水泥廠窯尾鋼框架及設(shè)備吊裝和安裝施工措施探討Discussion of Hoisting and Installation Measurement of Preheater Tower Steel Frame and Equipment

占奇

水泥廠窯尾鋼框架及設(shè)備吊裝和安裝施工措施探討
Discussion of Hoisting and Installation Measurement of Preheater Tower Steel Frame and Equipment

占奇

水泥熟料生產(chǎn)線窯尾系統(tǒng)因其結(jié)構(gòu)高度高、鋼結(jié)構(gòu)及設(shè)備安裝量大、施工周期長(zhǎng)等特點(diǎn)一直以來(lái)都是水泥熟料線建設(shè)過(guò)程中的重難點(diǎn)，其吊裝和安裝施工期間安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高，極易發(fā)生高處墜落、物體打擊等安全事故。本文在行業(yè)各單位在窯尾系統(tǒng)安裝過(guò)程中采取的相關(guān)施工措施的基礎(chǔ)上，探討一個(gè)相對(duì)容易實(shí)施、安全可靠的窯尾鋼結(jié)構(gòu)框架及設(shè)備吊裝和安裝施工措施。

窯尾；鋼結(jié)構(gòu)框架；設(shè)備；吊裝和安裝

1　前言

水泥熟料生產(chǎn)線窯尾系統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)框架及設(shè)備安裝在整個(gè)生產(chǎn)線安裝施工過(guò)程中，屬于施工周期最長(zhǎng)、作業(yè)高度最高、安裝量最大的部位，同時(shí)也屬于安全事故易發(fā)、頻發(fā)的部位，安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高，其作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)主要存在于設(shè)備和材料的吊裝和安裝過(guò)程中，因此如何做到在保證質(zhì)量和安全的前提下，快速高效地完成窯尾框架施工一直是行業(yè)各單位關(guān)心的問(wèn)題，本文以新型干法預(yù)分解窯5 000t/d水泥生產(chǎn)線為例，探討在窯尾鋼結(jié)構(gòu)框架及設(shè)備吊裝和安裝過(guò)程中的施工措施。

2　 5 000t/d熟料線窯尾系統(tǒng)安裝工程內(nèi)容和作業(yè)量

本文以印尼泛亞集團(tuán)5 000t/d新型干法熟料水泥生產(chǎn)線為例說(shuō)明窯尾系統(tǒng)安裝工程內(nèi)容和作業(yè)量。本生產(chǎn)線熟料燒成窯尾結(jié)構(gòu)工程由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)組成，標(biāo)高9.722m以下為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，標(biāo)高9.722m以上為鋼結(jié)構(gòu)。

窯尾鋼結(jié)構(gòu)塔架共六層，頂層高90.522m，主要構(gòu)件由鋼立柱、鋼梁、立面斜支撐、梁面上的花紋鋪板、操作平臺(tái)、鋼梯、欄桿等構(gòu)件組成。其中鋼框架重量約900t，附屬鋼結(jié)構(gòu)重量約500t，總重量約為1 400t。

預(yù)熱器分解爐系統(tǒng)由五級(jí)旋風(fēng)筒、分解爐、喂料室、上升管道、各級(jí)下料管等組成。預(yù)熱器為雙系列五級(jí)預(yù)熱旋風(fēng)筒及進(jìn)風(fēng)管，從上至下以4-2-2-2-2分布，物料與氣流在其中進(jìn)行充分的熱交換。預(yù)熱器分解爐系統(tǒng)總重量約為600t。

預(yù)熱器耐火磚用量約900t，澆注料用量約1 100t，總重量約2 000t（不含耙釘重量）。

3　窯尾框架的吊裝和安裝施工措施

（1）起重吊裝設(shè)備

窯尾系統(tǒng)安裝工程最重要的起重吊裝設(shè)備為自升式塔式起重機(jī)（塔吊），施工單位在選擇塔吊的時(shí)候應(yīng)與設(shè)計(jì)部門(mén)和制作廠家聯(lián)系，確定單件設(shè)備最大重量，選擇適宜的塔吊。對(duì)單件尺寸大、重量大的設(shè)備，在制作時(shí)，結(jié)合塔吊的最大吊裝能力將各部件分割、組對(duì)成重量合適的吊裝單體，如預(yù)熱器分解爐。分割時(shí)既要保證吊裝設(shè)備的吊裝能力，又要減少吊裝單體的數(shù)量。

塔吊設(shè)立時(shí)應(yīng)根據(jù)塔吊的利用率、構(gòu)件堆放和組裝場(chǎng)地位置、最大件重量距塔吊的距離等條件來(lái)確定具體位置。塔式起重機(jī)的安裝拆卸、使用管理應(yīng)嚴(yán)格遵守《建筑施工塔式起重機(jī)安裝、使用、拆卸安全技術(shù)規(guī)程》（JGJ196）規(guī)定，操作時(shí)應(yīng)遵守《建筑施工起重吊裝安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ276）規(guī)定。

（2）鋼立柱吊裝和安裝施工措施

第一層鋼立柱開(kāi)始吊裝前，該層作業(yè)面應(yīng)設(shè)置臨邊圍護(hù)，采取在鋼柱腳上張拉鋼絲繩的措施，供作業(yè)人員系掛安全帶，以保證人員臨邊作業(yè)安全。

鋼立柱吊裝時(shí)，在立柱管內(nèi)壁焊接兩吊耳，使得吊裝時(shí)柱子保持垂立。吊裝前提前將支撐調(diào)節(jié)桿掛在柱子上，以免作業(yè)人員在柱子就位后攀爬柱子安裝支撐調(diào)節(jié)桿。同時(shí)為避免人員爬上柱端去摘吊鉤鋼絲繩，應(yīng)選用自動(dòng)脫落式吊鉤裝置。

為調(diào)整鋼柱垂直度，制作臨時(shí)調(diào)整螺桿，吊裝前將調(diào)整螺桿一端安放在柱子上，以免影響吊裝。當(dāng)鋼立柱就位后，對(duì)鋼立柱進(jìn)行臨時(shí)固定，并安裝好支撐調(diào)節(jié)桿，在鋼立柱初步校正垂直度后固定。接著以同樣的方法吊裝和安裝下一根鋼柱，直至鋼立柱安裝完畢。

（3）鋼梁吊裝和安裝施工措施

鋼梁吊裝前應(yīng)在鋼柱柱頭端張拉≮φ12mm的鋼絲繩作為安全繩，供作業(yè)人員系掛安全帶和作為在鋼梁上行走時(shí)的臨時(shí)扶手。安全繩繩頭部分用卡扣固定，每個(gè)繩頭兩個(gè)卡扣。張拉鋼絲繩時(shí)人員可乘吊籃作業(yè)，保證每條軸線柱頭之間有鋼絲繩連接，為方便鋼梁吊裝和作業(yè)人員行走，鋼絲繩應(yīng)固定在柱子側(cè)面。

本項(xiàng)目鋼梁與柱子連接全部為焊接，鋼梁安裝順序?yàn)橄热α?、再承重梁等。鋼梁吊裝時(shí)用兩根鋼絲繩綁扎牢固，使鋼梁水平、穩(wěn)定，便于鋼梁一次就位。為方便鋼梁安裝，設(shè)計(jì)加工時(shí)要求在柱端牛腿下翼緣板焊接一塊鋼托板，鋼梁吊裝時(shí)直接放在托板上，鋼梁就位時(shí)一端先用螺栓通過(guò)安裝孔將梁與牛腿連接，另一端將梁腹板連接板與柱牛腿進(jìn)行臨時(shí)焊接，使得鋼梁連接穩(wěn)固。

作業(yè)人員在安裝鋼梁時(shí)，安全帶一定要系掛在安全繩上。圈梁安裝完畢后，進(jìn)行主梁吊裝和安裝，完成后開(kāi)始框架整體校正，校正時(shí)通過(guò)支撐桿和調(diào)整螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)，待各控制尺寸滿足設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行圈梁、主梁正式連接。圈梁、主梁焊接完畢后安裝鋼柱斜支撐，接著開(kāi)始安裝設(shè)備承重梁、平臺(tái)梁、水平支撐、花紋鋪板等。

（4）附屬鋼結(jié)構(gòu)吊裝安裝措施

附屬鋼結(jié)構(gòu)包括框架內(nèi)樓梯、設(shè)備平臺(tái)、欄桿扶手、臨邊防護(hù)等。在框架平臺(tái)花紋板鋪設(shè)后應(yīng)隨層安裝臨邊防護(hù)欄桿。設(shè)備平臺(tái)和樓梯、欄桿扶手的安裝隨該層設(shè)備的安裝同步施工，欄桿的踢腳板也應(yīng)一并裝上以保證下面作業(yè)平面的人員安全。

（5）安全施工措施

在第一層框架安裝完畢后，鋼框架平面四周設(shè)置水平安全防護(hù)，防止高空落物，保護(hù)下方人員和設(shè)備。第一層水平安全防護(hù)使用竹笆平鋪，從第二層開(kāi)始逐層使用安全平網(wǎng)，安全平網(wǎng)用鋼絲繩張拉，水平安全防護(hù)支撐使用槽鋼或鋼管，每三米設(shè)置一道，支撐與框架鋼平臺(tái)用管卡焊接固定。

現(xiàn)場(chǎng)自制的鋼爬梯、吊籃、吊籠在使用前應(yīng)進(jìn)行檢查、測(cè)量、計(jì)算，必要時(shí)進(jìn)行承重荷載試驗(yàn)，不符合要求的一律不得投入使用；在使用時(shí)，鋼爬梯、吊籃的臨時(shí)掛靠位置要確保其穩(wěn)定性、牢固性、可靠性。

窯尾鋼結(jié)構(gòu)框架每層平臺(tái)的高度基本超過(guò)10m，人員使用鋼爬梯攀爬到作業(yè)面，鋼爬梯要采取防滑和人員防墜措施。

高處作業(yè)時(shí)應(yīng)遵守《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ80）相關(guān)規(guī)定。

4　窯尾設(shè)備的吊裝和安裝施工措施

窯尾設(shè)備主要由分解爐、旋風(fēng)筒、上升管道、下料管等構(gòu)成，設(shè)備吊裝和安裝全部為高處作業(yè)。窯尾設(shè)備采取自下而上的安裝方式，設(shè)備穿插在框架安裝的工序中進(jìn)行，預(yù)熱器的一些散件、孔蓋等可以列為收尾項(xiàng)目，待主體安裝完成后安裝。

首先將各設(shè)備進(jìn)行清點(diǎn)編號(hào)，根據(jù)塔吊的起重能力在地面進(jìn)行預(yù)組裝，對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸相同而材質(zhì)不同的零部件，應(yīng)查對(duì)其帶有的特殊材質(zhì)標(biāo)記，按總圖上的要求分別確定其位置。各樓層內(nèi)的設(shè)備吊裝和安裝順序應(yīng)遵循自下而上、由里到外、由大到小的原則。

預(yù)熱器自下而上吊裝和安裝時(shí)各層工序基本相同，除C1旋風(fēng)筒外，其他旋風(fēng)筒內(nèi)筒均采用了分片式結(jié)構(gòu)，下面以C2筒為例說(shuō)明旋風(fēng)筒吊裝和安裝施工措施：

（1）C2旋風(fēng)筒設(shè)備吊裝和安裝

根據(jù)塔吊起重能力，將C2筒分為下錐體、筒體和頂蓋三部分進(jìn)行吊裝，在第五層框架承重梁安裝完畢后，開(kāi)始吊裝C2筒下錐體。工藝設(shè)計(jì)時(shí)在旋風(fēng)筒下錐體與下料管連接處設(shè)計(jì)有操作平臺(tái)，為確保吊裝安全，在吊裝旋風(fēng)筒下錐體前安裝好操作平臺(tái)，操作平臺(tái)預(yù)留孔洞位置經(jīng)過(guò)校核。C2筒下錐體吊裝后根據(jù)已劃好的設(shè)備底座中心線和角度進(jìn)行找正。找正后底座下部墊入鋼板，鋼板只允許與土建鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接，不得去設(shè)備底座焊接。

下錐體完成吊裝和安裝后，即可開(kāi)始筒體吊裝和安裝，最后是頂蓋安裝。C2旋風(fēng)筒出口管道如果組裝有底座則待上層鋼平臺(tái)完成后開(kāi)始吊裝。

（2）臨時(shí)工作平臺(tái)

吊裝筒體和頂蓋時(shí)在空中進(jìn)行設(shè)備組對(duì)和校正，需要搭設(shè)臨時(shí)工作平臺(tái)，臨時(shí)工作平臺(tái)設(shè)置在組對(duì)連接位置的下部分設(shè)備上。組對(duì)頂蓋時(shí)，臨時(shí)工作平臺(tái)應(yīng)設(shè)置在下面筒體上，保證人員站立位置低于工作面組對(duì)位置。

臨時(shí)工作平臺(tái)用14號(hào)槽鋼作為支撐焊接在筒壁上并焊接牢固，支撐間距≤1m。支撐上鋪設(shè)腳手板并綁扎牢固，腳手板不得選用已腐蝕木板。在鋼支撐外端焊接1.2m高鋼管，并用鋼絲繩穿連，作為臨時(shí)工作平臺(tái)的扶手。人員在臨時(shí)工作平臺(tái)上作業(yè)時(shí)應(yīng)系掛好安全帶，安全帶應(yīng)高掛低用，筒壁上應(yīng)設(shè)置安全帶系掛的地方。旋風(fēng)筒進(jìn)行內(nèi)外組對(duì)時(shí)，內(nèi)外鋼支撐應(yīng)錯(cuò)位設(shè)置，防止焊穿旋風(fēng)筒壁板。

拆除臨時(shí)工作平臺(tái)時(shí)，應(yīng)將每個(gè)部件用繩索綁牢，防止高空落物傷人。在旋風(fēng)筒進(jìn)行組對(duì)焊接時(shí)，錐體下料洞口應(yīng)進(jìn)行封閉，防止物體從洞口墜落。

5　設(shè)備內(nèi)耐火材料的吊裝和安裝施工措施

為了保護(hù)設(shè)備及降低能耗，預(yù)熱器及分解爐采用耐火材料和保溫材料進(jìn)行砌筑，即通常所說(shuō)的筑爐工程，筑爐工程施工的主要組成部分為焊接錨固件、粘貼硅鈣板、砌筑耐火磚、澆注料的施工。筑爐施工往往在窯尾框架及設(shè)備安裝后期即進(jìn)行，因存在交叉作業(yè)、大量材料吊裝和安裝、筒內(nèi)懸空作業(yè)、施工周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，筑爐施工一直是窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)施工中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。筑爐施工前必須制定安全可靠的吊裝和安裝施工措施。

（1）腳手架的搭設(shè)

筑爐是在預(yù)熱器和分解爐筒倉(cāng)內(nèi)施工，需要在筒內(nèi)搭設(shè)滿堂腳手架。筑爐時(shí)按照框架結(jié)構(gòu)層高度逐層自下而上施工。工藝設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)在每層筒倉(cāng)底座處設(shè)置支撐管孔，腳手架平臺(tái)整個(gè)荷載需支撐在管孔上，筒壁不得直接承受施工荷載。

腳手架由專業(yè)架子工進(jìn)行搭設(shè)，安全性、可靠性滿足人員作業(yè)和材料堆放要求，作業(yè)面滿鋪腳手板并綁扎牢固，人員在腳手架上作業(yè)時(shí)應(yīng)遵守高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范要求。

每層施工完畢后可將腳手架周轉(zhuǎn)到上層繼續(xù)施工，自人員進(jìn)入筒倉(cāng)內(nèi)作業(yè)開(kāi)始，確定各下料口已封閉，防止人員滑落和物體從洞口墜落傷害到下層作業(yè)面人員。

（2）耐火材料的吊裝

窯尾系統(tǒng)耐火材料共計(jì)約2 000t，吊裝量非常大，在吊裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照起重吊裝安全技術(shù)規(guī)范操作。

耐火材料應(yīng)放在吊籠里進(jìn)行吊裝，不得使用原有出廠包裝底座直接堆放吊裝，防止吊裝物在高空散落傷人。硅酸鈣板具有脆性，易損壞，吊裝必須小心輕放。

人員在平臺(tái)上接材料時(shí)，應(yīng)穿戴好安全帶，安全帶在平臺(tái)上系掛可靠，在將吊籠拉向平臺(tái)內(nèi)時(shí)，應(yīng)使用專門(mén)的工具，不得在無(wú)防護(hù)的情況下徒手拽拉貨物。

若因吊裝需要臨時(shí)將框架平臺(tái)防護(hù)欄桿打開(kāi)缺口，在吊裝完畢后應(yīng)及時(shí)將缺口進(jìn)行恢復(fù)。

吊裝耐火材料時(shí)，應(yīng)有專人指揮，設(shè)立警戒區(qū)域并設(shè)專人監(jiān)護(hù)。

（3）耐火材料的施工

耐火材料的施工按照錨固件焊接、硅鈣板粘貼、耐火磚砌筑、澆注料順序進(jìn)行，施工時(shí)應(yīng)注意：

施工前檢查需焊接的錨固件是否齊全、牢固，如有缺陷或不結(jié)實(shí)的，必須補(bǔ)焊。

因硅鈣板纖維對(duì)人體皮膚具有刺激性，在進(jìn)行硅鈣板切割時(shí)，人員應(yīng)穿好防護(hù)服。為防止硅鈣板脫落，硅鈣板粘貼作業(yè)可與砌磚同時(shí)進(jìn)行。

筑爐作業(yè)時(shí)筒倉(cāng)內(nèi)照明應(yīng)用36V安全電壓。焊接作業(yè)時(shí)應(yīng)檢查電源線，防止漏電，人員應(yīng)有絕緣保護(hù)措施。設(shè)備內(nèi)作業(yè)時(shí)要做到空氣流通、溫度適宜，用風(fēng)機(jī)加強(qiáng)空氣流通。

澆注前，錨固件上需涂刷瀝青。凡與澆注料接觸的硅鈣板應(yīng)作防水處理，即在硅鈣板表面涂一層防水劑。

為降低作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，各級(jí)下料管、排灰閥、膨脹節(jié)吊裝前應(yīng)預(yù)先打好耐火澆注料。預(yù)熱器彎管、風(fēng)管拐彎處、捅料孔及人孔門(mén)等部位均應(yīng)采用耐火澆注料。

施工完畢后，筑爐垃圾應(yīng)用吊袋或串筒運(yùn)到地面，不得進(jìn)行高空散吊或直接拋物。

6　結(jié)語(yǔ)

在采用干法預(yù)分解生產(chǎn)工藝的水泥廠中，窯尾框架及預(yù)熱器是全廠生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備。從全廠設(shè)備安裝角度出發(fā)，設(shè)備組對(duì)安裝、鋼結(jié)構(gòu)框架組對(duì)安裝和砌筑等多工種施工，會(huì)構(gòu)成立體交叉作業(yè)，形成施工作業(yè)面窄小、立體作業(yè)層多、工種交錯(cuò)、施工工期長(zhǎng)等水泥行業(yè)安裝施工的獨(dú)自特點(diǎn)。確保窯尾框架及預(yù)熱器的安裝周期、質(zhì)量和安全是全廠設(shè)備安裝的重點(diǎn)，只有制定正確的施工方案，落實(shí)安全吊裝和安裝施工措施，才能為窯尾框架及預(yù)熱器的優(yōu)質(zhì)安裝提供保證。

［1］JGJ03-90，水泥機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［2］JGJ196-2010，建筑施工塔式起重機(jī)安裝、使用、拆卸安全技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］JGJ276-2012，建筑施工起重吊裝安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］JGJ80-91，建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范［S］.

TQ172.622.29

A

1001-6171（2015）05-0045-03

通訊地址：合肥水泥研究設(shè)計(jì)院，安徽合肥230051；2015-01-28；編輯：趙蓮