一體化成套設(shè)備整體吊裝技術(shù)應(yīng)用

陶 然

[上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092]

0 引言

盤片式污泥干化機作為污泥干化焚燒處理工藝的核心設(shè)備，在污泥處置工程中的應(yīng)用逐漸開始推廣。根據(jù)污泥干化焚燒工藝及設(shè)備制造商安裝要求，干化機作為成套設(shè)備，需整體吊裝。本文將著重從吊裝工藝流程、吊裝安全驗算及吊裝安全技術(shù)控制進行闡述穿窗吊裝及水平運輸施工方法，為類似的成套設(shè)備吊裝就位提供參考。

1 工程概況

某地區(qū)污水廠污泥處理處置工程，設(shè)計污泥處理規(guī)模800 t/d（以含水率80%的脫水污泥計），設(shè)計兩條生產(chǎn)線，采用干化+焚燒工藝，主要建構(gòu)筑物是污泥干化焚燒車間。

污泥干化焚燒車間為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)為兩層，局部一層。按工藝分區(qū)設(shè)置為：污泥接收存儲區(qū)、污泥預(yù)干化區(qū)、污泥焚燒煙氣處理區(qū)，配套輔助用房等。污泥接收存儲區(qū)為一層，地上為卸料大廳，地下為儲泥池；污泥預(yù)干化區(qū)為二層，上層布置干化車間，下層為半干污泥泵房；污泥焚燒煙氣處理區(qū)為一層，主要布置焚燒爐、煙氣處理等設(shè)備。工藝設(shè)備主要有焚燒爐、干化機、空預(yù)器、余熱鍋爐、靜電除塵器、布袋除塵器、煙煙換熱器、濕式洗滌塔等。

根據(jù)工藝設(shè)計布置要求，空預(yù)器、余熱鍋爐、靜電除塵器、布袋除塵、煙煙換熱器、濕式洗滌塔布置在污泥焚燒煙氣處理區(qū)；干化機布置在污泥預(yù)干化區(qū)，二層平臺上。根據(jù)設(shè)備制造商安裝要求，空預(yù)器、余熱鍋爐、靜電除塵器、布袋除塵、濕式洗滌塔采用分段吊裝、拼裝；煙煙換熱器、干化機采用整體吊裝。設(shè)備本身及分段后自重及尺寸較大的設(shè)備主要有空預(yù)器、余熱鍋爐，整體吊裝自重及尺寸較大的設(shè)備是干化機。主要設(shè)備重量、尺寸參數(shù)見表1。

表1 主要設(shè)備重量、尺寸參數(shù)表

污泥焚燒煙氣處理區(qū)為一層，建筑空間較大，且屋面為鋼結(jié)構(gòu)屋面，設(shè)備可先安裝，后進行鋼結(jié)構(gòu)屋面施工?？疹A(yù)器、余熱鍋爐可用汽車吊直接進行分段吊裝。干化機安裝在污泥預(yù)干化區(qū)二層，可采用先安裝設(shè)備再進行土建結(jié)構(gòu)施工，或先進行土建結(jié)構(gòu)施工再進行安裝設(shè)備兩種方法。若采用先安裝設(shè)備，再進行土建結(jié)構(gòu)的施工方法，二層平臺增加8 臺干化機，3 360 kN 自重荷載，需重新計算二層平臺模板支撐體系及拆模時間，且影響上層結(jié)構(gòu)模板支撐體系的搭設(shè)。從工期及經(jīng)濟效益考慮，采用土建框架結(jié)構(gòu)施工完成后，再進行設(shè)備安裝的方法。由于土建結(jié)構(gòu)施工完畢，單臺汽車吊無法將干化機吊入車間內(nèi)，需采用主輔吊車配合進行穿窗吊，利用車間內(nèi)設(shè)置的鋼軌道及電動葫蘆將干化機拖進車間內(nèi)，再利用鋼軌道及搬運小坦克將設(shè)備轉(zhuǎn)運至設(shè)備基礎(chǔ)上。干化機主輔吊車、縱橫向鋼軌道、電動葫蘆布置、吊裝布置見圖1，主輔吊車吊裝詳見圖2、圖3。

圖1 設(shè)備吊裝布置圖（單位：mm）

圖2 主吊機吊裝立面圖

圖3 輔吊機吊裝立面圖

2 成套設(shè)備整體吊裝技術(shù)應(yīng)用[1-4]

2.1 吊裝設(shè)備工況分析

干化機尺寸長15 m，高、寬為2.5 m，自重42 t，8臺。干化機出場時，設(shè)備制造商在前后兩端分別設(shè)置了鞍座，供設(shè)備吊裝、安裝使用，鞍座中心距離7.5 m。

2.1.1 吊裝設(shè)備驗算

二層平臺高度8.5 m，設(shè)備基礎(chǔ)高0.5 m，設(shè)備安裝高度9 m。

鋼絲繩計算鋼絲繩與設(shè)備水平夾角60°計算，干化機采用四點吊，鋼絲繩長度15 m，吊鉤至吊物垂直高度13 m。

吊裝高度為結(jié)構(gòu)高度+安裝間隙+鋼絲繩高度=9+0.5+13=22.5 m。

2.1.2 主吊機驗算

吊機中心距墻9.0 m，回轉(zhuǎn)半徑:10 m，主吊機主臂長度: 24.6 m，300 t 汽車吊額定負荷：

51 t＞G＝K（G1+q）=1.1×（42+3）=49.5 t，滿足安全使用條件。

2.1.3 主吊機吊裝索具選擇

根據(jù)設(shè)備長度及吊耳位置選用四根L=15 m 鋼絲繩，鋼絲繩與水平面夾角為60°，四點吊三點驗算原則，單根鋼絲繩承受荷載為：

Gp=G1/ 3×1/sin β=49.5/3×1/sin 60°=19.05 t式中：Gp為單根鋼絲繩承受荷載；G1為設(shè)備吊裝重量；β 為鋼絲繩與水平面夾角。

本次吊裝選用6×37S+FC，抗拉強度為1 770 MPa系列鋼絲繩，安全系數(shù)為6。

主吊繩選用Ф46 鋼絲繩，其破斷拉力為1 240 kN。

許用拉應(yīng)力[P]=1 240 kN/6=206.67 kN

吊裝荷載Gp=19.05 t×9.8 N=186.69 kN

許用拉應(yīng)力[P]＞Gp

故選用6×37S+FC-Φ46 鋼絲繩作為主吊繩，能滿足吊裝要求。

2.1.4 輔吊機驗算

回轉(zhuǎn)半徑:18 m，輔吊機主臂長度: 28.81 m，200 t汽車吊額定負荷：

31.5 t＞G/2=24.75 t，滿足安全使用條件。

2.1.5 輔吊機索具選擇

根據(jù)設(shè)備長度及吊耳位置選用兩根L=2.5 m 鋼絲繩使用，輔吊車起吊時，設(shè)備一端已放在運輸小坦克上，此時輔吊車承受設(shè)備一半的重量，故單根鋼絲繩承受荷載為：

式中：Gp為單根鋼絲繩承受荷載；G1為設(shè)備吊裝重量。

本次吊裝選用6×37S+FC，抗拉強度為1 770 MPa系列鋼絲繩，安全系數(shù)為6。

輔吊繩選用Ф36 鋼絲繩，其破斷拉力為757 kN。

許用拉應(yīng)力[P]=757 kN/6=126.2 kN

吊裝荷載G1=12.4 t×9.8 N=121.52 kN

許用拉應(yīng)力[P]＞G1

故選用6×37S+FC Φ36 鋼絲繩作為主吊繩，能滿足吊裝要求。

2.1.6 卸扣選擇

卸扣承受的拉力計算，按四點吊三點驗算

根據(jù)GB/T 25854—2010《一般起重用D 型和弓形鍛造用卸扣》，選用WLL6-20T 的卸扣，極限荷載20 t。

2.1.7 電動葫蘆驗算

（1）小坦克軸承摩擦力計算

運輸干化機時，干化機鞍座下墊四個運輸小坦克，前后各兩個，每個小坦克有四個滾動軸承

式中：F1為軸承內(nèi)滾珠摩擦力；U 為摩擦系數(shù)，一般在0.001～0.003 此處取0.002；P 為軸承負荷。

（2）軸承在軌道上滾動摩擦力計算

式中：F2為軸承滾動摩擦力；U 為摩擦系數(shù)，此處取0.01；G 為設(shè)備重量。

（3）總摩擦力

軸承有時不同軸或軸承滑動，為保證葫蘆受力，此處將摩擦力放大10 倍，取49.3 kN。

現(xiàn)場選用的10 t 電動葫蘆滿足要求。

2.1.8 千斤頂選型計算

現(xiàn)場選用50 t 千斤頂滿足要求。

2.2 吊裝地基承載力分析

本次吊裝最大吊車為300 t 汽車吊，最重設(shè)備為42 t。

地基的荷載：

式中：G1為吊車自重，G1≈79.68 t；G2為吊車配重，G2≈50.5 t；G3為設(shè)備最大重量，G3=42 t。

汽車吊單支腿按0.25 m2，按吊裝時最不利情況兩腿受力時計算。

地基承受壓力值

=0.5G×10/S

=0.5× 172.18 t×10 /0.5 m2=1721.8 kPa。

回填土路基承受力約為170 kPa，回填土路基不滿足吊裝要求，需增設(shè)路基箱進行加強，支腿墊板為路基箱2.5 m×6 m，路基箱重2 t。

地基承受壓力值

=（0.5×172.18+2）×10/15 = 57.4 kPa

加鋪路基箱后回填土承載力滿足吊裝要求。

2.3 吊裝前準備條件

吊裝地基承載力滿足吊裝要求，二層結(jié)構(gòu)混凝土及設(shè)備基礎(chǔ)混凝土強度已經(jīng)達到設(shè)計要求，能承受干化機荷載。車間二層吊裝區(qū)域外側(cè)墻體不得砌筑，作為設(shè)備轉(zhuǎn)運通道。干化機已運輸?shù)降跹b現(xiàn)場，經(jīng)檢查符合設(shè)計圖紙要求，并具備起吊條件。

機械準備：300 t 汽車吊、200 t 汽車吊、U 型卸扣30 t，6 副，4 臺30 t 運輸小坦克、5 臺10 t 電動葫蘆、4 臺50 t 千斤頂。

人員準備：起重工2 人，信號工4 人，安全員2人，普工12 人。

2.4 干化機吊裝工藝流程

設(shè)備基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強度、位置、高程復(fù)核→吊裝地基承載力校核及處理→縱橫向?qū)к変佋O(shè)→干化機起吊→擱置運輸小坦克→主輔吊車換吊→電動葫蘆牽引干化機→擱置后端運輸小坦克→解除輔吊車→電動葫蘆牽引干化機至橫向軌道→干化機頂升、運輸小坦克轉(zhuǎn)向→換橫向電動葫蘆牽引→干化機頂升、搬運坦克撤除→干化機就位→設(shè)備地腳螺栓固定。

2.5 吊裝技術(shù)

軌道敷設(shè)：在車間內(nèi)敷設(shè)縱向軌道兩道，橫向軌道四道。軌道采用500 mm×300 mmH 型鋼兩根并排焊接，高度500 mm，寬度600 mm。縱向?qū)к壷芯€間距1.83 m，將干化機沿縱向從室外拖到室內(nèi)；橫向軌道四道，將設(shè)備基礎(chǔ)兩兩連接起來，導(dǎo)軌與基礎(chǔ)等高，導(dǎo)軌間距7.5 m，將干化機沿橫向倒運至設(shè)備基礎(chǔ)上。導(dǎo)軌之間采用工字鋼進行橫向連接，間距2 m，防止傾覆。

電動葫蘆安裝：在縱向軌道末端，設(shè)一臺10 t 電動葫蘆，橫向軌道末端設(shè)四臺10 t 電動葫蘆，并與縱橫向軌道固定牢靠。

吊裝順序：干化機共8 臺，吊裝按照從里到外的順序，依次完成。

設(shè)備吊裝：首先用主吊車將設(shè)備吊至9.5 m 高度，擺動汽車吊大臂，將設(shè)備長度方向一端緩慢吊入車間，當(dāng)設(shè)備進入至車間達設(shè)備的1/3 長度時，將兩個運輸小坦克分別放置于兩組鋼軌上，松主吊車鋼絲繩，緩慢下降，將干化機一端放置于小坦克上。

保持主吊機吊裝狀態(tài)不動，用縱向軌道末端電動動葫蘆將干化機牽引住，防止干化機倒溜，用輔吊車吊住設(shè)備尾部。輔吊車吊點與主吊車吊點在同一位置，保持輔吊車鋼絲繩受力與干化機垂直，緩慢提升輔吊車鋼絲繩，將干化機尾部輕輕吊起，使主吊車鋼絲繩不再受力，當(dāng)主吊車鋼絲繩呈現(xiàn)松弛狀態(tài)時取下主吊車鋼絲繩。

啟動縱向軌道末端電動葫蘆，用電動葫蘆作牽引，將干化機沿縱向軌道緩慢的往車間內(nèi)部拖，輔吊車隨設(shè)備前進方向緩慢擺動大臂。當(dāng)設(shè)備全部進入車間框架后，將另外兩個運輸小坦克置于軌道上，松輔吊車鋼絲繩將干化機尾端放置在小坦克上，當(dāng)鋼絲繩呈現(xiàn)松弛狀態(tài)時，取掉輔吊車鋼絲繩。

電動葫蘆繼續(xù)牽引設(shè)備至縱向軌道與橫向軌道交接處，停止?fàn)恳苫瘷C，隨后用四臺千斤頂將干化機頂起，將小坦克進行90°轉(zhuǎn)向，松弛千斤頂，干化機落在轉(zhuǎn)向后的小坦克上。利用橫向軌道處手動葫蘆將干化機牽引住，松開縱向軌道手動葫蘆。啟動橫向軌道電動葫蘆，將干化機沿橫向軌道緩慢的拖到設(shè)備基礎(chǔ)位置，設(shè)備安裝位置復(fù)核完成后，再次利用千斤頂將干化機頂起，拖出運輸小坦克，緩慢松掉千斤頂，干化機落在設(shè)備基礎(chǔ)上，設(shè)備安裝就位。

3 吊裝安全技術(shù)控制要點

3.1 主吊車解鋼絲繩必備條件

當(dāng)主吊車將干化機吊入車間內(nèi)，干化機一端放在運輸小坦克上，縱向軌道手動葫蘆牽引住干化機前端，輔助吊車吊住設(shè)備尾部后，需解除主吊車鋼絲繩。這時需確保電動葫蘆于干化機牽引倒鏈張緊，并在運輸小坦克后端加裝軌道限位器，防止干化機倒溜。輔吊車吊住干化機尾端，需輕輕抬起干化機尾端，讓輔吊車充分受力，當(dāng)主吊車鋼絲繩不再受力，呈現(xiàn)松弛狀態(tài)時，取下主吊車鋼絲繩。

3.2 輔吊與電動葫蘆牽引協(xié)調(diào)配合

干化機一端放在運輸小坦克上，輔吊吊住干化機尾部，電動葫蘆牽引干化機往前移動時，需密切關(guān)注，干化機水平度、設(shè)備偏移情況及輔吊吊車狀況。電動葫蘆牽引力只需略微大于運輸小坦克滑動阻力，牽引速度要緩，輔吊大臂擺動速度于電動葫蘆牽引速度相匹配。干化機往前移動，輔吊大臂跟隨擺動，保持同步。干化機每往前移動500 mm，停止?fàn)恳?，檢查干化機尾部水平度，輔吊鋼絲繩是否垂直，防止干化機尾部出現(xiàn)偏移，脫離縱向鋼軌道中心線。當(dāng)檢查確認沒有問題后，啟動電動葫蘆，繼續(xù)牽引干化機。

4 結(jié)語

區(qū)別于室內(nèi)吊裝，一體化成套設(shè)備吊裝需要從室外穿越主體結(jié)構(gòu)一側(cè)框架進入室內(nèi)，本工程采用主輔汽車吊吊裝，縱橫向鋼軌道水平運輸?shù)姆绞竭M行就位，單臺設(shè)備就位時間僅2 h，8 臺干化機吊裝僅需兩天時間，設(shè)備吊裝安全可控，通過精確的吊裝計算，吊裝環(huán)節(jié)細節(jié)控制，為一體化成套設(shè)備吊裝提供了安全可靠的保證。