生產(chǎn)條件下煉鋼車間內(nèi)增建大型工業(yè)設(shè)備托梁抽柱施工方法

張新才

河北冶金建設(shè)集團(tuán)有限公司邢臺(tái)分公司 054000

生產(chǎn)條件下煉鋼車間內(nèi)增建大型工業(yè)設(shè)備托梁抽柱施工方法

張新才

河北冶金建設(shè)集團(tuán)有限公司邢臺(tái)分公司 054000

鋼鐵企業(yè)為擴(kuò)大產(chǎn)能，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有煉鋼車間內(nèi)增建混鐵爐、連鑄機(jī)、脫磷等，布置一些大型設(shè)備基礎(chǔ)，將6m柱距改為12m或18m以滿足工藝要求，為不改變屋蓋系統(tǒng)受力狀態(tài)，不影響屋蓋系統(tǒng)正常使用，減少對(duì)正常生產(chǎn)秩序的影響，往往采用托梁抽柱方法。

針對(duì)多項(xiàng)托梁抽柱的實(shí)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(jìn)行描述。

1、特點(diǎn)

不需頂升屋蓋，不改變屋蓋系統(tǒng)受力狀態(tài)，屋蓋始終處于正常使用狀態(tài)，對(duì)正常生產(chǎn)秩序影響較小。結(jié)構(gòu)力傳遞路徑明確，便于施工監(jiān)控。節(jié)地、節(jié)材、節(jié)省投資，施工周期短。

2、適用范圍

適用于單層排架結(jié)構(gòu)廠房增建大型工業(yè)設(shè)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(tǒng)受力狀態(tài)，屋蓋始終處于正常使用狀態(tài)。安裝附加鋼柱和臨時(shí)車擋。在將抽掉的柱上，按設(shè)計(jì)標(biāo)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(shí)門架和同步千斤頂，逐級(jí)加荷，使同步千斤頂頂住柱人孔頂部或臨時(shí)增設(shè)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(zhǎng)砼段，逐級(jí)卸荷，觀察托梁桁架，使屋面荷載逐級(jí)傳到托梁桁架，再由托梁桁架逐級(jí)傳到附加鋼柱上。拆除原有吊車梁系統(tǒng)，安裝新吊車梁系統(tǒng)及軌道，天車通行，進(jìn)行大型混鐵爐基礎(chǔ)分塊施工和設(shè)備安裝等后續(xù)工作。

4、工藝流程

確定并實(shí)施保產(chǎn)措施→軌頂標(biāo)高、中心復(fù)核，柱距復(fù)核→鋼構(gòu)件制作→附加鋼柱基礎(chǔ)→施工區(qū)兩端增設(shè)臨時(shí)車擋，鋼構(gòu)件安裝及廠房改造→拆除下柱→安裝新吊車梁系統(tǒng)、軌道→拆除臨時(shí)車擋、天車通行打樁支護(hù)，分塊施工大型設(shè)備基礎(chǔ)及設(shè)備安裝施工等后續(xù)工作。

認(rèn)真復(fù)核軌頂標(biāo)高、軌道中心、柱距、附加鋼柱兩側(cè)的原砼柱垂直度、人孔寬度和相對(duì)高度。根據(jù)復(fù)核的相關(guān)標(biāo)高、平面尺寸，確定附加鋼柱基礎(chǔ)的準(zhǔn)確位置、標(biāo)高、附加鋼柱長(zhǎng)度尺寸及牛腿位置、吊車梁長(zhǎng)度、托柱桁架長(zhǎng)度及高度尺寸。附加鋼柱基礎(chǔ)既要和原柱基礎(chǔ)連接成一整體又要和設(shè)備基礎(chǔ)筏板連接成整體，所以認(rèn)真做好原基礎(chǔ)上植筋工作和側(cè)模支設(shè)加固工作，為打樁、筏板施工等后續(xù)工作創(chuàng)造良好條件。根據(jù)復(fù)核的標(biāo)高和平面尺寸，安裝附加鋼柱螺栓，且應(yīng)注意調(diào)整平面尺寸。附加鋼柱應(yīng)根據(jù)原吊車梁高度和場(chǎng)地條件分節(jié)制作，分節(jié)的位置和節(jié)點(diǎn)形式與業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理商定。上柱安裝采用汽車起重機(jī)與手動(dòng)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(qiáng)無(wú)收縮灌漿料將縫隙灌滿以使鋼板與砼柱結(jié)合成一體。為保證上部結(jié)構(gòu)和設(shè)施不受抽柱的影響，托梁桁架的撓度需控制在L/600范圍內(nèi)，優(yōu)于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003規(guī)定允許撓度控制在L/400范圍內(nèi)。為此，需對(duì)托梁桁架撓度進(jìn)行驗(yàn)算。在施工過(guò)程中對(duì)桁架承載力和撓度進(jìn)行了驗(yàn)算。實(shí)踐證明，在截面高度尺寸受到限制的情況下， 通過(guò)適當(dāng)加厚節(jié)點(diǎn)板、適當(dāng)改變焊縫形式、適當(dāng)增大個(gè)別桿件規(guī)格尺寸，能夠使桁架桿件的綜合應(yīng)力比控制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，使桁架剛度增大，有效降低撓度。撓度驗(yàn)算公式：

式中：?：截面曲率；L：計(jì)算構(gòu)件跨度；M：計(jì)算撓度處彎矩

托梁桁架分片分節(jié)制安，每節(jié)6m，安裝時(shí)以人孔為中心，每節(jié)向兩側(cè)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(zhǎng)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(shí)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(jié)點(diǎn)板，逐級(jí)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(shè)置桁架撓度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并做好詳細(xì)記錄。同步千斤頂加荷完畢，桁架撓度監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)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(dòng)，影響整體結(jié)合，采用靜力切割法，用金剛石繩鋸切割。自將拆除柱腳搭設(shè)操作平臺(tái)腳手架，在合適標(biāo)高鋪設(shè)架板，用吊車將金剛石繩鋸安放到操作平臺(tái)上，彈出墨線，標(biāo)注切割段位置，調(diào)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(tái)上，然后用吊車卸下。切取200mm等砼段后，同步千斤頂逐級(jí)卸荷，逐級(jí)監(jiān)測(cè)托梁桁架撓度。同步千斤頂卸荷至0時(shí)，測(cè)得托梁桁架撓度為10mm〈30mm設(shè)計(jì)要求的最大撓度值。經(jīng)24h監(jiān)測(cè)，撓度值無(wú)變化。此時(shí)屋面荷全面?zhèn)鬟f到托梁桁架上，且處于安全狀態(tài)。拆除需抽掉砼下柱。下柱用汽車起重機(jī)分節(jié)卸下，運(yùn)離現(xiàn)場(chǎng)。安裝新吊車梁系統(tǒng)。新吊車梁長(zhǎng)18m，重量較大，場(chǎng)地十分狹窄，不得影響生產(chǎn)，所以其運(yùn)輸、安裝十分困難。與生產(chǎn)緊密配合，用火車平板運(yùn)入；應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行模擬安裝，合理選用吊車并及時(shí)支設(shè)在既定位置。大型設(shè)備基礎(chǔ)土方開挖及砼施工均分塊實(shí)施，用未開挖的土方和已澆筑部分的砼設(shè)備基礎(chǔ)作為支撐，防止新做柱基礎(chǔ)受力滑移，影響結(jié)構(gòu)安全。

5、主要機(jī)具設(shè)備（略）

6、質(zhì)量控制

6.1 施工遵循的主要規(guī)范及規(guī)定

6.1.1 《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-2001

6.1.2 《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》JGJ81-2002

6.1.3 《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-2002

6.1.4 《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》CECS25：90

6.2 質(zhì)量管理，成立由質(zhì)量工程師、質(zhì)檢員、操作班長(zhǎng)、組成的質(zhì)量檢測(cè)小組，由質(zhì)量工程師負(fù)責(zé)建立質(zhì)量安全保證體系和施工目標(biāo)工作流程圖，定期對(duì)工人進(jìn)行教育培訓(xùn)，增強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)，提高技術(shù)水平，特殊工種均持證上崗.嚴(yán)格檢驗(yàn)各工序，尤其是隱蔽工程，必須會(huì)同監(jiān)理工程師嚴(yán)格檢查，每道工序均需簽字驗(yàn)收后方可進(jìn)行下道工序施工。

6.3 主要質(zhì)量控制點(diǎn)（如表6.3）

表6.3主要質(zhì)量控制點(diǎn)

6.4 桁架安裝完后，對(duì)其焊縫形式、焊縫高度、連接方式等進(jìn)行認(rèn)真檢查，經(jīng)監(jiān)理、設(shè)計(jì)、業(yè)主確認(rèn)合格后，方可切割砼柱。

7、安全控制措施及環(huán)保措施（略）

8、效益分析

在原車間內(nèi)進(jìn)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(xiàn)有的起重設(shè)備、配電設(shè)備、工藝介質(zhì)管道、運(yùn)輸設(shè)施，無(wú)需新建廠房和拆除原廠房，無(wú)需頂升屋面系統(tǒng)保留上柱，無(wú)需進(jìn)行原柱和屋蓋系統(tǒng)加固，具有可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。即節(jié)約了設(shè)備制造周期，節(jié)約了土地資源，又大量縮短了建設(shè)周期，有利于能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)，且無(wú)需頂升屋蓋，不必對(duì)屋蓋系統(tǒng)進(jìn)行加固，施工更加安全可靠。