烟囱钢内筒气顶法倒装施工技术_

烟囱钢内筒气顶法倒装施工技术
河南省第二建筑工程有限责任公司张永举彭净吴家顺

南阳热电一期工程180m烟囱钢内筒施工采用气顶倒装法施工工艺。气顶倒装法施工工艺是根据内筒直径等的特点，在内筒设置临时封头和密闭内底座形成一个可伸缩的套筒，在其内充入压缩空气后，形成向上的顶升力，以此提升钢内筒。在烟囱混凝土筒首安装支撑梁，配合钢平台安装和钢内筒气顶升助吊。在施工过程中，根据工艺流程，制定科学合理的关键工序和技术要求来指导施工。
一、工程概况
南阳热电一期工程烟囱设计为套筒烟囱，外筒为现浇钢筋混凝土筒体，高175m，出口内径为9m；内筒为6m直径钢内筒，高180m，采用JNS耐酸露点钢，板厚10-18mm不等，中部设6道止晃点和17道加固圈。
二、气顶倒装法的原理
气体在密闭容器内，气体压强在容器任何部位均相等；而当处于正压时，气顶有使其容积扩大的趋势，运用这一特性创造了钢内筒气顶倒装法。采用常规的吊装工具，组装出一个顶部初始段，高度约15m以上，在接近上口的载面套上一个封头，它与钢筒内壁紧密联接，可以焊接或法兰加垫连接，但其周圈应能传递整个内筒的总重，而在钢内筒基础上一个约10m高的带有密封环的内底座，而其底座通有从气源来的压缩空气管道。然后把那已组对顶部始段套住这个内底座，其下口刚好接触内底座的圆形底板，那样在密封环以上直到上部封头和此筒壁包围的范围构成一个密闭腔，而当由底部管道通入一定压强的压缩空气时，筒壁周围受到的压强相互平衡，因此筒壁受到拉胀却不会有平面移动，而对于封头向上的压强形成的合力和垂直向底板的压强的力构成了作用力和反作用力，而使其容积扩大的趋势却因筒内壁和密封环允许滑动而筒身上升，于是顶部初始段的底口离开底板面而上移，直至此底口升到超过后续节板的高度时，便关闭进气，使初始段保持不动，而在下口下面，把后续节片板运入并合围成整圆周，焊好各纵缝，随后通过缓缓放气，初始段下降并使下口和后续节上口相对接、焊固，那样初始段接长一段。随后再次进气，已组焊筒段上升至一定高度后停止进气，后续节片板运入，合围焊好纵缝成后续节，少量放气，已组焊筒段适量下降，与后续节对口焊接，已组焊筒段接入一节。如此不断重复上述工序，内筒被不断接长，直至达到设计高度。
为使钢内筒在气顶过程中不倾倒，由钢平台上装置导向轮组扶住其上部，若在其封头中心顶端挂上一套滑轮组，随着气顶用卷扬机同步拉紧，其荷载不大，却更有利顶升的导向、克服静摩擦力和筒体保持垂直的作用，见工艺原理图1以及钢内筒气顶施工示意图2。

图1 烟囱钢内筒气顶法施工原理图
1-空压机；2-储气罐；3-密封腔；4-钢内筒；5-密封件；6-气定底座

图2 钢内筒气顶施工示意图
1-内外操作平台；2-气顶底座及密封活塞环；3-钢内筒；4-气顶风帽；5-钢筋混凝土筒身；6-顶部牵引大梁；7-至地锚；8-进排气管路；9-排风口；10-到5t卷扬机
三、前期施工准备
钢内筒施工前期施工准备工作由三个部分组成：第一是顶部牵引大梁及卷扬机系统安装调试，第二是钢内筒底座、密封圈及操作平台系统安装，第三是空气管路系统安装调试。
顶部大梁安装要求按图施工，各连接部位安装到位，梁两侧立柱位于同一平面内，立柱垂直度偏差不大于5‰；大梁滑轮安装居中，滑轮运转正常，卷扬机采用限位安装，限位装置安装位置准确，动作正常，反应灵敏。卷扬机钢丝绳无损伤，无硬摩擦，地锚牢固，绳索牢靠。
气顶底座及操作平台安装要求稳定、牢固、可靠，与钢内筒间距合适，各种起重葫芦（含电动、手动）调试完成，使用正常；底部安装位置居中，其中心允许误差为+2mm，导向轮安装半径正确，每一组导向轮安装相对误差≤2mm，密封圈安装到位，与内筒内壁接触紧密，在常压状态下整体间隙不大于2mm，局部间隙不大于8mm。气顶管路系统安装各阀门、仪表安装位置正确，标识明显，储气罐安全阀调试压力符合要求。在正式气压升顶以前，将各阀门关闭，根据设计压力要求，进行试压，检查各连接部位密封情况，并查看压力表数值。要求密封不漏气（可采用泡沫涂抹检查），压力表读数正常。
四、顶升安装操作要点
钢内筒气压顶升安装操作程序：（1）下料→（2）卷板→（3）喷砂除锈→（4）喷漆→（5）吊装就位→（6）组装→（7）连接→（8）焊接→（9）清理打磨→（10）焊缝质量检查→（11）→气压顶升→（12）下一节钢内筒连接→（13）复位及补漆。其中第1—4项工作可提前进行，在顶升施工中第5—13项工作重复进行。下面就第5—13项工作操作要点详述如下：
烟囱钢内筒在制作时采用三片等长钢板卷制，在安装时，利用汽车吊负责装车和卸车，将已卷制好的钢板直接吊在电动葫芦下，利用组焊平台上安装的电动葫芦吊装到组对平台上，利用手动葫芦将圆弧板就位。
将每节钢内筒所需三节圆弧板大致就位后，根据已焊接成形的钢内筒底节做内胎膜，进行钢内筒的组拼，组拼时要按设计要求错开竖向焊缝。组拼时，先将三块钢板中的两道竖向焊缝拼好，然后在第三道焊缝处用手拉葫芦尽可能的将组拼内筒与胎膜内筒贴紧，并进行两道立缝的焊接。
在上节钢内筒焊接完成并试验合格具备顶升条件后，进行钢内筒的顶升，顶升将底节组拼内筒松开葫芦并开启空压机，根据计算好的压力，缓缓开启进气阀门，当密封腔内压力达到或略高于计算压力时，开动卷扬机，在气压顶力作用下，钢内筒开始向上滑动，根据钢内筒的上升速度，控制进气阀的进气量，保持钢内筒上升速度均匀平稳。待内筒整体上升2m时，与组拼的钢内筒等高，此时应适当减小进气量，待内筒高于底节30-50mm左右，关闭进气阀，同时观察钢内筒变化，如内筒仍向上滑动，则需打开放气阀，使内筒平稳或微量下降，直至与底节内筒标高基本一致，观察压力表读数，此时压力值即为稳压数值。在内筒顶升过程中，密封圈橡胶胎内应保持相应的压力，压力大小应根据现场情况而定。
内筒焊缝焊接分两步完成，在组拼过程中，完成两道立缝的焊接；在顶升并连接下一节内筒后，完成水平焊缝的焊接和第三道立缝的焊接。焊缝完成后，进行焊缝检测试验。
五、施工质量要求
烟囱钢内筒安装要求：水平焊缝达到一级焊缝要求，竖缝达到二级焊缝要求。钢筒中心线位移≤20mm，筒体直线度≤1mm，筒体椭圆度≤10mm，上下对口错边≤1mm，筒身周长误差0-20mm，筒高误差0-50mm。
六、施工安全及其他要求
1. 施工操作人员应持证上岗，具体详见项目部要求；现场作业人员应正确使用安全三宝，佩戴相应的劳保用品；
2. 施工前，由施工员、安全员对班组进行安全交底，并履行书面交底手续；
3. 起重工在钢筒到达每层平台前，应在平台上进行起重指挥，防止内筒与平台碰撞；每一作业班组施工时，起重工、信号工、卷扬机操作人员应固定，保证指挥统一，协调有序；
4. 阀门操作人员应由专人负责，在顶升及稳压过程中不得离开操作台，在组拼焊接过程中，应对管道、阀门、仪表进行检查，发现异常情况应及时处理；
5. 空压机由专人负责开启操作，在启动前应提前打开水泵，停止运行后水泵应至少再运行15分钟；如无特殊情况，在两次顶升之间，应开启空压机向储气罐增压，防止空压机一次运行时间过长；水箱水温高于45℃时，应及时进行换水降温；
6. 施工用电由电工统一接线，夜间施工时要有足够的照明，要时常检查各运转设备、电焊机等的接地，保证接地良好；
7. 在钢筒内部有人操作时，必须保证两台风机正常运转，空气流通；
8. 电焊条头应由专人负责收集，防止污染；
9. 第三次平台上只允许打磨试验，严谨焊接，以防烧伤密封圈；内焊缝应打磨平整光滑，筒体内部不得有毛刺及焊瘤等，以防划伤密封圈；
10. 在顶升过程中，应派人巡视各层平台上止晃点，防止加固圈预留部位与止晃点碰撞，导致筒体倾斜；
11. 现场各种起重机械，应由专人负责，其他人员不得私自开动空压机、卷扬机、电动葫芦、阀门等；
12. 现场进行x光拍片检验时，施工人员应撤离至安全距离以外，以免受伤。
七、结语
1. 气顶采用常规机具可节省大量的装备投资。气顶倒装法采用的安装设备：空压机、储气罐，均为常有规格及型号，是一般施工企业所具备的，不必另外进行设备投资。
2. 采用气顶倒装法具有良好的稳定性。
顶升着力点在钢内筒的定点，且距离内筒重心点越来越大，特别是在封头顶正中牵引滑轮组的牵引导向作用下，稳定性较好，几乎是悬浮平稳上升。
3. 安装施工速度快，南阳180m烟囱的钢内筒从顶升开始到结束总计工期31天。
4. 气顶顶升对钢内筒的焊接质量、稳定更有高的要求。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

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