郭兆釗

（福建三鋼冶金建設(shè)有限公司，福建 三明 365000）

0 引言

目前高爐越建容積越大，這對操作和檢修人員對爐頂設(shè)施的巡檢以及維護(hù)和檢修帶來不便。為方便操作和檢修人員對爐頂設(shè)施的巡檢、維護(hù)以及備件的運輸，一般國內(nèi)大中型高爐都配備了客貨兩用電梯，直通高爐爐頂各層平臺。國內(nèi)某鋼鐵企業(yè)2000m3高爐由于建設(shè)較早，沒有配備電梯，因生產(chǎn)和檢修需要，利用2000m3高爐大修改造期間，增設(shè)了客貨兩用電梯。該工程電梯井采用井筒結(jié)構(gòu)，電梯各停靠站與爐頂各層平臺間的連接通廊采用桁架結(jié)構(gòu)。新建電梯井筒位于高爐本體中心基點以北2.9m、東49.5m 處，并在標(biāo)高38.994m、49.744m、60.494m 處搭設(shè)了三條桁架通廊連接高爐爐頂各相應(yīng)平臺。由于該電梯工程是后增設(shè)的，因此工程難度比較大，其主要難點在于電梯井筒的高度超高，并且電梯井筒與高爐爐頂各層平臺之間的跨距超遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)處達(dá)43.2m。而且現(xiàn)場環(huán)境要求每條桁架必須一次吊裝到位，安裝精度和吊裝的難度非常大。因此電梯井筒、桁架在制作和安裝過程中需要采取必要的措施來保障安裝精度。

本文介紹了該高爐電梯工程的概況、工程難點，以及工程的施工流程和施工方法，結(jié)合現(xiàn)場情況和工程難點提出了該工程的主要施工步驟及關(guān)鍵點把控措施。

1 新增電梯工程的概況

1.1 電梯井筒及桁架結(jié)構(gòu)組成

該工程主要由電梯井筒結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)組成。電梯井筒底部直徑?6m、頂部直徑?5m，頂部標(biāo)高69.32m。其中從底部標(biāo)高至26.4m 標(biāo)高處，筒體直徑從?6m 逐漸縮小至?5m，呈圓錐體形狀；從26.4m標(biāo)高處往上直至筒體頂部，直徑均為?5m，呈圓柱體形狀。桁架結(jié)構(gòu)共有3 條，分別在標(biāo)高38.994m、49.744m、60.494m 處將高爐爐頂框架與電梯井筒相互連接，形成人行通道，跨距最短處為35.8m，最長處43.2m。電梯井筒及桁架的結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 電梯井筒及桁架結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 現(xiàn)場施工環(huán)境

以高爐本體為中心，電梯井筒設(shè)置在高爐本體中心基點以北2.9m、東49.5m 處。高爐東、北、西三側(cè)45m 范圍內(nèi)都是出鐵場，高爐南側(cè)偏西為高爐重力除塵器。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行施工策劃，吊裝機械只能布置在高爐南側(cè)偏東的空地上，距離電梯井筒約60m。電梯井筒和桁架構(gòu)件屬于超寬、超長構(gòu)件，無法從廠房直接運輸?shù)浆F(xiàn)場，只能在工廠制作并分體拉運到現(xiàn)場進(jìn)行拼裝，拼裝場地選擇在吊裝機械的東側(cè)、熱風(fēng)爐的西側(cè)，在現(xiàn)場設(shè)立一個拼裝鋼平臺供構(gòu)件拼裝。圖2為施工現(xiàn)場環(huán)境示意圖。

圖2 施工現(xiàn)場環(huán)境示意圖

2 主要施工流程和方法

2.1 施工流程

圖3為該高爐電梯井筒及通廊（桁架）制、安項目施工流程圖。

圖3 電梯井筒及通廊（桁架）制、安項目施工流程圖

2.2 施工方法

在鋼結(jié)構(gòu)施工中，鋼結(jié)構(gòu)件分段是其重要步驟，通過合理分段，可有效縮短工期[1]。由于該項目各組成鋼結(jié)構(gòu)件均超長、超寬，在綜合考慮制作、運輸、場地等因素后，確定了以下施工方法：

（1）電梯井筒部分采取筒身工廠卷制，現(xiàn)場分七節(jié)進(jìn)行組對的方式進(jìn)行施工。同時，考慮到電梯井道的尺寸精度，各筒節(jié)的筒身附屬內(nèi)、外平臺均在現(xiàn)場進(jìn)行安裝。待現(xiàn)場焊接工作完成后，統(tǒng)一移至現(xiàn)場指定位置進(jìn)行除銹防腐。

（2）電梯井筒現(xiàn)場安裝采取整體分節(jié)進(jìn)行吊裝。其中筒身對接環(huán)焊縫共計27道，含安裝焊縫7道。

（3）電梯井筒至高爐走道桁架部分，每一條均采取分三段進(jìn)行工廠制作，現(xiàn)場整體組對的方式進(jìn)行施工，待完成焊縫檢測及除銹防腐后，逐條自下而上整體進(jìn)行吊裝就位。

（4）所有電梯井筒和桁架拼裝及除銹防腐完成后等待吊裝。表1為電梯井筒和桁架分節(jié)組裝參數(shù)。

表1 電梯井筒及桁架分節(jié)組裝參數(shù)

3 鋼結(jié)構(gòu)件制作工藝

該項目鋼結(jié)構(gòu)件制作要依照設(shè)計圖紙要求進(jìn)行，且應(yīng)符合相關(guān)國家規(guī)范要求，鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝依據(jù)相關(guān)工藝指導(dǎo)書進(jìn)行。

3.1 電梯井筒部分的制作和拼裝

（1）電梯井筒筒身工廠拼接要求采用等強拼接，焊縫拼接位置如圖4所示。

圖4 筒體焊縫拼接示意圖

（2）電梯井筒壁豎向加筋拼接要求采用等強拼接。筒體豎向加筋現(xiàn)場拼接形式如圖5所示。

圖5 筒體豎向加筋現(xiàn)場拼接形式示意

（3）平臺鋼板采用焊腳尺寸hf=5mm，100mm（100mm）的間斷角焊縫，焊于鋼梁上。平臺板、屋面板與所有支承鋼梁均應(yīng)焊接。未注明的倒角尺寸為15mm×15mm或r=15mm。

（4）電梯井筒安裝誤差按《煙囪工程施工及驗收規(guī)范》GB50078-2008，槽鋼所形成的井道尺寸誤差為0～35mm。每節(jié)在工廠制作時均需在筒節(jié)上下口位置，增設(shè)固定支撐來固定尺寸，保證其圓度，防止變形。

3.2 桁架部分的制作和拼裝

（1）桁架制作最小焊腳尺寸hf=6mm，每條焊縫最小長度不應(yīng)小于1.5 倍桁架桿件肢寬，且要≥120mm；未注明的所有焊縫均為滿焊，對接焊縫為二級，角焊縫為三級；未注明的坡口焊縫為全熔透焊縫，無襯板的單面坡口焊應(yīng)補強焊根。

（2）桁架桿件焊縫長度根據(jù)內(nèi)力計算確定，且不得小于第4 條規(guī)定的最小焊縫長度；其余未注明的焊縫一律滿焊；桿件拼接應(yīng)采用等強拼接。

（3）平臺鋼板采用hf=5mm，100mm（100mm）的間斷角焊縫焊于鋼梁上，平臺板與所有的支承鋼梁均應(yīng)焊接。鋼管端頭均應(yīng)封板，封板做法如圖6所示。

圖6 鋼管端頭封管示意圖

4 鋼結(jié)構(gòu)件安裝方法及措施

4.1 吊裝機械選擇

根據(jù)表1所述的鋼結(jié)構(gòu)件重量及現(xiàn)場吊裝半徑，主吊車選用SCC 型800t（12000t·m）履帶起重機，采用LJ 工況。主臂長度60m，角度85°，副臂長度60m（24m～72m），后配重230t，中央配重90t。表2為SCC 型800t 履帶起重機載荷表，由表2可以看出，SCC 型800t 履帶吊可以滿足所有鋼結(jié)構(gòu)件的吊裝要求。

表2 SCC型800t履帶起重機載荷表t

4.2 電梯井筒吊裝方法

4.2.1 索具選用

筒節(jié)最重件為32t，在筒節(jié)上端內(nèi)壁焊接四個吊耳，兩根鋼絲繩受力，安全系數(shù)選6，吊裝時鋼絲繩與物件水平夾角大于60°，經(jīng)計算校驗選用直徑?42mm、6×37+FC 1770 的鋼絲繩，最小破斷拉力為921kN。最后確定選用兩根（一根鋼絲繩負(fù)責(zé)兩個吊點）?30mm、6×37+FC 1770 鋼絲繩，單根鋼絲繩長度為16m，單個吊點鋼絲繩實際使用長度為8m，四個吊點鋼絲繩單獨受力，鋼絲繩最小破斷拉力為470kN；選用4個10t～20t的弓形卸扣。

4.2.2 吊耳尺寸

吊耳安裝制作尺寸如圖7所示。吊耳材質(zhì)為Q235B，經(jīng)計算校驗單個吊耳可承載22t，滿足吊裝要求。

圖7 吊耳安裝制作尺寸示意圖

4.2.3 吊耳布置

筒節(jié)上端內(nèi)壁焊接的四個吊耳與筒身內(nèi)防變形支撐板焊接成一體。圖8為吊耳與防變形支撐布置示意圖。

圖8 吊耳與防變形支撐布置示意圖

4.2.4 井筒吊裝

吊車站好位、裝好鋼絲繩后緩慢起鉤，讓鋼絲繩慢慢受力，此時起重工要隨時觀察吊耳安裝位置區(qū)域是否存在變形及其他安全情況。待構(gòu)件離地約0.3m 時停留10min，仔細(xì)檢查吊車及索具情況，檢測復(fù)核調(diào)整筒身下口至水平，確認(rèn)無誤后，方可繼續(xù)起吊。此時吊車持續(xù)緩慢起鉤，按劃定路線將筒節(jié)吊運至安裝位上方，待確認(rèn)方向位置、對正記號無誤后緩慢落位。復(fù)核調(diào)整各方安裝尺寸達(dá)到要求后，即可進(jìn)行固定焊接，待環(huán)焊縫完成焊接后方可摘除吊裝索具，所有筒節(jié)均按此方法進(jìn)行作業(yè)。

4.3 桁架吊裝方法

4.3.1 索具選用和吊點選擇

桁架最重件為22t，在桁架總長1/3 處的兩側(cè)主梁位置分別對稱設(shè)置共4 個吊點，兩根鋼絲繩受力，安全系數(shù)選6，吊裝時鋼繩與物件水平夾角大于60°，經(jīng)計算校驗選用直徑?36mm、6×37+FC 1770的鋼絲繩，最小破斷拉力為677kN。最后確定選用兩根（一根鋼絲繩負(fù)責(zé)兩個吊點）?26mm、6×37+FC 1770鋼絲繩，單根鋼絲繩長度為43mm，單個吊點鋼絲繩實際使用長度為20m，四個吊點鋼絲繩單獨受力，鋼絲繩最小破斷拉力為353kN；選用4個8t～20t的弓形卸扣。圖9為桁架吊裝示意圖。

圖9 桁架吊裝示意圖

4.3.2 桁架吊裝

吊車站好位、裝好鋼絲繩后緩慢起鉤，讓鋼絲繩慢慢受力，此時起重工要隨時觀察吊耳安裝位置區(qū)域是否存在變形及其他安全情況。待構(gòu)件離地約0.3m 時停留10min，仔細(xì)檢查吊車及索具情況，檢測復(fù)核調(diào)整桁架整體至水平，確認(rèn)無誤后，方可繼續(xù)起吊。此時吊車持續(xù)緩慢起鉤，按劃定路線將桁架吊運至安裝位上方，待確認(rèn)方向位置、對正記號無誤后緩慢落位。復(fù)核調(diào)整各方安裝尺寸達(dá)到要求后，即可進(jìn)行固定焊接，待桁架兩端均完成焊接后方可摘除吊裝索具，所有桁架均按此方法進(jìn)行作業(yè)。

5 主要施工步驟及關(guān)鍵點把控措施

（1）鋼結(jié)構(gòu)件的工廠預(yù)制。電梯井筒和桁架在工廠分節(jié)預(yù)制時，按先期排好的安裝順序以及對接定位圖同步做好記號標(biāo)識和自檢驗收工作。井筒內(nèi)、外壁環(huán)向等分中心線，門洞位置安裝標(biāo)識線，內(nèi)、外平臺標(biāo)高標(biāo)識線，以及相對縱焊縫位置交錯編號等均應(yīng)做好永久標(biāo)記。檢驗工作從下料開始即應(yīng)同步跟進(jìn)，桁架上主梁下料時，長度上應(yīng)在無安裝孔的一端適當(dāng)預(yù)留200mm的調(diào)整段。

（2）電梯井筒腳手架平臺搭設(shè)時，應(yīng)告知其三條桁架安裝的標(biāo)高位置。桁架安裝時，局部影響的腳手架需要臨時拆除，因此要求井筒腳手架在搭設(shè)前期即應(yīng)考慮周全，在臨時拆除腳手架臨近周邊應(yīng)提前按相應(yīng)規(guī)范做好先期加固工作，確保腳手架使用安全。

（3）電梯井筒的組對要嚴(yán)格保證筒內(nèi)各層由槽鋼所形成的電梯上、下井道的尺寸精度，筒身段附屬的內(nèi)、外平臺安裝標(biāo)高應(yīng)與施工圖吻合，完成井筒組對后應(yīng)及時跟進(jìn)桁架的現(xiàn)場組對。

（4）做好鋼結(jié)構(gòu)安裝尺寸的復(fù)核檢測工作。特別在井筒的就位安裝上，要求在地面即進(jìn)行復(fù)核調(diào)整，井筒對口位置各方向尺寸必須吻合方可執(zhí)行安裝，避免高空對裝風(fēng)險。

（5）組織對安裝部位可能存在安全風(fēng)險的構(gòu)件焊縫情況進(jìn)行全面排查及加固。特別在桁架的整體吊裝上，在電梯井筒完成安裝后應(yīng)立即對桁架安裝位置的情況進(jìn)行復(fù)核檢查，檢查主要內(nèi)容為桁架安裝位置的安全檢查，桁架安裝標(biāo)高和安裝尺寸的檢測等，發(fā)現(xiàn)問題視情及時處置。

（6）使用800t 履帶吊作業(yè)時，應(yīng)按先井筒后桁架順序進(jìn)行吊裝作業(yè)。井筒安裝現(xiàn)場的腳手架搭設(shè)和焊接作業(yè)應(yīng)及時跟進(jìn)。三條桁架在地面分別完成組裝及檢驗，在復(fù)核安裝標(biāo)高及尺寸后，進(jìn)行逐條吊裝就位。

6 結(jié)語

此次國內(nèi)某鋼鐵企業(yè)2000m3高爐電梯工程項目，受高爐出鐵場和重力除塵器的影響，（此處去掉“電梯井筒的位置距高爐爐頂平臺最大距離達(dá)到43.2m，而且電梯井筒高度達(dá)到了69.32m。另外由于”）電梯井筒和桁架結(jié)構(gòu)尺寸超寬、超長，無法從工廠運輸?shù)浆F(xiàn)場，只能采取工廠分體制作，運到現(xiàn)場拼裝的方法制作和安裝，而高爐電梯井筒和桁架的制作精度要求較高，因此該工程項目實施難度很大。

通過對2000m3高爐現(xiàn)場環(huán)境條件以及工程實施難點問題的研究，本文有針對性地制定了電梯井筒和桁架的主要施工流程和方法，對鋼結(jié)構(gòu)件的制作和安裝提出了具體要求，并制定了該工程的施工步驟及關(guān)鍵點把控措施。實踐證明，此次高爐電梯項目所制定施工流程和方法是成功可行的，電梯井筒和桁架的制作、安裝質(zhì)量和精度完全達(dá)到了設(shè)計規(guī)范要求。這為今后類似投產(chǎn)后高爐增設(shè)電梯工程提供了有益的借鑒。