生产条件下炼钢车间内增建大型工业设备托梁抽柱施工方法

张新才

河北冶金建设集团有限公司邢台分公司 054000

生产条件下炼钢车间内增建大型工业设备托梁抽柱施工方法

张新才

河北冶金建设集团有限公司邢台分公司 054000

钢铁企业为扩大产能，调整产品结构，在现有炼钢车间内增建混铁炉、连铸机、脱磷等，布置一些大型设备基础，将6m柱距改为12m或18m以满足工艺要求，为不改变屋盖系统受力状态，不影响屋盖系统正常使用，减少对正常生产秩序的影响，往往采用托梁抽柱方法。

针对多项托梁抽柱的实践，探索出较为成熟的施工方法，以邢钢新建3#混铁炉托梁抽柱施工为例进行描述。

1、特点

不需顶升屋盖，不改变屋盖系统受力状态，屋盖始终处于正常使用状态，对正常生产秩序影响较小。结构力传递路径明确，便于施工监控。节地、节材、节省投资，施工周期短。

2、适用范围

适用于单层排架结构厂房增建大型工业设备托梁抽柱施工。

3、工艺原理

在不需顶升屋盖，不改变屋盖系统受力状态，屋盖始终处于正常使用状态。安装附加钢柱和临时车挡。在将抽掉的柱上，按设计标高焊接钢板包箍，分体安装托梁桁架，使上柱与托梁桁架成为一体，安装临时门架和同步千斤顶，逐级加荷，使同步千斤顶顶住柱人孔顶部或临时增设的牛腿，让屋面荷载先传到原吊车梁上，用静力切割切除上柱下200mm长砼段，逐级卸荷，观察托梁桁架，使屋面荷载逐级传到托梁桁架，再由托梁桁架逐级传到附加钢柱上。拆除原有吊车梁系统，安装新吊车梁系统及轨道，天车通行，进行大型混铁炉基础分块施工和设备安装等后续工作。

4、工艺流程

确定并实施保产措施→轨顶标高、中心复核，柱距复核→钢构件制作→附加钢柱基础→施工区两端增设临时车挡，钢构件安装及厂房改造→拆除下柱→安装新吊车梁系统、轨道→拆除临时车挡、天车通行打桩支护，分块施工大型设备基础及设备安装施工等后续工作。

认真复核轨顶标高、轨道中心、柱距、附加钢柱两侧的原砼柱垂直度、人孔宽度和相对高度。根据复核的相关标高、平面尺寸，确定附加钢柱基础的准确位置、标高、附加钢柱长度尺寸及牛腿位置、吊车梁长度、托柱桁架长度及高度尺寸。附加钢柱基础既要和原柱基础连接成一整体又要和设备基础筏板连接成整体，所以认真做好原基础上植筋工作和侧模支设加固工作，为打桩、筏板施工等后续工作创造良好条件。根据复核的标高和平面尺寸，安装附加钢柱螺栓，且应注意调整平面尺寸。附加钢柱应根据原吊车梁高度和场地条件分节制作，分节的位置和节点形式与业主、设计、监理商定。上柱安装采用汽车起重机与手动葫芦相配合。钢板包箍与砼柱接合处，用电镐将碳化的砼凿除掉，且表面平整不损坏钢筋，四面钢板焊接完后，用高强无收缩灌浆料将缝隙灌满以使钢板与砼柱结合成一体。为保证上部结构和设施不受抽柱的影响，托梁桁架的挠度需控制在L/600范围内，优于《钢结构设计规范》GB50017-2003规定允许挠度控制在L/400范围内。为此，需对托梁桁架挠度进行验算。在施工过程中对桁架承载力和挠度进行了验算。实践证明，在截面高度尺寸受到限制的情况下， 通过适当加厚节点板、适当改变焊缝形式、适当增大个别杆件规格尺寸，能够使桁架杆件的综合应力比控制在设计允许范围内，使桁架刚度增大，有效降低挠度。挠度验算公式：

式中：ϕ：截面曲率；L：计算构件跨度；M：计算挠度处弯矩

托梁桁架分片分节制安，每节6m，安装时以人孔为中心，每节向两侧均分，这样能避免人孔顶部、底部施焊困难，方便操作。单片18m长的桁架均就位后，安装上下弦水平杆件。焊缝均满焊。以人孔为中心，以两跨四根吊车梁为支撑，安装托梁桁架临时支撑门架，在门架上固定200t同步千斤顶，顶紧人孔顶部桁架节点板，逐级同步加荷至大于屋面荷载，观察屋面和托梁桁架。托梁桁架整体安装完成后，设置桁架挠度监测点，并做好详细记录。同步千斤顶加荷完毕，桁架挠度监测点设置完成，开始切割砼柱，自上柱底向下切取200mm砼段。为防止钢板包箍灌浆料与原柱接合处受到不良振动，影响整体结合，采用静力切割法，用金刚石绳锯切割。自将拆除柱脚搭设操作平台脚手架，在合适标高铺设架板，用吊车将金刚石绳锯安放到操作平台上，弹出墨线，标注切割段位置，调整金刚石绳锯角度后，开始切割，切割砼段水平推至操作平台上，然后用吊车卸下。切取200mm等砼段后，同步千斤顶逐级卸荷，逐级监测托梁桁架挠度。同步千斤顶卸荷至0时，测得托梁桁架挠度为10mm〈30mm设计要求的最大挠度值。经24h监测，挠度值无变化。此时屋面荷全面传递到托梁桁架上，且处于安全状态。拆除需抽掉砼下柱。下柱用汽车起重机分节卸下，运离现场。安装新吊车梁系统。新吊车梁长18m，重量较大，场地十分狭窄，不得影响生产，所以其运输、安装十分困难。与生产紧密配合，用火车平板运入；应用计算机软件进行模拟安装，合理选用吊车并及时支设在既定位置。大型设备基础土方开挖及砼施工均分块实施，用未开挖的土方和已浇筑部分的砼设备基础作为支撑，防止新做柱基础受力滑移，影响结构安全。

5、主要机具设备（略）

6、质量控制

6.1 施工遵循的主要规范及规定

6.1.1 《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001

6.1.2 《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002

6.1.3 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002

6.1.4 《混凝土结构加固技术规范》CECS25：90

6.2 质量管理，成立由质量工程师、质检员、操作班长、组成的质量检测小组，由质量工程师负责建立质量安全保证体系和施工目标工作流程图，定期对工人进行教育培训，增强质量意识，提高技术水平，特殊工种均持证上岗.严格检验各工序，尤其是隐蔽工程，必须会同监理工程师严格检查，每道工序均需签字验收后方可进行下道工序施工。

6.3 主要质量控制点（如表6.3）

表6.3主要质量控制点

6.4 桁架安装完后，对其焊缝形式、焊缝高度、连接方式等进行认真检查，经监理、设计、业主确认合格后，方可切割砼柱。

7、安全控制措施及环保措施（略）

8、效益分析

在原车间内进行新的工艺布置，采用附加钢柱托梁抽柱施工方法，能充分利用现有的起重设备、配电设备、工艺介质管道、运输设施，无需新建厂房和拆除原厂房，无需顶升屋面系统保留上柱，无需进行原柱和屋盖系统加固，具有可观的社会效益和经济效益。即节约了设备制造周期，节约了土地资源，又大量缩短了建设周期，有利于能源节约和环境保护，且无需顶升屋盖，不必对屋盖系统进行加固，施工更加安全可靠。