倒裝法施工工藝的推廣應(yīng)用

楊永保

(河南能源焦煤(集團(tuán))馮營(yíng)電力公司，河南 焦作 454171)

1 立項(xiàng)背景

馮營(yíng)電力公司進(jìn)行的熱電聯(lián)產(chǎn)改造工程中，新增加一套鍋爐補(bǔ)給水處理設(shè)施，新增加制水系統(tǒng)設(shè)備中包含5個(gè)大型水箱，采用半成品進(jìn)場(chǎng)再現(xiàn)場(chǎng)制作的工藝安裝。常規(guī)正裝法施工工藝安裝5臺(tái)水箱需要90個(gè)工作日，無(wú)法按期完成。經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組人員研究討論，決定采用倒裝法施工工藝安裝5臺(tái)大型水箱。

2 項(xiàng)目概況

1)馮營(yíng)電力公司隸屬于焦作煤業(yè)(集團(tuán))，現(xiàn)有2臺(tái)50 MW非調(diào)抽汽冷凝機(jī)式汽輪發(fā)電機(jī)組。馮營(yíng)電廠機(jī)組熱電聯(lián)產(chǎn)改造項(xiàng)目，利用現(xiàn)有2臺(tái)240 t/h循環(huán)流化床鍋爐，將2臺(tái)50 MW非調(diào)抽汽冷凝機(jī)式汽輪發(fā)電機(jī)組，改造建設(shè)為2臺(tái)25 MW熱電聯(lián)產(chǎn)背壓機(jī)組，同時(shí)擴(kuò)建現(xiàn)有化水車(chē)間，實(shí)現(xiàn)改造后約320 t/h的對(duì)外供汽能力，新建設(shè)一套水處理能力305 t/h的制水系統(tǒng)，其中包含5臺(tái)大型水箱。5臺(tái)水箱的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 水箱技術(shù)參數(shù)表

由表1可知，5臺(tái)水箱體積較大，規(guī)格不一，施工難度較大。水箱的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 水箱結(jié)構(gòu)圖

2)通常水箱施工采用正裝法，即箱體壁板自下而上依次組裝焊接，最后焊接頂層壁板、抗風(fēng)圈及頂端包邊角鋼等，該方法高空作業(yè)量大、操作不方便、費(fèi)時(shí)、不易保證組對(duì)和焊接質(zhì)量。薄壁鋼板懸在高空中容易變形、工序嚴(yán)格、作業(yè)面窄、各工種互相制約、制約條件較多。

3)另一種新型工藝是倒裝法施工，即在箱底板鋪設(shè)焊接后，先組裝、焊接頂層壁板、拱頂及包邊角鋼，再組裝、焊接箱體，自上而下依次組裝焊接每層壁板，直至底層壁板。倒裝法的特點(diǎn)是節(jié)省了腳手架搭設(shè)，減少了高空作業(yè)，低空組焊操作方便，易于控制焊接質(zhì)量。施工作業(yè)面大，各工種可以同時(shí)開(kāi)展施工，混合施工，可以大大縮短工期。

3 制作安裝技術(shù)方法

1)正裝法工藝流程圖如圖2所示。

圖2 正裝法工藝流程圖

正裝法工藝：先制作箱底板，再依次安裝第一層壁板、第二層壁板直至最上層壁板，最后安裝拱頂板，需要說(shuō)明的是施工過(guò)程中須同步搭設(shè)腳手架。

2)倒裝法工藝流程圖如圖3所示。

圖3 倒裝法工藝流程圖

倒裝法工藝:先制作拱頂板，再制作箱底版，依次安裝最上層壁板直至最下層壁板，此過(guò)程中需要使用到吊車(chē)等起重設(shè)備。

3)由工藝流程圖對(duì)比可知，倒裝法與正裝法工藝流程幾乎相反，施工順序不同，所需施工條件區(qū)別較大，施工過(guò)程中須使用到不同器械及設(shè)備。

4)經(jīng)論證，本工程項(xiàng)目部決定采用倒裝法施工，較采用正裝法可縮短工期，按期完工，還可節(jié)省施工費(fèi)用，提高安全施工水平。

4 技術(shù)方案及實(shí)施

4.1 技術(shù)方案

4.1.1 施工準(zhǔn)備

1)場(chǎng)地平整清理，檢驗(yàn)水箱基礎(chǔ)是否符合施工要求。

2)材料進(jìn)場(chǎng)，水箱組件運(yùn)到水箱基礎(chǔ)周邊。

4.1.2 水箱底板的制作安裝

1)底板鋪設(shè)前，應(yīng)在基礎(chǔ)上劃出十字中心線(xiàn)，然后按排版圖由中心向外側(cè)鋪設(shè)中幅板和邊緣板。底板鋪設(shè)采用錯(cuò)壓法，相鄰2塊板搭接200 mm，兩端各預(yù)留250 mm對(duì)焊。

2)底板組件拼接安裝。

4.1.3 拱頂制作安裝

1)拱頂板按設(shè)計(jì)圖進(jìn)行拼接組裝。

2)焊接作業(yè)。

3)拱頂附件安裝(預(yù)留口、圍欄、溢流管等)。

4.1.4 倒數(shù)第一層箱體壁板安裝

1)壁板按設(shè)計(jì)圖進(jìn)行圍護(hù)固定。

有向無(wú)環(huán)圖(DODAG)[13-14]中所有節(jié)點(diǎn)以類(lèi)似于樹(shù)狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接,所有路徑均指向DODAG的根(Root)節(jié)點(diǎn)。其構(gòu)建過(guò)程如下:

2)活口對(duì)接收緊，安裝限位板。

3)焊接作業(yè)。

4.1.5 拱頂板的吊裝

1)按步驟4安裝好第一層壁板。

2)起重吊車(chē)就位，專(zhuān)業(yè)指揮人員就位，拉好警戒線(xiàn)，安全員巡視周邊確認(rèn)安全后通知指揮員，指揮員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況指揮作業(yè)。作業(yè)過(guò)程中，安全員保持安全警戒，無(wú)關(guān)人員不得靠近作業(yè)區(qū)域。

3)將拱頂板吊起放在已安裝好的第一層壁板上，固定好。

4)進(jìn)行焊接作業(yè)。

4.1.6 倒數(shù)第二層壁板的安裝

1)提升拱頂板。

2)圍護(hù)第二層壁板，安裝限位板，收緊活口(如步驟4)。

3)進(jìn)行焊接作業(yè)。

4.1.7 倒數(shù)第三層至第一層壁板安裝

重復(fù)上述步驟即可。

4.1.8 水箱附件安裝

水箱附件包括螺旋爬梯、頂部連接平臺(tái)、取樣裝置、液位計(jì)等。

1)盤(pán)梯及箱頂平臺(tái)在地面按圖預(yù)制。

2)將預(yù)制件吊裝至設(shè)計(jì)位置固定。

3)進(jìn)行固定焊接作業(yè)。

4.1.9 5臺(tái)水箱按照上述步驟依次施工，直至全部工作完成

4.2 實(shí)施

2019年10月中旬項(xiàng)目開(kāi)始實(shí)施，嚴(yán)格執(zhí)行已制定技術(shù)方案，順利完成了5個(gè)大型水箱的安裝制作。施工前已編制起重安全措施、吊裝技術(shù)方案、焊接技術(shù)方案等，并按流程審批完成，作業(yè)中嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，有序作業(yè)，取得了良好的施工效果(見(jiàn)圖4、圖5)。

圖4 水箱壁板焊接作業(yè)圖

圖5 倒裝法施工完成圖

4.3 試驗(yàn)檢測(cè)

箱體制造安裝完畢，進(jìn)行充水試驗(yàn)，以檢驗(yàn)箱壁的強(qiáng)度和嚴(yán)密性，箱體拱頂?shù)膹?qiáng)度、穩(wěn)定性及嚴(yán)密性試驗(yàn)，箱體基礎(chǔ)沉降量觀測(cè)等。

1)對(duì)箱體拱頂?shù)膰?yán)密性、強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行檢查。

2)按照相關(guān)驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行箱壁的強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)。

3)對(duì)整體沉降量觀測(cè)，按以下技術(shù)方案實(shí)施。

(1)在箱體下部圓周每隔10 m左右，設(shè)一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，且不得少于4個(gè)點(diǎn)。

(2)在充水試驗(yàn)時(shí)，注水應(yīng)緩慢進(jìn)行，不得一次注滿(mǎn)，每次注水高度不超過(guò)1 m，待基礎(chǔ)沉降觀測(cè)點(diǎn)半數(shù)以上沉降速率小于10 mm/d時(shí)，再進(jìn)行下次注水，如此漸進(jìn)充水到最高操作液位，繼續(xù)進(jìn)行觀測(cè)至沉降速率小于5 mm/d時(shí)為充水預(yù)壓穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

(3)分別在充水后和48 h后進(jìn)行觀測(cè)，當(dāng)沉降量無(wú)明顯變化，即可放水；當(dāng)仍有超過(guò)允許的沉降量時(shí)，則保持最高水位，進(jìn)行每天定期觀測(cè)，直至沉降穩(wěn)定為止。

4.4 驗(yàn)收

工程結(jié)束后，經(jīng)馮營(yíng)電力公司嚴(yán)格按照《DLT 5068-1996 火力發(fā)電廠化學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》《電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)定規(guī)程》等規(guī)范及機(jī)組改造技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，水箱施工質(zhì)量合格，符合設(shè)計(jì)要求。

5 項(xiàng)目投入資金

5臺(tái)水箱的材料費(fèi)用為251.35萬(wàn)元，制作安裝費(fèi)用為38萬(wàn)元，費(fèi)用共計(jì)289.35萬(wàn)元。

6 項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

倒裝法與正裝法施工工藝優(yōu)缺點(diǎn)的比較見(jiàn)表2。

表2 倒裝法與正裝法施工工藝優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

通過(guò)對(duì)比表2可知，倒裝法工藝具有以下創(chuàng)新點(diǎn)。

1)倒裝法縮短施工時(shí)間、提高施工質(zhì)量；正裝法施工，制約條件較多，高空作業(yè)量大，操作困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不易保證施工質(zhì)量。對(duì)比正裝法，倒裝法有較多優(yōu)點(diǎn)：一是施工作業(yè)面大，各工種同時(shí)開(kāi)展施工，大大縮短工期。僅用40 d即完成正裝法90 d的工作量，節(jié)省了50 d工作日。二是無(wú)需搭設(shè)腳手架，降低了高空作業(yè)量，能夠較好控制施工質(zhì)量。

2)倒裝法節(jié)省施工費(fèi)用。若采用正裝法需要887 324元，經(jīng)實(shí)施的倒裝法費(fèi)用為380 000元。本次項(xiàng)目全過(guò)程節(jié)省總費(fèi)用50余萬(wàn)元(節(jié)省的費(fèi)用包括人工費(fèi)、措施費(fèi)、機(jī)具租賃費(fèi)等)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3)倒裝法具有良好的安全效益。本工藝的采用減少了高空作業(yè)時(shí)間(較正裝法施工減少了約80%的高空作業(yè)量)，降低了諸如高空墜落、物體坍塌等事故發(fā)生概率。施工中未發(fā)生安全事故，未出現(xiàn)人身傷害事件，達(dá)到了優(yōu)良的安全施工水平。

4)倒裝法具有推廣價(jià)值。倒裝法施工工藝，能夠節(jié)約時(shí)間、提高效率、降低費(fèi)用，在相同條件下能夠取得最優(yōu)的施工效

果。是一項(xiàng)較好的施工工藝，在同行業(yè)具有很大的推廣作用。

7 經(jīng)濟(jì)效益及效果

7.1 經(jīng)濟(jì)效益

倒裝法施工僅用40個(gè)工作日完成了全部工作量，較常規(guī)工藝90余個(gè)工作日節(jié)省了約50個(gè)工作日。節(jié)省費(fèi)用細(xì)節(jié)如下。

1)機(jī)械租賃費(fèi)：每臺(tái)吊車(chē)一個(gè)臺(tái)班租賃費(fèi)用為人民幣2 000元，則節(jié)省的機(jī)具租賃費(fèi)為2 000×50=100 000元。

2)人工費(fèi)：現(xiàn)場(chǎng)每天的施工人員約有15人，每個(gè)工人工資每天約500元，則節(jié)省的人工費(fèi)為15×500×50=375 000元。

3)措施費(fèi)：正裝法施工，須搭設(shè)腳手架(此處忽略租賃及損耗費(fèi)用，價(jià)格按市場(chǎng)價(jià)格計(jì)算)。箱體外搭單排架，內(nèi)部搭設(shè)滿(mǎn)堂架，計(jì)算中套用行業(yè)規(guī)范計(jì)算公式，價(jià)格參照市場(chǎng)行情單排腳手架搭設(shè)費(fèi)用為719.97元/100 m2，滿(mǎn)堂架搭設(shè)費(fèi)用為1 578.03元/100 m2。因5個(gè)箱體大小不同，須分別計(jì)算。除鹽水箱外架面積為S1=3.14 m2×11.8 m2×10 m2=370.5 m2；內(nèi)部滿(mǎn)堂架體面積套用行業(yè)公式計(jì)算S2=3.14×5×5×[(11.8-5.2)/1.2+1]=510.25 m2，則2個(gè)除鹽水箱的腳手架搭設(shè)費(fèi)用為[370.52/100×719.97+510.25/100×1 578.03]×2=21 439.04元。同理算出2個(gè)清水箱的腳手架費(fèi)用為7 518.29元，1個(gè)濃水箱的腳手架費(fèi)用為3 366.73元，則總的腳手架的措施費(fèi)用為：21 439.04+7 518.29+3 366.73=32 324.06元。

綜上所述，采用倒裝法施工工藝在本次5個(gè)大型水箱制作中所節(jié)省的總效益為：100 000+375 000+32 324.6=507 324.06元。

7.2 效果

項(xiàng)目實(shí)施后，不僅縮短了工期(工期由90 d降到40 d)，且降低了施工費(fèi)用(施工費(fèi)用由887 324元降到380 000元)，還避免了腳手架搭設(shè)，能夠保證施工質(zhì)量，具有良好的實(shí)施效果，在行業(yè)方面具有推廣價(jià)值。