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技术文章
 
 

大型外出风式造粒塔喷淋层施工工艺探讨

2015-6-30 点击次数：[1290]
 
    近年来合成氨尿素项目大规模建设，生产工艺要求也逾加苛刻，造粒塔的设计向大型化发展，面临的施工难度也相应增加，在近期完成的一个为外出风式结构造粒塔项目中，其喷淋层为外悬挑井字梁结构，造粒塔塔体直径25m，总高109. 92m，井字梁喷淋层标高101. 4m，喷淋层顶部框架结构高6. 9m 并向塔外侧悬挑4. 2m。本文将针对本工程，对外出风式造粒塔喷淋层施工工艺进行详细论述。
    1· 造粒塔喷淋层构造
    造粒塔喷淋层采用井字梁结构形式，井字梁上平面标高为101. 4m，外径为34. 6m。喷淋层底部井字梁为型钢混凝土结构，并且向塔壁外悬挑4. 2m；井字梁上部为高6. 9m 的框架结构，塔外侧剪力墙坐落在4. 2m 外悬挑结构上。井字梁由焊接H 型钢外包混凝土构成，井字梁截面尺寸为500×1000mm 和500×2000mm，井字梁结构总重550t，其中H 型钢骨架总重90t，喷淋层主体结构见图1。
          
    2· 施工工艺流程
    操作平台设计制作→操作平台吊装→井字梁型钢骨架地面预制→井字梁分片吊装组对→井字梁外包钢筋混凝土施工→外悬挑操作平台搭设→喷淋层上部框架结构施工→操作平台拆除。
    3· 喷淋层施工工艺
    3. 1 操作平台设计制作及安装
    传统的造粒塔内部操作平台是待造粒塔滑膜结束后，钢平台在塔内底部预制组装，整体吊装就位，这样操作平台的制作安装就占用了造粒塔施工的关键线路。本项目为使得滑膜和操作平台制作不相冲突，将操作平台在塔外地面预制安装完成后整体吊装就位，使塔体滑膜和平台制作同时进行，大大缩短了施工进度。
    3. 1. 1 操作平台的设计
    喷淋层钢结构桁架操作平台由太原理工大学结构设计院采用3D3S软件进行设计的钢桁架组合体系，直径为24. 8m，总重43t，由36榀桁架组成的圆形桁架平台，主体结构采用型钢HW150×150×7×10、HW150×150×8×12 及Φ70×3. 5 的无缝钢管组成。
    3. 1. 2 操作平台的制作
    为保证钢平台组对质量，需要将制作场地采用混凝土硬化并找平，在混凝土平台上对操作平台整体1∶1 比例进行放样，对每种不同规格尺寸的单榀桁架进行放样，在下料时按照放样尺寸进行控制各杆件长度，单榀桁架杆件下料完毕后按照下梁、立杆、上梁、斜杆的顺序进行组对并成型。单榀桁架制作完成后，按照混凝土平台桁架整体放样尺寸进行定位并安装连接杆件，使得所有桁架连成整体并形成稳定结构，桁架平台结构见图2。
           
    3. 1. 3 操作平台的吊装
    操作平台重43t，安装高度在99. 0m，最大起吊高度102m，在操作平台直径17m 圆周上均布4 个吊点，使用神钢CKE7650型650t 履带吊塔式超起工况进行整体吊装就位。
    3. 2 井字梁预制安装
    喷淋层井字梁为焊接H 型钢H1650×300×18×25 与H770×300×14×22 组成平面框架；外圈环梁为H 型钢HN350×175×7×11 连接而成；H 型钢均外包钢筋混凝土。型钢井字梁结构（见图3）。
          
    3. 2. 1 预制方案
    井字梁喷淋层结构总重550t，其中型钢部分重量为90t，外包混凝土重量为460t，井字梁安装标高101. 4m，因吊装重量大，高度高，无法整体吊装就位，所以需要分片预制。在预制时，为减小吊装重量，在塔内部分只制作型钢骨架，暂不进行外包混凝土预制，塔外悬挑部分在地面将型钢外包混凝土预制完毕，在连接部位预留出1m 操作空间，待连接成整体后再进行节点处混凝土施工，大大减少了悬挑部分混凝土高空施工作业量。
    在预制场地敷设混凝土预制平台，并在平台上对喷淋层井字梁进行1∶1 整体放样，经过分析研究，将整个井字梁结构分为7 种形式共计13 个构件进行分片预制，各构件预制完毕后，在混凝土平台上进行预拼装，其外形尺寸满足设计图纸要求。构件预制拆分（见图4）。
          
    3. 2. 2 吊装组对方案
    在吊装前，用经纬仪测出1# 构件的纵横定位轴线，并将测点引至1# 构件与塔壁支点埋件上，作为控制构件位置的依据，在埋件上使用水准仪测出四支点的标高，并准备薄厚不同的垫铁对四个支点进行找平，任意两点的标高偏差控制在2mm 以内。
    井字梁的分片吊装，根据预制方案，13个构件吊装最大提升高度均为102m，重量最大的1# 构件重43. 6t，这里使用神钢CKE7650 型650t 履带吊塔式超起工况进行吊装就位。构件吊装按照编号1# 到7# 的顺序进行，当1# 构件就位后，复测构件上表面标高、纵横定位线，全部合格后方可与埋件正式焊接固定。在其他构件与1# 构件高空组对时，以1# 构件为基准进行对接时复测中心定位线和标高及挠度，调整完毕后方可进行正式的焊接。所有构件组对完毕后，复测井字梁喷淋层整体水平度及外形几何尺寸，必须满足设计要求。
    3. 2. 3 井字梁及喷淋间楼板混凝土施工
    井字梁及喷淋间模板施工时采用“吊模”工艺施工，在井字梁型钢顶部每间隔500mm 焊接2 根200mm 长Φ48×3. 5 钢管作为吊模的支撑架，梁模板采用12mm 厚竹胶板和50×100mm的方木，在中部增加两道Φ14×500 对拉螺杆进行模板的加固，模板支撑架吊于型钢骨架之上。
    工艺流程为：梁的轴线位置测量定位→搭设吊模支撑架→铺设梁底模板→绑扎钢筋→梁侧模板的支设及加固，井字梁吊模板加固（见图5）。
          
    喷淋间楼板的模板支设，在喷淋间井字梁上平面每间隔1. 3m 布置1 根25# 工字钢与井字梁连接固定，作为吊模支设吊点。为保证吊架的可靠性，钢管间距为500mm 布置，立杆的上下头均采用双扣件。
    3. 3 外悬挑层施工
    3. 3. 1 悬挑层平台搭设
    悬挑喷淋层框架四周有200mm 厚剪力墙，在101. 4m 标高处外悬挑4. 2m，喷淋层框架高6. 9m，由于构造特殊，高空施工作业难度很大，为保证施工安全和框架部分脚手架搭设有足够的操作空间，必须在悬挑部位搭设操作平台。利用塔壁环梁和塔外悬挑梁安装一座塔外侧临时操作平台及其围护结构，在平台上搭设内外双排脚手架，进行上部结构施工，安全可靠，造价合理，可操作性强。
    因外圈环梁与悬挑梁有400mm 的高差，先用型钢H400×200×16×20(L=200mm)垫起并找平焊接固定。用双槽钢[16 对扣焊接制作成箱型梁，在找平后的悬挑层沿圆周径向均布50 根6m 长的箱型梁，箱型梁外端与找平H 型钢焊接固定，内端使用槽钢[16 环向焊接连接，使得所有箱型梁形成整体。在组对好的钢平台上满铺4000×250×50 的木板，所有木板使用铁丝与平台梁捆绑固定，木板上满铺0. 5mm 厚的彩钢板，塔外悬挑平台搭设见图6。
          
    3. 3. 2 上部框架施工
    悬挑端剪力墙施工，利用悬挑操作平台搭设内外双排脚手架，在外部脚手架挂设密目网和安全网，保证高空作业安全。在剪力墙施工时，剪力墙与悬挑操作平台梁交叉部位用泡沫块填充，预留出平台梁拆除孔洞。
    顶部结构施工，为减少悬挑层顶部楼板模板支撑对外悬挑临时操作平台的压力，搭设顶板模板支撑时，井字梁两侧的立杆均增加与井字梁预埋钢管相连接的斜支撑，改变荷载的传递方向，以井字梁为主要支撑点进行顶部结构的施工。
    3. 4 操作平台的拆除方案
    3. 4. 1 内部桁架操作平台拆除
    内部桁架操作平台拆除因高空作业，拆除危险性较大，必须确保拆除作业的100%安全可靠，操作平台位于标高99m，拆除操作平台必须首先要将平台降至标高7. 5m 处的刮料层，下降平台采用电动倒链循环倒替法进行。
    在塔顶沿塔壁均布20 根[Φ24—6×19+ 1—1700]的钢丝绳与101. 4m 层框架梁柱节点固定，此钢丝绳是由10 段9m 长的双头绳扣利用10t 卡环连接组成的，准备20 个专门定制的10t电动倒链，电动倒链的有效行程11m，将电动倒链的上端与第1段钢丝绳最上端绳扣固定，倒链下端与平台吊点固定，启动电动倒链进行下降，当下降9. 5m 后，将平台吊点与第1 段钢丝绳下端绳扣固定，此时拆除电动倒链，将电动倒链移至第2 段钢丝绳进行循环操作，直到操作平台降至刮料层的标高7. 5m，最后将操作平台解体拆除。
    3. 4. 2 塔外悬挑平台拆除
    拆除塔外悬挑层操作平台，首先清理塔壁悬挑层剪力墙与平台箱型梁交叉部位的预留孔洞，使得箱型梁有自由活动的空间，然后拆除平台箱型梁内端连接的槽钢圈，使用1t 卷扬机将箱型梁吊起50mm，使用1t 手拉葫芦将箱型梁向塔中心方向抽出使其脱离剪力墙，最后使用卷扬机将箱型梁吊至地面，完成拆除。
 
 
 
 
 
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