煤礦特大型套架吊裝施工技術

葉大干

（中煤第三建設集團機電安裝工程有限責任公司，安徽 宿州 234001）

1 概況

巴彥高勒煤礦位于鄂爾多斯高原之東南部，一期建設規(guī)模30.0Mt/a，井筒采用凍結法施工，立井開拓方式，工業(yè)廣場內(nèi)布置主、副、風三個井筒。主井基建工程施工結束，下部進行提升系統(tǒng)安裝工作。立井鋼結構套架是井筒提升系統(tǒng)的重要組成部分。套架由立柱、橫梁、叉梁、底部固定梁、頂部固定梁、爬梯等組成。上井口套架為大型四棱鋼框架結構，套架內(nèi)附有罐道梁、剛性罐道、防過卷裝置及防撞木等。井架、套架技術參數(shù)見表1。

表1 井架、套架技術參數(shù)

2 特大型套架起吊的施工

2.1 組裝方案選擇

由于套架結構復雜、超高度、特大重量、工期緊及現(xiàn)場施工條件受限等因素，套架采用整體組裝方式，將套架及套架內(nèi)附屬設備一次組裝完畢，然后采用大穩(wěn)車及多點復式滑車整體吊裝。如圖1所示。

圖1 特大型套架組裝起吊圖

2.2 套架組裝場地選擇

由于井口北側為卸載站，正在施工，井口東西側為永久提升車房，井口正南為聯(lián)合樓，距離井口40m，無法一次組裝完整。綜合實際情況，采取在井口西南側組裝套架，如圖2所示。

2.3 套架整體吊裝方案

用4臺JZ2-40/1600T穩(wěn)車起吊套架，穩(wěn)車地錨采用澆注混凝土地錨，在井架上天輪平臺位置布置4個32T單柄滑車，作為4臺穩(wěn)車跑頭繩改向滑車。在套架頭部及井架平臺梁上的鋼性吊耳采用滑動提升法整體吊裝。套架豎立后，再與底板梁連接固定。

圖2 套架組裝場地布置圖

2.4 施工難點分析

由于套架結構復雜、超高度、重量大等因素，施工重點難點集中在組裝和起吊環(huán)節(jié)上。施工技術難點主要有以下幾個方面：

（1）地面組裝時套架鋼結構幾何尺寸精度要求高，焊接時容易出現(xiàn)彎曲變形等現(xiàn)象，且變形很難矯正。

（2）現(xiàn)場組裝時焊接位置復雜，現(xiàn)場焊接條件差，焊接質量要求高。

（3）套架立柱長，重心高，結構剛度低，所以在套架吊裝時整體穩(wěn)定性差，容易變形。

（4）套架結構重量大，套架及附屬罐道總重量500t，吊裝設備機具選擇較困難。

（5）由于套架結構尺寸大，結構復雜，測量調(diào)校困難。

3 套架組裝技術

3.1 套架組裝工藝

由于套架結構體積大，整體出廠運輸困難，所有構件在工廠進行制作和防腐之后，以分裝形式運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，然后再進行現(xiàn)場組裝。套架各構件單體自重大、件長、精度要求高，組裝時應按組裝控制線擺放到位，盡量減小找正時的移動距離。組裝時鋼梁下部要擺放井字形道木，做為支撐，地基要夯實，以減小因地基沉降而導致的變形。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，組裝順序要從套架頭部至根部依次組裝，套架頭部要超過井筒中心線。套架頭部組裝時與土建單位交叉作業(yè)，無法正常組裝，組裝時從+45m處向套架尾部開始組裝,套架頭部等土建施工完鎖口后再進行組裝。組裝過程要嚴格按設計控制立柱的直線度及水平度等，施工中要經(jīng)常測量立架對稱點的標高，檢查各墊點的可靠性。按順序組裝時要充分考慮套架在焊接過程中的變形，合理預留接縫間隙，綜合考慮接縫間隙預留量為3mm。

3.2 套架焊接工藝

組裝結束經(jīng)檢驗合格后轉入焊接工作。套架焊接主要有柱與柱、柱與梁、斜插連接梁、爬梯及斜撐等。焊接時為了減少焊接變形，必須制定合理的焊接順序。焊接順序在平面上，要從四周向中間進行，先焊接收縮量大的焊縫，再焊接收縮量小的焊縫，嚴格執(zhí)行對稱焊接的原則。

3.3 焊接質量控制

焊接工作必須由專業(yè)電焊工持證上崗。焊縫坡口切割形式及尺寸必須符合設計及工藝要求。焊接前要要將坡口清理干凈，使用合格焊條，不得使用藥皮脫落或焊芯銹蝕的焊條，露天作業(yè)要采取有效的防風措施。焊接時要采取多層多道焊接，確保焊接接頭的力學達到最佳狀態(tài)。為防止夾渣或其他焊接問題，采用風動打渣機逐層逐道清渣。焊接過程中設專人對焊接規(guī)范、焊接質量、焊接順序等進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，確保施工質量。

4 特大型套架吊裝施工技術

4.1 穩(wěn)車、地錨選用

（1）選擇依據(jù)：根據(jù)設計荷載選擇穩(wěn)車和地錨。

（2）套架起吊使用4臺JZ2-40/1600T穩(wěn)車，采用混凝土地錨。

4.2 套架起吊點選擇

井架及套架上各采用四個起吊點，井架上吊點設在預定的平臺梁上。套架上吊點分別布置于標高預定的橫梁上，均采用鋼性吊耳連接。

4.3 特大型套架吊裝

（1）套架的整體吊裝通過四套滑車系統(tǒng)來完成，南北兩側復試平衡，采用滑移提升法提升。

（2）主提升系統(tǒng)選用4臺JZ2-40/1600T穩(wěn)車提升，用2臺260t汽車起重機輔助提升及后留,并在套架尾部增加布設一臺JZ2-10/800T穩(wěn)車做為后留雙保險，確保套架后留安全。套架滑移、起吊過程中，汽車起重機輔助起吊，以減輕穩(wěn)車的提升力。起吊時要同時從多角度觀察每臺穩(wěn)車的提升速度及提升力，提升的全過程要保持各個吊點的受力平衡。

（3）當起吊過程需要臨時停車時，保證各個吊點的受力均勻，安排專人時刻觀察跑頭繩的松緊狀態(tài)，并通過測量儀表監(jiān)控跑頭力的大小。

（4）當套架尾部提升到接近井口時，按照設計位置進行調(diào)整。

用2臺260t吊車和H50×3滑車系統(tǒng)做雙保險后留，再將套架提升離開地面合適高度后，緩慢將套架尾部送入井筒中，穩(wěn)定后再進行立柱下部分割段的安裝。

分割段安裝完畢，幾何尺寸校驗合格后將套架整體下放至底板梁處，與底板梁連接。

（5）套架起吊前準備工作就緒后，開動起吊穩(wěn)滑車組的牽引穩(wěn)車，將套架頭部抬起離開地面300mm，停車檢查。檢查內(nèi)容包括：井架上部吊耳、起吊滑車組及鋼絲繩、穩(wěn)車固定及受力情況、套架變形情況、穩(wěn)車供電及控制系統(tǒng)工作情況等，確認無誤后方可進行起吊。

立井套架采用地面組裝，利用井架布置吊點，通過滑移抬吊法整體吊裝，保證套架的組裝和安裝質量，減少高空作業(yè)不利因素，滑移抬吊平穩(wěn)可靠，操作安全方便。

5 結語

（1）由于立井套架結構復雜、超高度、大重量、工期緊及現(xiàn)場施工條件受限等因素，通過方案比較排除了散裝、空中二次組裝及整體翻轉安裝的方案。采用整體組裝，將套架及套架內(nèi)附屬設備一次組裝完畢，然后采用大穩(wěn)車及多點復式滑車整體吊裝的方案。通過施工實踐，收到較好的技術經(jīng)濟效果。

（2）套架起吊具有極強的專業(yè)性和不可預測的高風險性，因此要求精心策劃，實地考查，建立模型，編制詳細的起吊施工方案，組織專家進行論證，確保施工人員及設備的安全。

（3）立井特大型套架起吊在施工過程中要根據(jù)不同的設計、不同的套架結構、不同的現(xiàn)場條件而采用不同的施工方法，不能局限于一種施工方法。并在實踐中不斷地總結改進、創(chuàng)新，才能保證安全快速優(yōu)質的施工。