精糖筒倉倉頂安裝施工技術(shù)探討

解彥鵬 孫川 史婕妤

中國機(jī)械工業(yè)第二建設(shè)工程有限公司 湖北武漢 430000

筒倉系統(tǒng)：筒倉筒體為混凝土和鋼結(jié)構(gòu)組成，直徑30米，高48.9米（地上42米，地下6.9米）。倉頂鋼結(jié)構(gòu)為圓錐形屋架，直徑30米，高約10米，倉頂結(jié)構(gòu)位于混凝土上部。倉頂?shù)孛嫫囱b整體吊裝，主要考慮中間支撐塔架的制作，主梁柱腳位置的固定方法，地面卸載試驗(yàn)，吊點(diǎn)選擇及吊裝過程控制等要點(diǎn)。本文根據(jù)安裝施工總結(jié)的施工方法，在安裝施工過程中綜合考慮安全、進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)等因素，以切實(shí)可行的施工工藝完成此次倉頂結(jié)構(gòu)的施工。

1 安裝技術(shù)的應(yīng)用及流程

該項(xiàng)目位于埃塞俄比亞共和國提格雷州瓦爾凱特地區(qū)，內(nèi)容為新建一座日處理24000噸甘蔗的糖廠，日產(chǎn)1500噸精糖，筒倉容量20000噸，也是目前國內(nèi)筒倉容量最大的。本項(xiàng)目精糖筒倉系統(tǒng)包括：輸送系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)及通風(fēng)設(shè)施等。經(jīng)精糖皮帶輸送機(jī)、工作塔進(jìn)料斗提機(jī)、筒倉倉底出料斗、筒倉倉底皮帶輸送機(jī)、工作塔出料斗提機(jī)、精糖皮帶輸送機(jī)至精糖包裝間的全過程。本文主要介紹筒倉倉頂結(jié)構(gòu)整體拼裝、吊裝的施工方法，下面來介紹筒倉倉頂?shù)氖┕ち鞒蹋菏紫仁莻}頂預(yù)埋板的測量和安裝，然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行地面主梁柱腳的定位放線，其次是中間塔架和主梁柱腳底排的制作安裝，再次就是地面預(yù)拼裝和卸載試驗(yàn)，最后是吊點(diǎn)選擇計(jì)算和起吊。

2 施工

2.1 倉頂測量預(yù)埋

首先利用彈簧拉力計(jì)和鋼盤尺測量倉頂各柱腳間的弦長和直徑，與圖紙尺寸進(jìn)行對比。根據(jù)測量數(shù)據(jù)調(diào)整預(yù)埋板的定位尺寸。所有測量過程彈簧拉力值定為16Kg不得改變（圖1）。

圖1

調(diào)整完的預(yù)埋板需清理預(yù)埋板基坑，并固定預(yù)埋板。再次復(fù)核尺寸符合要求，進(jìn)行二次灌漿，灌漿后需覆蓋保溫棉并灑水養(yǎng)護(hù)。

2.2 地面拼裝準(zhǔn)備

為了保證拼接的方便，起吊過程塔吊做最少的動(dòng)作。拼裝區(qū)域選定在塔吊敷設(shè)范圍內(nèi)，同時(shí)地面拼裝的圓心到塔吊中心的直線距離和塔吊到筒倉圓心的直線距離一致。

利用塔吊的旋轉(zhuǎn)確定地面拼裝的圓心，首先確定塔吊至筒倉圓心位置為19米（塔吊施工時(shí)已經(jīng)確定），然后利用塔吊吊鉤行走到19米位置，在拼裝區(qū)域確定圓心。

圓心確定后，使用經(jīng)緯儀和鋼盤尺確定柱腳的位置。

確定好的圓心和柱腳位置需做上標(biāo)記，為后續(xù)的拼裝使用。

2.3 中間塔架和底排制作

中間塔架選用直徑2米的焊管作為支撐，底部采用δ20厚的鋼板作為平臺。中間塔架的塔身上設(shè)計(jì)四個(gè)斜撐。斜撐采用20#工字鋼制作均勻分布塔架四周，并在斜撐柱腳處鋪設(shè)δ20厚的鋼板，增加與地面的接觸面積。為保證拼接過程的施工安全，在距離塔架頂部1.4米處制作了拼裝平臺，方便后續(xù)壓力環(huán)和主梁的拼接。

管道的頂部設(shè)計(jì)了三層200H型鋼，上層H型鋼主要用于增加與壓力環(huán)的接觸面積，支撐倉頂結(jié)構(gòu)的重量和載荷的卸載。中層H型鋼上平面與管口高度平齊緊貼上層H型鋼，用于支撐上層型鋼所傳導(dǎo)的壓力。下層H型鋼用于支撐千斤頂，輔助卸載工作和靜載試驗(yàn)。

每個(gè)主梁柱腳位置使用方鋼制作底排，并在底排的后面和兩側(cè)打入地錨固定底排，用于抵消靜載試驗(yàn)向后的推力（圖2）。

圖2

2.4 地面預(yù)拼裝和卸載試驗(yàn)

倉頂結(jié)構(gòu)的拼接：由壓力環(huán)+主梁+橫梁組成，首先我們在地面把壓力環(huán)拼接完成，再把拼接完成的壓力環(huán)吊裝到中間塔架上面（圖3）。

壓力環(huán)的調(diào)整：首先根據(jù)已經(jīng)在地面測設(shè)的點(diǎn)位，調(diào)整壓力環(huán)的角度，角度調(diào)整完成后，再調(diào)整壓力環(huán)的水平度。在確定角度、水平度均滿足要求時(shí)，將壓力環(huán)固定在支撐的H型鋼上。

每根主梁到貨有兩段組成，分段供貨，總長15.3米。首先將兩段采用大六角高強(qiáng)螺栓連接起來，連接完成后使用力矩扳手，檢測螺栓扭矩是否滿足要求。在螺栓扭矩滿足要求時(shí)進(jìn)行直線度、彎曲度的檢測，對不滿足要求的進(jìn)行校正。

首先安裝主梁，根據(jù)地面測設(shè)的角度依次進(jìn)行主梁的定位。定位完成后應(yīng)通過計(jì)算斜度和測量長度復(fù)核是否與圖紙一致。在核對無誤后進(jìn)行橫梁的安裝，橫梁安裝完成后測量弦長和直徑需滿足圖紙要求，此過程與倉頂預(yù)埋板測量方法一樣，使用彈簧拉力計(jì)，拉力為16Kg與倉頂測量值保持一致。所有測量符合要求后，進(jìn)行焊接。為防止焊接過程的收縮和變形，需采用兩人對稱焊接，同時(shí)柱腳使用擋塊固定。

焊接完成后，需進(jìn)行地面卸載和應(yīng)力釋放。首先檢查柱腳是否已經(jīng)固定約束在底排上。然后將兩個(gè)16T螺旋千斤頂架設(shè)在中間塔架的第三層H型鋼上，并緊貼壓力環(huán)底部，此時(shí)需將壓力環(huán)與上層H型鋼固定部位脫開。最后緩慢均勻起升千斤頂，待壓力環(huán)微微脫開上層H型鋼時(shí)，利用塔吊抽出上層H型鋼。

檢查柱底排的牢固情況，擋塊是否緊貼柱腳。檢查一切正常后，緩慢落下千斤頂，使倉頂結(jié)構(gòu)處于自由的狀態(tài)。此過程主要模擬安裝后的工作狀態(tài)，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)釋放應(yīng)力檢驗(yàn)施工工藝。靜載24h后檢查主梁、橫梁等是否變形，柱腳是否有位移，壓力環(huán)是否沉降等，滿足要求后方可進(jìn)行下步工作。

驗(yàn)證合格后，需對中梁、斜撐、吊頂板、檁條進(jìn)行地面預(yù)組裝，減少高空的拼接工作，保障高空施工的安全。同時(shí)對后續(xù)的吊頂板、樓梯、倉頂閣樓等，預(yù)組裝后分片或整體吊裝，減少高空作業(yè)的難度，確保施工安全。

圖3

圖4

2.5 吊點(diǎn)選擇計(jì)算

主吊點(diǎn)選擇在壓力環(huán)上，分布在0°、90°、180°、270°，共四個(gè)吊點(diǎn)。副吊點(diǎn)選擇在每根主梁的橫梁位置，共十個(gè)吊點(diǎn)。主吊點(diǎn)主要用于承受整個(gè)倉頂結(jié)構(gòu)的重量，為主受力點(diǎn)。每個(gè)副吊點(diǎn)上面會(huì)配備一個(gè)2T的手拉葫蘆用于調(diào)整每根主梁的角度，確保吊裝過程的平衡穩(wěn)定（圖4）。

倉頂結(jié)構(gòu)的重量是有壓力環(huán)、10根主梁和10根橫梁組成。

壓力環(huán)=3772Kg

主梁=10＊918.2Kg=9182Kg

橫梁=10＊215.8Kg =2158Kg

總 重G=壓 力 環(huán)+主 梁+橫 梁=3772Kg+9182Kg+2158Kg=15112Kg

我司塔吊距筒倉中心為19米，根據(jù)塔吊性能表22米內(nèi)均可吊裝16T，滿足吊裝需要。

每個(gè)主吊點(diǎn)受力計(jì)算：

主吊點(diǎn)G1=總重G÷4=15112Kg÷4=3778Kg

主吊點(diǎn)拉力F1=主吊點(diǎn)G1＊g=3778Kg＊10N/Kg=37780N=37.78KN

選用6＊37+FC 直徑Φ28mm鋼絲繩計(jì)算：

吊裝安全系數(shù)K取8，計(jì)K=8

鋼絲繩破斷拉力F2=472KN

F安全= F2÷K=472KN÷8=59KN＞F1=37.78KN

因此直徑Φ28mm鋼絲繩滿足吊裝要求。

每個(gè)副吊點(diǎn)受力計(jì)算：

副吊點(diǎn)G1=總重G÷10=15112Kg÷10=1511.2Kg

副吊點(diǎn)拉力F1=副吊點(diǎn)G1＊g=1511.2Kg ＊10N/Kg=15112N=15.112KN

選用6＊37+FC 直徑Φ15mm鋼絲繩計(jì)算：

吊裝安全系數(shù)K取8，計(jì)K=8

鋼絲繩破斷拉力F2=135KN

F安全= F2÷K=135KN÷8≈16.8KN＞F1=15.112KN

因此直徑Φ15mm鋼絲繩滿足吊裝要求。

2.6 吊裝固定

吊裝前，需進(jìn)行塔吊和發(fā)電機(jī)等設(shè)備的保養(yǎng)，鋼絲繩和手拉葫蘆等工機(jī)具的檢查。

吊裝前，需要在倉頂預(yù)埋板上設(shè)置臨時(shí)擋塊已完成，必要的定位工具已到位。焊接人員需提前到筒倉倉頂就位，檢查焊接設(shè)備等焊接工具。

吊裝選擇無風(fēng)、無雨的時(shí)候進(jìn)行。離地面200mm時(shí)，靜止20分鐘，檢查結(jié)構(gòu)穩(wěn)定無異常，結(jié)構(gòu)無下降。然后再反復(fù)進(jìn)行幾次起升和降落的動(dòng)作，檢驗(yàn)塔吊的性能。

在一切正常的情況下，將結(jié)構(gòu)緩慢提升至倉頂高度，旋轉(zhuǎn)到位緩慢降落到預(yù)埋板上，將柱腳調(diào)整至預(yù)埋板中心進(jìn)行固定焊接（安裝時(shí)預(yù)埋板二次灌漿強(qiáng)度達(dá)到75%以上）。

吊裝過程連續(xù)作業(yè)，柱腿焊接完成方可摘鉤。

3 施工機(jī)具計(jì)劃一覽表

序 號 名稱 型號規(guī)格 單位 數(shù)量 備注塔式起重機(jī) TCT7520-16D 1汽車吊 70噸 臺 1直流電焊機(jī) ZX5-500 臺 5螺旋千斤頂 16t 臺 2手拉葫蘆 2t 臺 12鋼絲繩 6*37+128mm 米 20鋼絲繩 6*37+115mm 米 100卡環(huán) 10T 個(gè) 5卡環(huán) 2T 個(gè) 12經(jīng)緯儀 J 2 臺 1水準(zhǔn)儀 S3 臺 1鋼盤尺 把 1力矩扳手 把 1

全景圖

4 倉頂安裝的意義

如全景圖所示：倉頂結(jié)構(gòu)自身高度為9.425米，安裝在32.575米混凝土結(jié)構(gòu)的上方。

倉頂安裝是筒倉施工重要節(jié)點(diǎn)之一，也是后續(xù)中梁、斜撐、吊頂板、檁條安裝的基礎(chǔ)。倉頂結(jié)構(gòu)安裝的精度直接關(guān)系到后續(xù)工作順利進(jìn)行，也關(guān)乎著筒倉的安裝質(zhì)量和運(yùn)行安全。此安裝技術(shù)的應(yīng)用，為整體吊裝、大體積、大重量、起到了很好的示范。同時(shí)減少了高空作業(yè)、提高安全保障、增加了施工效率、保證了施工質(zhì)量，為以后的施工應(yīng)用打好了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。