連鑄機(jī)澆筑鋼平臺(tái)液壓同步提升施工技術(shù)

梁 超

(中國(guó)十九冶武漢分公司, 湖北武漢 430080)

本工程為在現(xiàn)狀連鑄機(jī)生產(chǎn)線停產(chǎn)檢修期內(nèi)進(jìn)行改造施工：屬于在受限空間內(nèi)作業(yè)、工期緊、常規(guī)的方法，是將連鑄機(jī)澆筑鋼平臺(tái)解體拆除后重新升高2 m恢復(fù)安裝，工作量大，施工難度極大。因此，只有研究和應(yīng)用科學(xué)合理的施工技術(shù)，充分克服受限空間，對(duì)周邊的影響最小，既節(jié)約投資，又能快速改造施工，縮短工期和確保安全為目的，同時(shí)推進(jìn)節(jié)能、環(huán)保、工藝技術(shù)的改造提升。

1 工程概況

2016年2月 ，我單位承接了“武鋼股份煉鋼總廠三分廠2#連鑄機(jī)改造工程”，主要施工內(nèi)容為：將現(xiàn)狀連鑄機(jī)標(biāo)高11.300 m澆筑鋼平臺(tái)整體改造提高2 m至標(biāo)高13.300 m，澆筑鋼平臺(tái)上的所有結(jié)構(gòu)和設(shè)備等全部提升2 m。原設(shè)計(jì)方案圖要求為：將澆筑鋼平臺(tái)及以上結(jié)構(gòu)和設(shè)備等全部拆除后，重新施工安裝；澆筑鋼平臺(tái)改造工期為3個(gè)月；澆筑鋼平臺(tái)：長(zhǎng)50m×寬46m=1560m2，重量約910 t。

2 原有施工技術(shù)的難點(diǎn)

在空間及平面均受限制的空間內(nèi)作業(yè)，鋼結(jié)構(gòu)拆除、安裝高度較高，結(jié)構(gòu)自重較大，且分解較多，設(shè)備及其他結(jié)構(gòu)拆除量大。若采用分解高空安裝方案，則高空組裝、焊接工作量巨大，存在較大的質(zhì)量、安全風(fēng)險(xiǎn)，吊車(chē)選型較大，且工期較長(zhǎng)，施工難度較大，施工成本極高，不利于本工程的總體實(shí)施。

3 液壓同步提升施工技術(shù)

由于常規(guī)的施工技術(shù)有上述難點(diǎn)，不利于本工程的總體實(shí)施。經(jīng)過(guò)多次技術(shù)探討與研究，最終形成將“連鑄機(jī)澆筑鋼平臺(tái)”按“超大型構(gòu)件”、在“受限空間”內(nèi)采取“受限空間超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)”，進(jìn)行整體提升。

3.1 液壓同步提升主要設(shè)備

TJJ-1400型液壓提升器、TJV-30及TJV-60型液壓泵源系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)同步控制及傳感檢測(cè)系統(tǒng)。

3.2 提升方案簡(jiǎn)述

為了完成整體提升安裝，需充分考慮提升過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，確保整體提升過(guò)程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和施工安全性，因此，我們將主要從以下幾個(gè)方面來(lái)著重考慮。

3.2.1 提升吊點(diǎn)的設(shè)置

合理確定提升吊點(diǎn)的數(shù)量和位置，是提升施工中重要的工序，它直接關(guān)系到提升階段結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、提升過(guò)程中的變形控制以及施工安全性。

整體分析施工工況，驗(yàn)算立柱結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形是否滿足施工工況要求，得出各吊點(diǎn)的提升反力值和被提升鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)提升應(yīng)力等的數(shù)據(jù)。根據(jù)上述數(shù)據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)提升上、下吊點(diǎn)等，并配置相應(yīng)的提升設(shè)備，編制提升專(zhuān)項(xiàng)方案。

3.2.2 提升過(guò)程的控制及監(jiān)測(cè)

提升過(guò)程的控制及監(jiān)測(cè)有利于觀測(cè)提升過(guò)程中的鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)變形及結(jié)構(gòu)受力情況，以確定提升過(guò)程中的各項(xiàng)指標(biāo)，確保提升過(guò)程中的整體同步性。

3.3 液壓提升系統(tǒng)

3.3.1 主要技術(shù)

3.3.1.1 液壓同步提升

“液壓同步提升技術(shù)”采用穿芯式結(jié)構(gòu)液壓提升器作為提升機(jī)具，以柔性鋼絞線作為提升承重索具。有著安全、可靠、承重件自身重量輕、運(yùn)輸安裝方便、中間不必鑲接等一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。液壓提升器兩端的楔型錨具具有單向自鎖作用。當(dāng)錨具工作(緊)時(shí)，會(huì)自動(dòng)鎖緊鋼絞線；錨具不工作(松)時(shí)，放開(kāi)鋼絞線，鋼絞線可上下活動(dòng)。液壓提升過(guò)程見(jiàn)如下框所示，一個(gè)流程為液壓提升器一個(gè)行程。當(dāng)液壓提升器周期重復(fù)動(dòng)作時(shí)，被提升重物則一步步向前移動(dòng)。

其工藝流程：

上錨緊、夾緊鋼絞線 → 提升器提升重物→下錨緊、夾緊鋼絞線 →主油缸微縮、上錨片脫開(kāi) →上錨缸上升、上錨全松 →主油缸縮回原位

3.3.1.2 計(jì)算機(jī)同步控制

液壓同步提升施工技術(shù)采用行程及位移傳感監(jiān)測(cè)和計(jì)算機(jī)控制，通過(guò)數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，可全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作、負(fù)載均衡、姿態(tài)矯正、應(yīng)力控制、操作閉鎖、過(guò)程顯示和故障報(bào)警等多種功能。操作人員可在中央控制室通過(guò)液壓同步計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)人機(jī)界面進(jìn)行液壓提升過(guò)程及相關(guān)數(shù)據(jù)的觀察和(或)控制指令的發(fā)布。

3.3.2 主要設(shè)備

(1)液壓提升器：液壓提升器是穿芯式千斤頂結(jié)構(gòu)。

(2)液壓泵源系統(tǒng)：為提升器提供液壓動(dòng)力。

(3)同步控制系統(tǒng)：液壓同步提升施工技術(shù)采用行程及位移傳感監(jiān)測(cè)和計(jì)算機(jī)控制，通過(guò)數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，可全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作、負(fù)載均衡、姿態(tài)矯正、應(yīng)力控制、操作閉鎖、過(guò)程顯示和故障報(bào)警等多種功能。同步控制系統(tǒng)由動(dòng)力控制系統(tǒng)、功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等組成。

3.3.3 技術(shù)特點(diǎn)

通過(guò)提升設(shè)備擴(kuò)展組合，提升重量、跨度、面積不受限制；采用柔性索具承重，只要有合理的吊點(diǎn)，提升高度不受限制；液壓提升器錨具具有逆向運(yùn)動(dòng)自鎖性，使提升過(guò)程十分安全，并且構(gòu)件可以在提升過(guò)程中的任意位置長(zhǎng)期可靠鎖定；液壓提升器通過(guò)液壓回路驅(qū)動(dòng)，動(dòng)作過(guò)程中加速度極小，對(duì)被提升構(gòu)件及提升框架結(jié)構(gòu)幾乎無(wú)附加動(dòng)荷載；液壓提升設(shè)備體積小、自重輕、承載能力大，特別適宜于在狹小空間或室內(nèi)進(jìn)行大噸位構(gòu)件牽引安裝；設(shè)備自動(dòng)化程度高、操作方便、安全性好、可靠性高、使用面廣、通用性強(qiáng)。

3.4 液壓提升措施和方法

3.4.1 提升吊點(diǎn)布置

采用液壓提升進(jìn)行安裝，應(yīng)分別設(shè)置提升上、下吊點(diǎn)，用以分別放置提升器及地錨。本案中鋼平臺(tái)提升高度為2 m。在原結(jié)構(gòu)梁頂標(biāo)高基礎(chǔ)上加高4.2 m，設(shè)置提升平臺(tái)(提升牛腿)放置液壓提升器作為提升上吊點(diǎn)；在鋼平臺(tái)(被提升結(jié)構(gòu))對(duì)應(yīng)位置焊接下吊具并放置地錨作為下吊點(diǎn)。上、下吊點(diǎn)間通過(guò)鋼絞線連接，利用整體同步液壓提升技術(shù)將結(jié)構(gòu)提升。現(xiàn)場(chǎng)提升吊點(diǎn)焊接安裝時(shí)，應(yīng)注意先定位安裝下吊點(diǎn)，再確定上吊點(diǎn)提升支架的下料及安裝。確保提升過(guò)程中，鋼平臺(tái)通道暢通和上、下吊點(diǎn)垂直度。

本工程提升采用19臺(tái)TJJ-1400型提升器, 吊點(diǎn)開(kāi)孔直徑180 mm。根據(jù)被提升結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果，共設(shè)計(jì)19個(gè)吊點(diǎn)，設(shè)置提升區(qū)域吊點(diǎn)平面布置見(jiàn)圖1，提升吊點(diǎn)反力標(biāo)準(zhǔn)值及設(shè)備配置見(jiàn)表1。

圖1 提升區(qū)域吊點(diǎn)平面布置

吊點(diǎn)編號(hào)吊點(diǎn)反力/kN鋼絞線數(shù)/根鋼絞線安全系數(shù)吊點(diǎn)編號(hào)吊點(diǎn)反力/kN鋼絞線數(shù)/根鋼絞線安全系數(shù)吊點(diǎn)1226.233.45吊點(diǎn)11154.235.06吊點(diǎn)2400.363.90吊點(diǎn)12585.583.55吊點(diǎn)393.938.30吊點(diǎn)13276.265.65吊點(diǎn)4175.534.44吊點(diǎn)14480.363.25吊點(diǎn)5607.683.42吊點(diǎn)151044.9122.99吊點(diǎn)6980.4123.18吊點(diǎn)161059.2122.95吊點(diǎn)7714.982.91吊點(diǎn)17325.764.79吊點(diǎn)8534.562.92吊點(diǎn)18215.633.62吊點(diǎn)9619.383.36吊點(diǎn)19173.134.51吊點(diǎn)10448.163.48共計(jì)9115.3122

3.4.2 提升上吊點(diǎn)

采用液壓同步提升設(shè)備提升，需要設(shè)置專(zhuān)用提升平臺(tái)，即提升上吊點(diǎn)，提升上吊點(diǎn)布置液壓提升器，提升器通過(guò)提升專(zhuān)用鋼絞線與鋼平臺(tái)對(duì)應(yīng)下吊點(diǎn)地錨相連接。本工程中，提升上吊點(diǎn)為原結(jié)構(gòu)柱加高焊接支架。共分七種形式(表2)。

表2 上吊點(diǎn)焊接支架形式

3.4.3 提升下吊點(diǎn)

我國(guó)城市商業(yè)銀行在發(fā)展的過(guò)程中，通過(guò)運(yùn)用不同的競(jìng)爭(zhēng)策略，從經(jīng)營(yíng)和產(chǎn)品的方法、手段、種類(lèi)等多方面參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，將許多資源投入到關(guān)注競(jìng)爭(zhēng)多收的一舉一動(dòng)上，卻忽視了自身的目標(biāo)市場(chǎng)定位，未能作出合乎時(shí)宜的自身目標(biāo)市場(chǎng)定位，同時(shí)，市場(chǎng)細(xì)分也不夠合理，忽略了客戶導(dǎo)向的因素，從而被動(dòng)地跟隨著競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。近年來(lái)，城市商業(yè)銀行頻頻采取應(yīng)急性競(jìng)爭(zhēng)應(yīng)對(duì)策略，在自身的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)戰(zhàn)略和策略上又存在明顯不足。

在整體提升過(guò)程中主要承受自重產(chǎn)生的垂直荷載。提升下吊點(diǎn)的設(shè)置以盡量不改變結(jié)構(gòu)原有受力體系為原則。根據(jù)提升上吊點(diǎn)的設(shè)置，提升下吊點(diǎn)對(duì)應(yīng)于上吊點(diǎn)而設(shè)置，提升下吊點(diǎn)內(nèi)安裝提升專(zhuān)用地錨，提升地錨通過(guò)鋼絞線與提升上吊點(diǎn)內(nèi)的提升器連接(僅吊點(diǎn)8采用扁擔(dān)梁形式提升)。 下吊點(diǎn)設(shè)置在被提升構(gòu)件上，采用直接在鋼平臺(tái)上焊接吊具的方式。

3.5 被提升結(jié)構(gòu)與提升措施計(jì)算:本文略。3.6 主要設(shè)備選取

液壓提升系統(tǒng)主要由液壓提升器、泵源系統(tǒng)、傳感檢測(cè)及計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)組成。

3.6.1 液壓提升器

提升器的配置主要考慮吊點(diǎn)提升力。根據(jù)提升過(guò)程的吊點(diǎn)反力，考慮選用TJJ-1400型液壓提升，單臺(tái)額定提升能力為1 400 kN，本工程中共計(jì)配置19臺(tái)。

3.6.2泵源系統(tǒng)

3.6.3 控制系統(tǒng)

依據(jù)提升器及泵源系統(tǒng)，配置一套YT1型計(jì)算機(jī)同步控制及傳感檢查系統(tǒng)。

3.6.4 承重鋼絞線

鋼絞線作為柔性承重索具，采用高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線。

根據(jù)液壓設(shè)備配置，提升過(guò)程中，選取φ15.2 mm，破斷力為26 t的鋼絞線，每根長(zhǎng)約8 m，共計(jì)約0.9 t。

3.7 提升前的準(zhǔn)備及檢查工作

液壓提升器安裝、導(dǎo)向架制作及安裝、專(zhuān)用底錨的安裝、鋼絞線的安裝、液壓管路的安裝、控制及動(dòng)力線的連接、設(shè)備的檢查調(diào)試。

3.8 正式提升

為了確保連鑄機(jī)澆筑鋼平臺(tái)提升單元及主體結(jié)構(gòu)提升過(guò)程的平穩(wěn)、安全，根據(jù)鋼平臺(tái)的特性，擬采用“吊點(diǎn)油壓均衡，結(jié)構(gòu)姿態(tài)調(diào)整，位移同步控制，分級(jí)卸載就位”的同步提升和卸載落位控制策略。

4 經(jīng)濟(jì)、工期指標(biāo)分析比較

“連鑄機(jī)澆筑鋼平臺(tái)液壓同步提升施工技術(shù)”費(fèi)用、工期，約為原技術(shù)“解體拆除后重新升高恢復(fù)安裝的施工技術(shù)”費(fèi)用、工期的1/3。

本工程通過(guò)“連鑄機(jī)澆筑鋼平臺(tái)液壓同步提升施工技術(shù)研究”的實(shí)施應(yīng)用，是對(duì)常規(guī)的“解體拆除后重新升高恢復(fù)施工技術(shù)”的重大突破!具有簡(jiǎn)易、快速、安全、新穎性的施工特點(diǎn)，更節(jié)省了澆筑鋼平臺(tái)上所有設(shè)備及結(jié)構(gòu)物的拆除恢復(fù)的巨大工作量。施工工藝更加科學(xué)合理，節(jié)省了大量的費(fèi)用，保證了工程的施工質(zhì)量、安全、進(jìn)度、節(jié)能、環(huán)保。經(jīng)濟(jì)效益、工期效應(yīng)、社會(huì)效益顯著。