選煤廠鋼結(jié)構(gòu)廠房模塊化施工技術(shù)

選煤廠鋼結(jié)構(gòu)廠房模塊化施工技術(shù)1.前言近年來，為加快工程建設(shè)速度，大型選煤廠各單位工程主體結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)越來越普遍，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作精度高、安裝工程量大、施工工期要求短等特點(diǎn)，建筑安裝工程集團(tuán)有限公司和第九十二工程有限公司共同成立了課題組，開展鋼結(jié)構(gòu)廠房模塊化施工技術(shù)研究，經(jīng)過工程實(shí)踐，不斷改進(jìn)，總結(jié)出《選煤廠鋼結(jié)構(gòu)廠房模塊化施工技術(shù)》，其關(guān)鍵技術(shù)為：采用地面預(yù)拼裝——整體吊裝的模塊化施工技術(shù)，通過模塊鋼結(jié)構(gòu)科學(xué)拆分、地面預(yù)拼裝減少了大量的高處作業(yè)，減少了惡劣天氣的影響，縮短了工期，確保了質(zhì)量和安全。與傳統(tǒng)的施工工藝相比，在改善作業(yè)人員工作環(huán)境、節(jié)能環(huán)保、降本增效等方面優(yōu)勢(shì)明顯。該技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)煤炭信息研究院查新表明，國(guó)內(nèi)未見與本技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)查新點(diǎn)綜合研究?jī)?nèi)容相同的采用分段立體式模塊以框架單元地面、低空組裝、多個(gè)框架單元同時(shí)進(jìn)行地面組裝的有關(guān)模塊式選煤廠施工新工藝研究的文獻(xiàn)報(bào)道。該技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)于2014年4月通過中國(guó)煤炭建設(shè)協(xié)會(huì)科技成果鑒定，達(dá)到國(guó)內(nèi)同類工程施工領(lǐng)先水平，同年該技術(shù)成果獲得中國(guó)施工企業(yè)管理協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)科技創(chuàng)新成果二等獎(jiǎng)，其中“鋼結(jié)構(gòu)吊耳”獲得了實(shí)用新型專利（ZL201120258317.7）。該技術(shù)先后在蒙古國(guó)能源資源公司的UHG洗煤廠、平朔木瓜界選煤廠、伊泰凱達(dá)煤礦安裝工程中成功應(yīng)用，在施工過程中，高效地利用了施工資源，提高了施工效率，縮短了工期，確保了施工質(zhì)量和安全，節(jié)約了施工成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2.技術(shù)特點(diǎn)2.1通過分段立體式地面組裝整體吊裝，減少了散裝大型鋼結(jié)構(gòu)高處組裝測(cè)量時(shí)受風(fēng)載荷和溫度而引起的測(cè)量誤差，使測(cè)量調(diào)整等工序的操作條件大為改善，有利于安裝質(zhì)量的控制和提高。2.2工程施工過程中，研制了一種能夠吊掛在鋼結(jié)構(gòu)上的吊耳，該鋼結(jié)構(gòu)專用吊裝工具，制作簡(jiǎn)單，省時(shí)省力，提高效率，節(jié)約成本。2.3施工過程中應(yīng)用Navisworks軟件，建立鋼結(jié)構(gòu)廠房施工組織立體模型，實(shí)現(xiàn)施工過程的預(yù)控制。2.4通過該施工技術(shù)綜合應(yīng)用，解決了選煤廠鋼結(jié)構(gòu)廠房模塊化施工技術(shù)難題，為同類工程施工提供了技術(shù)借鑒。3.適用范圍本技術(shù)適用于選煤廠鋼結(jié)構(gòu)廠房或其他鋼結(jié)構(gòu)廠房施工。4.工藝原理根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)吊車性能參數(shù)，利用計(jì)算機(jī)軟件立體建模，直觀分析，科學(xué)合理劃分施工模塊，并對(duì)各模塊按照安裝先后順序進(jìn)行編號(hào)，在地面對(duì)分好組的各模塊單元按照順序進(jìn)行預(yù)拼裝，再對(duì)拼裝好的單元模塊按照方案進(jìn)行整體吊裝，最后進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)模塊整體找正和層間設(shè)備、管道等的安裝。5.施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1施工工藝流程選煤廠鋼結(jié)構(gòu)廠房模塊化施工工藝流程見圖5.1-1。圖5.1-1選煤廠鋼結(jié)構(gòu)廠房模塊化施工工藝流程5.2操作要點(diǎn)5.2.1施工準(zhǔn)備根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及吊車性能參數(shù)，確定預(yù)拼裝場(chǎng)地，一般為方便吊裝，廠房橫向兩側(cè)為吊車位置，拼裝場(chǎng)地以就近吊車作業(yè)范圍為界，組裝完成后，吊車不用移動(dòng)可直接吊裝，可大大提高施工效率。5.2.2鋼結(jié)構(gòu)分組根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)大型吊車參數(shù)，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，以我單位施工的蒙古國(guó)UHG選煤廠為例（如圖5.2.2-1），考慮各模塊內(nèi)主要設(shè)備吊裝安裝技術(shù)方案及措施，把模塊鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行分組，所有模塊單元?jiǎng)澐譃?4組，單組最重28t。單元分組情況見表5.2.2-1表5.2.2-1各模塊單元?jiǎng)澐直砥矫婵v向橫向備注一層（輸送機(jī)層）AB軸1-3軸3-5軸5-6軸二層（離心機(jī)層）AB軸1-3軸3-6軸BCD軸1-3軸3-4軸4-6軸三層（篩子層）AB軸1-2軸2-4軸4-6軸BC軸1-4軸4-6軸CD軸1-3軸3-6軸四層（旋流器層）ABC軸1-2軸5-6軸BC軸2-5軸CD軸1-2軸5-6軸五層（給料層）AB軸1-2軸5-6軸BCD軸1-2軸5-6軸圖5.2.2-1模塊式主廠房5.2.3鋼結(jié)構(gòu)預(yù)拼裝對(duì)分組的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)拼裝（如圖5.2.3-1），對(duì)所有模塊按吊裝先后進(jìn)行排序，在預(yù)裝場(chǎng)地使用小型吊車同時(shí)對(duì)多個(gè)模塊單元進(jìn)行預(yù)組裝，惡劣的環(huán)境對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)拼裝工作影響較小，地面預(yù)拼裝工作安全風(fēng)險(xiǎn)較低，現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)管理在可控范圍以內(nèi)。為減少模塊框架單元就位后高處臨邊作業(yè)，加強(qiáng)臨邊防護(hù)，在預(yù)拼裝時(shí)就將鋼結(jié)構(gòu)正式防護(hù)欄桿一起組裝完成，這樣既可以保證施工安全，還可以節(jié)約施工成本。圖5.2.3-1地面預(yù)拼裝由于在吊裝過程中鋼結(jié)構(gòu)受力將會(huì)變形，所以鋼結(jié)構(gòu)在地面預(yù)拼裝時(shí)的尺寸控制將是施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)，我們主要采用了梁與梁和梁與次梁的連接核對(duì)好尺寸后對(duì)螺栓進(jìn)行終緊，使螺栓的緊力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，梁與立柱的連接核對(duì)好尺寸后對(duì)螺栓進(jìn)行預(yù)緊，使螺栓的預(yù)緊力達(dá)到設(shè)計(jì)要求的50%。5.2.4鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝每一層的模塊預(yù)拼裝并完成尺寸校驗(yàn)后，再進(jìn)行整體吊裝，為保證施工安全，所有模塊吊裝均嚴(yán)格執(zhí)行審批后的專項(xiàng)吊裝方案。下面以最重模塊單元吊裝為例。ST-421EL24.60標(biāo)高面（篩子層）C-D軸、1-3軸模塊單元，該模塊長(zhǎng)14m，寬8.5m，高5.1m，重量28噸，整體吊裝采用現(xiàn)場(chǎng)SCC2000C液壓履帶起重機(jī)，吊鉤采用80t吊鉤（長(zhǎng)0.548m×寬0.9m×高2.129m、重量為1.5t），吊裝鋼絲繩按0.5t計(jì)算。計(jì)算載荷：Q=K1K2（Q+q）其中：K1---動(dòng)載荷系數(shù)，取1.1K2---不均衡系數(shù)，取1.2Q---被吊設(shè)備的重量q---吊具索具重量Q=1.1×1.2×（28+1.5+0.5）=39.6t起重高度為：H=H1+h1+h2其中：H1---設(shè)備所在層面標(biāo)高h(yuǎn)1---設(shè)備本身高度h2---吊索高度H=24.6+5.1+11.4=41.1m該模塊起重量為39.6t，起重高度為41.1m，回轉(zhuǎn)半徑為16m，對(duì)照吊車性能參數(shù)表，回轉(zhuǎn)半徑16m，主臂伸長(zhǎng)61.5m，起重能力為44.2t＞39.6t；滿足吊裝要求。吊點(diǎn)選擇：采用六根鋼絲繩（6×37+1×19、直徑為32mm）吊裝。（如圖5.2.4-1所示）1-鋼絲繩；2-拼裝好的鋼結(jié)構(gòu)模塊單元圖5.2.4-1吊點(diǎn)布置圖單根繩索受力：S=Qg/nsinaS----單根鋼絲繩受力KN；n----吊裝鋼絲繩分支數(shù)6；a----繩扣與水平方向夾角68°則：S==68.8KN鋼絲繩最低破斷拉力：P=S×KK----安全系數(shù)，取8則：P=550.4KN根據(jù)五金手冊(cè)查表，用6×37+1×19，d=32.5鋼絲繩，抗拉強(qiáng)度1700MPa時(shí)，其破斷垃圾總和為P=666.5KN＞550.4KN，滿足使用要求。吊車抗桿校核：當(dāng)?shù)踯囎鳂I(yè)半徑為16m，部件提升高度為26m時(shí)，吊臂與吊裝部件中心距離為7.65m，大于吊裝部件重心距部件邊緣4.25m；吊裝過程中不會(huì)抗桿，滿足吊裝要求。1-鋼結(jié)構(gòu)廠房；2-汽車起重機(jī)；3-拼裝好的鋼結(jié)構(gòu)模塊單元圖5.2.4-2吊裝示意圖人員配備：起重總指揮1名，起重工2名，SCC2000C液壓履帶起重機(jī)司機(jī)1名，其他參加組裝裝人員由班組長(zhǎng)統(tǒng)一配置。吊裝過程：組裝件正式起吊前先進(jìn)行試吊，起吊時(shí)系上麻繩。先將組裝件吊離地面200mm左右，對(duì)被吊物施加晃動(dòng)力，觀察無異?，F(xiàn)象。然后徐徐升鉤至組裝件底面超過其安裝標(biāo)高面200mm后，麻繩牽引使組裝件緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)吊臂，使其方向符合安裝方向，按照指揮人員指揮落鉤就位，落鉤時(shí)緩慢進(jìn)行。就位過程：當(dāng)組裝件吊裝至其安裝標(biāo)高面200mm后,組裝件在其安裝標(biāo)高面的水平運(yùn)輸路線要明確，施工機(jī)具要提前配置好，以防吊裝過程中由于施工機(jī)具配備不足導(dǎo)致人員來回跑動(dòng)混亂。吊裝過程中，組裝件、立柱均與吊車主臂無抗臂現(xiàn)象。圖5.2.4-3模塊單元整體吊裝注意事項(xiàng)：吊裝過程中，應(yīng)服從統(tǒng)一指揮，信號(hào)協(xié)調(diào)一致，指揮人員信號(hào)必須清楚明確，和吊車司機(jī)配合好。吊裝時(shí)，吊車司機(jī)要分配好方案中預(yù)定的起重重量，凡工作人員嚴(yán)禁酒后進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，嚴(yán)禁起重機(jī)司機(jī)酒后或情緒紊亂時(shí)進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)遇有五級(jí)（包含5級(jí)）大風(fēng)或雷雨天氣時(shí)禁止吊裝作業(yè)。成品保護(hù)措施：在吊裝過程中，組裝件必須綁扎牢固，吊車不得超噸位吊裝，組裝場(chǎng)地必須平整，堅(jiān)固；①模塊鋼結(jié)構(gòu)組裝結(jié)束并對(duì)其吊裝安裝完畢后，采用帆布進(jìn)行覆蓋以防大雨及陽(yáng)光對(duì)其進(jìn)行腐蝕②鋼構(gòu)上不放置雜物，保持清潔；設(shè)專人負(fù)責(zé)，專人看護(hù)，專人保養(yǎng)。鋼絲繩捆綁方式為纏繞式；在捆綁鋼絲繩之前，要制作好管皮，將管皮墊放于鋼梁下面，以防鋼絲繩磨損。圖5.2.4-4設(shè)備與模塊單元整體吊裝整體吊裝時(shí)采用升降機(jī)（如圖5.2.4-5所示）或搭設(shè)移動(dòng)式腳手架（如圖5.2-8所示）兩種臨時(shí)工作平臺(tái)，穩(wěn)固的工作平臺(tái)為高處作業(yè)提供了強(qiáng)有力的安全保障，最大限度的保障了整體吊裝的施工安全。同時(shí)設(shè)置專門的高處作業(yè)安全通道，當(dāng)遇到惡劣天氣時(shí)能夠及時(shí)從危險(xiǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)移到安全區(qū)域。圖5.2.4-5升降機(jī)提供高處作業(yè)平臺(tái)所有模塊吊裝時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行吊裝方案，吊車選型、占位、索具選擇、吊點(diǎn)選擇、吊點(diǎn)捆綁形式，必須經(jīng)過嚴(yán)格的分析和計(jì)算。吊裝前進(jìn)行檢查，是否滿足吊裝方案中的環(huán)境、設(shè)備、人員、機(jī)具等條件，滿足后方可進(jìn)行吊裝。圖5.2.4-6快裝式移動(dòng)腳手架5.2.5鋼結(jié)構(gòu)找正鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝就位后需要進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)找正，由于采用了地面預(yù)拼裝——整體吊裝的工藝，就位后面臨著鋼結(jié)構(gòu)整體變形，尺寸偏差較大的困境。項(xiàng)目部技術(shù)人員經(jīng)過不斷摸索，大膽創(chuàng)新。總結(jié)出了一套鋼結(jié)構(gòu)整體吊裝校正的方案。梁之間找正在鋼結(jié)構(gòu)預(yù)拼階段裝就已完成。鋼結(jié)構(gòu)吊裝就位以后利用兩臺(tái)經(jīng)緯儀、倒鏈前后，左右、對(duì)角找正立柱。發(fā)生位置偏移的立柱上端螺栓孔穿卡環(huán)，倒鏈的一端掛在卡環(huán)上，另一端固定在下一層的鋼結(jié)構(gòu)上，通過倒鏈來調(diào)整立柱，最后螺栓緊固到設(shè)計(jì)要求。5.2.6鋼結(jié)構(gòu)吊耳的研制解決了在鋼結(jié)構(gòu)廠房中小型設(shè)備、管道安裝過程中吊選擇的難題，施工過程中研制了一種能夠吊掛在鋼結(jié)構(gòu)上的吊耳，作為鋼結(jié)構(gòu)廠房專用吊裝工具。吊耳的寬度是由H型鋼的下翼板來決定。上面M26的孔用來穿M24的螺栓，可以讓兩塊板更好的連接在一起。下面M40的孔是用來穿卡環(huán)，可以沿H型鋼軸線方向隨意移動(dòng)的吊裝點(diǎn)。該鋼結(jié)構(gòu)專用吊裝工具，制作簡(jiǎn)單，提高效率，用于主場(chǎng)房?jī)?nèi)管道，小型設(shè)備的吊裝（如圖5.2.6-1所示）。該吊耳獲得實(shí)用新型專利授權(quán)（專利號(hào)：ZL201120258317.7）。圖5.2.6-1利用鋼結(jié)構(gòu)吊耳安裝管道5.2.7應(yīng)用Navisworks軟件應(yīng)用Navisworks軟件，建立選煤廠立體模型（如圖5.2.7-1所示）檢查各專業(yè)各工序有無交叉干涉現(xiàn)象，保證工程順利施工，直觀了解工程形象進(jìn)度情況，以便合理調(diào)配資源。圖5.2.7-1鋼結(jié)構(gòu)廠房立體模型5.2.8加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工安全管理，推行安全“工作五步法”圖5.2.8-1安全“工作五步法”流程圖在施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理推行安全“工作五步法”，針對(duì)毎項(xiàng)工作均采用風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別卡（如圖5.2-11所示）進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管控，即：每項(xiàng)作業(yè)開始前首先判斷此項(xiàng)作業(yè)是否具有重大風(fēng)險(xiǎn)，如有，立即暫停作業(yè)，從風(fēng)險(xiǎn)因素、防范措施、作業(yè)環(huán)境等方面進(jìn)行作業(yè)安全與環(huán)境分析，逐條進(jìn)行分析解決后方可進(jìn)行作業(yè)。5.3勞動(dòng)組織安排選煤廠鋼結(jié)構(gòu)廠房模塊化施工人員配備見表5.3-1。表5.3-1勞動(dòng)力配備情況序號(hào)工種人數(shù)序號(hào)工種人數(shù)1項(xiàng)目經(jīng)理17鉗工22項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)理18起重工23項(xiàng)目安全經(jīng)理19電焊工14施工技術(shù)員310吊車司機(jī)35專職安全員111普工126電工1合計(jì)286.材料與設(shè)備本技術(shù)無需特別材料，主要材料與設(shè)備見下表表6-1主要材料與設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)單位數(shù)量使用期1吊車臺(tái)3全過程2高處作業(yè)書臺(tái)1全過程3活動(dòng)腳手架套5全過程4水平儀臺(tái)2全過程5經(jīng)緯儀臺(tái)1全過程6鋼絲繩扣對(duì)若干全過程7吊耳個(gè)若干全過程7.質(zhì)量控制7.1質(zhì)量控制主要依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205、《工業(yè)安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50252、《煤礦安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》MT5010、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB50755及設(shè)備安裝圖紙。7.2質(zhì)量控制措施7.2.1建立、健全質(zhì)量檢查、例會(huì)制度。施工現(xiàn)場(chǎng)專職質(zhì)量檢查員對(duì)分項(xiàng)工程質(zhì)量全數(shù)檢查驗(yàn)評(píng)，并強(qiáng)化作業(yè)班組內(nèi)部的自檢、互檢。7.2.2嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙對(duì)到貨的鋼結(jié)構(gòu)件進(jìn)行尺寸、螺栓孔距等影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素進(jìn)行復(fù)核，確保構(gòu)件的安裝質(zhì)量。7.2.3加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)構(gòu)件管理，確保堆放整齊，防止變形。7.2.4鋼柱安裝垂直度超差的預(yù)防措施:1、采取措施防止鋼柱在制作、運(yùn)輸和堆放中造成變形。2、鋼柱在吊裝時(shí)，吊點(diǎn)必須選在柱上2/3以上的位置，以防止變形。同時(shí)還要注意起吊半徑或旋轉(zhuǎn)半徑正確，并在柱底端設(shè)置滑移設(shè)施，以防鋼柱在起吊扶直時(shí)發(fā)生拖動(dòng)阻力，以及壓力作用所造成彎曲變形。3、鋼柱垂直度的校正應(yīng)以橫軸線為基準(zhǔn)，先找正固定兩端邊柱的樣板柱，依樣板為基準(zhǔn)來較正其余各柱。4、鋼柱就位較正時(shí)，應(yīng)注意風(fēng)力和日照溫度的影響，以免柱身發(fā)生彎曲變形。8.安全措施 8.1認(rèn)真貫徹“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針，認(rèn)真執(zhí)行建設(shè)部及地方關(guān)于建筑施工企業(yè)安全生產(chǎn)管理的各項(xiàng)規(guī)定，以安全促生產(chǎn)。8.2施工時(shí)成立安全檢查小組，對(duì)整個(gè)施現(xiàn)場(chǎng)從職工安全意識(shí)、現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)、吊車、安全作業(yè)車等的安全性能及吊裝索具等各個(gè)方面進(jìn)行檢查，對(duì)查出的隱患