鋼絞線整體提升倒錐形水塔水箱的應用

王林義

(山西省第二建筑工程公司，山西太原 030031)

1 工程概況

本工程為河北平山縣敬業(yè)冶煉有限公司3×1 260 m3高爐工程事故水塔，本次吊裝為三期水塔水柜，水塔有效容積為1 000 m3，有效高度為 40 m，水箱總重為 350 t，直徑 19.1 m，高 10.07 m，正錐和反錐分二次立?，F(xiàn)澆，在筒身施工結(jié)束后，圍繞筒身在地面預制水箱，下環(huán)梁與筒身之間間隙為50 mm，混凝土強度按設計要求達到100%強度后，采用液壓穿芯千斤頂和配套鋼絞線預應力錨具吊裝工藝將水箱提升至設計高度。

2 提升原理和工藝流程

2.1 提升原理

水塔筒身采用滑模法施工，水箱在地面預制，預制時要根據(jù)負荷技術(shù)確定的提升鋼絞線數(shù)量均勻預埋吊裝孔。筒身澆筑完成，達到設計要求強度后，在筒頂安裝提升吊架，提升吊架以筒身為支座，制作兩層鋼制環(huán)梁，液壓千斤頂放置于上下吊裝環(huán)梁之間，鋼架固定后按計算要求穿設鋼絞線，并于上下吊裝環(huán)梁上安放預應力單調(diào)自調(diào)式錨具，鋼絞線穿過上下錨具，開始油泵加壓，千斤頂頂升，頂起上吊裝環(huán)梁，上部錨具將鋼絞線鎖死，隨上吊裝環(huán)梁向上移動，達到千斤頂一個行程后，將下錨具與下吊裝環(huán)梁鎖死，千斤頂回程，上吊裝環(huán)梁及錨具回落，再鎖死上錨具，新的頂升開始，通過千斤頂不斷往復運動，上下錨具松緊控制，將水箱提升至設計高度(見圖1)。

2.2 工藝流程

安裝提升平臺上的斜牛腿、下鋼梁、上鋼梁→上下鋼梁之間安千斤頂→穿鋼絞線并隨即用夾片鎖緊鋼絞線，拉緊鋼絞線固定水箱下錨具→錨具安裝→千斤頂油泵系統(tǒng)安裝→啟動油泵給千斤頂注油→千斤頂頂升→一個行程，鎖緊下錨具→油泵回油，千斤頂活塞下降→上吊裝環(huán)梁回落→重復提升過程直至水箱到設計標高→安裝臨時鋼托架→澆筑水箱下支撐梁混凝土→達到設計強度拆除吊裝機具。

圖1 水箱示意圖

3 提升方案

3.1 提升架的設計和安裝

提升架設計時須根據(jù)支筒頂端環(huán)梁及12根提升柱將提升架設計為12邊形，見圖2，圖3，安裝流程如下:使斜支撐柱與提升柱頂端預埋鋼板焊接牢固，之后焊接斜支撐柱與人井預埋鋼梁徑向上下兩層聯(lián)系桿件，斜支撐柱頂端調(diào)平后在其柱頂焊接下鋼梁墊板，在墊板之上焊接下鋼梁，下鋼梁12邊形接頭處焊接加強板，下鋼梁安裝完畢接著安裝上鋼梁，其制作工藝同下鋼梁，對各部桿件的剛度、強度進行計算，以確保安全。為裝拆方便，上下鋼梁采用12邊形分解焊接。上下鋼梁安置單套錨具，錨具墊板應焊接牢固、平整，相對位置準確。錨具安裝固定在墊板上，上下錨具徑向垂直偏差不得大于2 mm，下錨具與水箱預埋鋼管中心垂直偏差不得大于25 mm。

圖2 提升架俯視圖

圖3 提升架軸測示意圖

提升架安裝前，應在地面上試拼裝，檢測合格后，再分件運至筒頂正式安裝。安裝順序為:斜拉支撐桿件→下鋼梁及徑向聯(lián)系桿件→上鋼梁及導向架→吊起上鋼梁→固定安裝千斤頂→放下上鋼梁(落在千斤頂上面)。

3.2 鋼絞線選用和安裝方法

選用預應力鋼絞線1×7－17.8－1 860 MPa，鋼絞線使用根數(shù)n=KN/(AR)。

其中，K為吊裝安全系數(shù)，取K=3;N為水箱總重(包括施工荷載等)，本工程水箱重量為350 t即3 500 kN;A為單根鋼絞線的有效面積，取A=191 mm2;R為鋼絞線鋼絲強度級別為1 860 MPa。

n=3×3 500×1 000/(1 860×191)=29根，根據(jù)本水塔實際情況及安全系數(shù)，預應力鋼絞線1×7－17.8－1 860 MPa選用36根。

鋼絞線安裝，按照提升高度確定鋼絞線長度，鋼絞線兩端進行錨頭處理后，將鋼絞線從水箱下環(huán)梁預埋套管中穿過，穿過錨具，將鋼絞線固定在吊裝環(huán)梁上。鋼絞線安裝完畢，要進行應力調(diào)節(jié)，使各根鋼絞線應力趨于均衡，調(diào)整方法采用專人利用撬棍按順序撬緊鋼絞線，反復調(diào)整直到各線松緊一致。

3.3 水箱下環(huán)梁錨具

采用KM22-1860型錨具。

3.4 千斤頂選擇

水柜提升時千斤頂擬選用12個額定起重量為100 t行程為200 mm，P=K ×N/(nF)。

其中，N為水柜總重，包括施工荷載等;F為一個千斤頂?shù)念~定起重量;n為擬選用千斤頂個數(shù)。通過計算確定千斤頂數(shù)量(安全系數(shù)不小于3)。

P=3 ×350/(100 ×12)=87.5 t，滿足起重要求。

3.5 電動油泵選擇

選用液壓油泵GBY-63 MPa兩臺，經(jīng)過一拖六千斤頂給每臺千斤頂供油，油泵壓力為額定63 MPa。

3.6 水箱提升

3.6.1 水箱提升前應完成的工作

筒身、水箱混凝土強度等符合設計要求。

1)筒身提升鋼架上下鋼梁其位置與水箱下梁預埋φ32鋼管相對應，鋼梁間隙、預埋鋼管孔應在同一中心垂線上。

2)平臺四周焊接鋼欄桿，筒身內(nèi)設爬梯，平臺中間滿鋪不小于30 mm厚的木板。

3)下鋼梁就近千斤頂位置處制作刻度標桿，以便提升時隨時觀察水箱的水平度。

3.6.2 構(gòu)造要求

1)水箱下環(huán)梁吊點構(gòu)造。

在預制水箱時，水箱下環(huán)梁底邊預埋一圈厚12 mm鋼板，使水箱吊點在提升時受力均勻，將36根φ32鋼管沿環(huán)向均勻穿過并焊接在預埋鋼板上，鋼管下口與鋼板下表面平齊，將其澆筑在水箱下環(huán)梁中，水箱提升時將鋼絞線穿過鋼管并用錨具鎖緊。

2)水箱下環(huán)梁吊點錨墊板構(gòu)造。

吊點和鋼絞線總根數(shù)確定后，選用KM22-1860錨具，該錨具用于預應力結(jié)構(gòu)時由錨墊板和錨板配套;水箱預制時應將水箱放在事先用混凝土澆筑而成的12個高300 mm混凝土支墩上，為提升時穿鋼絞線固定錨具提供方便。

3)水塔提升鋼架的構(gòu)造要求。

提升鋼架比水箱設計固定位置高2 200 mm，上下鋼梁內(nèi)切圓直徑應與水箱下環(huán)梁直徑相等。

3.7 澆筑環(huán)板(環(huán)板高1 000 mm)

支撐鋼架安裝完畢，經(jīng)檢驗符合要求后，按圖紙進行環(huán)板配筋，支模，然后澆筑環(huán)板混凝土，使水箱永久固定。

3.8 提升機具及設備的拆除

環(huán)板混凝土強度達到設計強度后，即可將液壓控制臺泄壓，逐個將油管，千斤頂及提升支架拆除。

表1 水箱提升情況表

4 安全措施

1)提升前在塔頂用鋼管搭設防護圍欄，鋼管通過焊接固定于下鋼梁外側(cè)，圍欄高度不小于1.2 m，立面張設細眼安全網(wǎng);塔頂承壓鋼圈上就滿鋪厚度不小于30 mm的木板(板上留400×400上人孔，上人孔在作業(yè)時蓋板封閉)。

2)在提升作業(yè)包括拆除提升設備時，不得向外亂拋物件，以防墜物傷人，各作業(yè)人員的工具要放置穩(wěn)妥，如有物件需要傳到地面，需用吊繩或卷揚機吊下。

3)垂直運輸所用的卷揚機導向輪應安裝在槽鋼支架上，支架應不影響上鋼梁正常起升回落。

4)水箱提升就位后要盡快進行固定，剛托架應事先拼制成型，待水箱到達設計標高后將換托梁與筒身內(nèi)的預埋件固定。

5 水箱提升進度

水箱提升過程情況，計劃吊裝工期:8月28日～9月6日，見表1。

6 結(jié)語

鋼絞線吊裝倒錐形水塔水箱是利用十二邊形鋼結(jié)構(gòu)提升架，以100 t液壓千斤頂油壓頂升上提升架，通過鋼絞線提升水箱，并在提升過程中對吊裝進行同步控制，保證了吊裝的安全。該方法與傳統(tǒng)的倒置千斤頂圓鋼提升水箱法相比操作更簡單，吊裝安全可靠，而且施工成本低，吊裝效率高，節(jié)省工期。具有很好的推廣應用價值，可逐步應用到大型設備及構(gòu)件吊裝施工中。