量管理，成立由質量工程師、質檢員、操作班長、組成的質量檢測小組，由質量工程師負責建立質量安全保證體系和施工目標工作流程圖，定期對工人進行教育培訓，增強質量意識，提高技術水平，特殊工種均持證上崗.嚴格檢驗各工序，尤其是隱蔽工程，必須會同監理工程師嚴格檢查，每道工序均需簽字驗收后方可進行下道工序施工。

6.3 主要質量控制點（如表6.3）

表6.3主要質量控制點

6.4 桁架安裝完后，對其焊縫形式、焊縫高度、連接方式等進行認真檢查，經監理、設計、業主確認合格后，方可切割砼柱。

7、安全控制措施及環保措施（略）

8、效益分析

在原車間內進行新的工藝布置，采用附加鋼柱托梁抽柱施工方法，能充分利用現有的起重設備、配電設備、工藝介質管道、運輸設施，無需新建廠房和拆除原廠房，無需頂升屋面系統保留上柱，無需進行原柱和屋蓋系統加固，具有可觀的社會效益和經濟效益。即節約了設備制造周期，節約了土地資源，又大量縮短了建設周期，有利于能源節約和環境保護，且無需頂升屋蓋，不必對屋蓋系統進行加固，施工更加安全可靠。