火電廠大跨度輸煤鋼桁架棧橋整體安裝工藝研究

中國電建集團福建工程有限公司 楊黎峰

鋼桁架具有布置自由、跨度大、整體美觀、結構輕巧、便于維護等優(yōu)點，被廣泛推廣應用。火電廠高大跨度輸煤棧橋鋼桁架安裝最大難度在于棧橋鋼桁架吊裝就位。棧橋通常采用鋼構件散裝或分榀吊裝，其高空工作量大、危險性高、安裝工期長。我公司在福能晉南熱電廠圓形煤場棧橋鋼桁架安裝中對傳統(tǒng)工藝進行改進，創(chuàng)新性采用鋼桁架整體吊裝技術，解決了高空焊接和吊裝作業(yè)量大的難題，確保了施工安全和工期進度。

1 鋼棧橋吊裝就位方案的確定

福能晉南熱電廠圓形煤場內的輸煤棧橋鋼桁架，水平總長度47.6m，懸挑端長度4.4m，質量81.8t，就位離地高度為32.607m。由于鋼桁架就位高、跨度和重量大，中間還必需跨越高度16.5m的圓形煤場擋煤墻建筑物。若采用傳統(tǒng)的安裝工藝，即鋼構件散裝或者分榀吊裝，其高空作業(yè)量大、危險性高、安裝工期長。為了減少鋼桁架高空拼裝工作量，降低安全風險，決定對傳統(tǒng)工藝進行改進，將鋼桁架零散鋼構件集中至地面組裝，拼裝完成后整體吊裝。

1.1 鋼桁架的整體組合

由于在施工階段，圓形煤場內地面高低起伏而場外地面高差大，基礎附近未回填壓實，周圍建筑物多、空間狹小、施工場地小。根據鋼桁架的外形尺寸，結合場地現(xiàn)狀，決定在圓形煤場內組裝鋼桁架。由于鋼桁架外形龐大，所以必須盡可能選擇在鋼桁架就位下方位置邊緣處作為組合吊裝場地，桁架在地面拼裝完畢后經驗收合格，即進行橋面壓型鋼板底模的鋪設、栓釘焊接，鋼筋綁扎、花紋鋼板鋪設、護欄鋼管、及封閉安裝。

1.2 起重機械工況和索具的選用

根據鋼桁架的整體重量、外形尺寸、吊裝高度及作業(yè)環(huán)境，對起重機械的吊裝工況進行選擇，避免機械超負荷作業(yè)（雙機抬吊負荷率＜80%的額定載荷）或者發(fā)生卡桿的情況；根據鋼桁架結構的外形結構特點選擇合適的吊點位置，然后根據力學計算和對吊裝索具的安全要求（需滿足6倍的安全系數），選擇合適的鋼絲繩。根據現(xiàn)場實際情況，將鋼桁架的重量，框架尺寸、起重機械的工況作業(yè)環(huán)境等相關參數確定以后，通過CAD建立吊裝模型，模擬鋼桁架整體吊裝過程，并對模擬過程中出現(xiàn)的問題進行分析和調整相關參數，從而實現(xiàn)鋼桁架在現(xiàn)場整體吊裝的一次性成功。從吊裝模擬的結果中確定了采用一臺LMT500和一臺中聯(lián)500t主臂長均為57.7m的汽車吊，作為吊裝起重機。

2 吊點選擇及負荷計算

2.1 桁架重心計算

桁架總質量81.8t，分為兩部分（圖1），斗輪機中心柱上方長度10m區(qū)域質量G1=29.145t，另一部分質量G2=52.655t。根據力矩平衡原理，得：G1×L=G2×(23.8-L)，其中L為桁架重心距斗輪機中心柱的長度；所以29.145L=52.655×23.8-52.655L，81.8L=1253.189，L=15.32m，所以桁架重心距桁架一端（斗輪機側）15.32+5=20.32m。

圖1 棧橋鋼桁架重心計算示意圖

2.2 吊車載荷受力計算

兩臺吊車吊點如圖2，F(xiàn)1是中聯(lián)500T汽車吊吊點，F(xiàn)2是LTM500T汽車吊吊點。F1+F2=81.8，F(xiàn)1×（20.32-2）＝F2×(47.6-20.32-6.605)，經計算得F1=43.37t，F(xiàn)2=38.42t。

圖2 兩臺500t汽車吊受力載荷計算示意圖

依據《JGJ276-2012建筑施工起重吊裝工程安全技術規(guī)范》3.0.17中規(guī)定，采用雙機抬吊時，宜選用同類型或性能相近的起重機，負荷分配應合理，單機載荷不得超過額定起重量的80%，起重機性能具體計算如下：LMT500T汽車吊工況，起吊時最大工作半徑20m，臂長57.7m，額定起重量66t。（38.42+0.5）/66×100%=58.97%＜80%，吊裝性能滿足要求；中聯(lián)500T汽車吊工況，起吊時最大工作半徑14m，臂長59.1m，額定起重量86t。（43.37+0.5）/86×100%=51.01%＜80%，吊裝性能滿足要求。

2.3 吊裝程序

吊裝作業(yè)過程中，用CAD軟件模擬棧橋鋼桁架吊裝過程，結果如圖3所示，LMT500汽車吊站位于圓形煤場擋煤墻外側西北方向，吊車初始起吊時，回轉中心距桁架吊點中心20m，桁架就位時作業(yè)半徑為18m；中聯(lián)500t汽車吊站位于圓形煤場內斗輪機中心柱東南側，吊車初始起吊時，中心距桁架吊點中心8m，桁架就位時作業(yè)半徑為14m。

圖3 鋼桁架吊裝平面位置圖

起吊前，事先在鋼桁架立柱上的中心線掛上線墜，吊裝時通過2臺汽車吊分別承擔棧橋鋼桁架整體兩端的重量，調整2臺吊車的起吊高度，同時，通過觀察鋼桁架立柱上中心線與線墜之間的夾角來判斷桁架的傾斜角度，當鋼桁架立柱上中心線與線墜之間的夾角為0時，即可直接起吊就位。

2.4 鋼絲繩安全系數計算：

選用4根12米Φ43mm、規(guī)格為6×37+1+1667鋼絲繩，抗拉強度為1667N/mm2，鋼絲繩最小破斷拉力Sb=116t的鋼絲繩，鋼絲繩4段負荷p=F1=43.37t，鋼絲繩夾角α=42°。每個吊點處采用1個合金鋼額定載荷55t弓形卸扣與Φ43mm鋼絲繩連接。鋼絲繩起吊角度用55噸卸扣進行調整；鋼桁架起吊前在桁架兩端各設2條攬風繩，以便調整桁架精確就位。

K=(Sb×4cosα)/p=(116×4×cos42°)/43.37=7.95倍，符合安規(guī)規(guī)定千斤繩用作吊索無彎曲6～7的要求。

3 關鍵工序總結

吊裝前必須在斗輪機基礎結構強度達到設計要求及斗輪機中心柱安裝完畢驗收合格后進行，重點復驗鋼桁架支座及支撐系統(tǒng)的預埋件，其軸線、標高、水平度、預埋螺栓位置及露出長度等，超出允許偏差時，應做相應的處理。及時利用水準儀實測牛腿埋件實際標高，盡早對偏差較大的埋件進行處理。利用線墜的垂直原理，在吊裝就位過程中準確調節(jié)鋼桁架傾斜角，就能夠方便在空中傾斜鋼桁架角度至設計所需要的角度，滿足安裝就位要求。

采用本施工方法，于2019年10月7日將約重81.8t大跨度的鋼桁架吊裝就位成功。通過吊裝監(jiān)測，證明了本吊裝方案是一個能夠有效解決吊裝場地狹窄，且需跨越圓形煤場擋煤墻等建筑物的成功典型吊裝案例，這得益于事先采用CAD軟件建立與施工現(xiàn)場相似的作業(yè)環(huán)境和吊裝設備模型，通過模擬整個吊裝過程，直觀的展現(xiàn)整體吊裝方案，提前發(fā)現(xiàn)吊裝方案的不足并及時糾正，為大件鋼桁架整體順利吊裝奠定基礎。

利用線墜的垂直原理，創(chuàng)新性采用了“鋼桁架空中傾斜角度調整”技術，解決了鋼桁架就位過程中傾斜角度不易控制的難題，提高了鋼桁架就位精準度。本安裝方法不但適用于大型火電廠輸煤棧橋施工，還可推廣應用于其它工業(yè)及民用建筑，為類似鋼桁架吊裝提供了一個簡單易行可供參考的施工方法，推動了吊裝領域的技術進步，具有較好的社會效益。