长筒薄壁钢烟囱倒装施工工法

长筒薄壁钢烟囱倒装施工工法**建设集团有有限公司1．前言工程建设中，有有许多烟囱是是钢制长筒、薄薄壁烟囱，安安装这类烟囱囱若按常规方方法(顺装法)进行施工，存存在以下的问问题：需搭设设大量的脚手手架，安装费费用高、工期期长；高空作作业多，危险险性大；烟囱囱筒体直径大大，吊装高度度极高，安装装过程中需要要大型吊车配配合吊装，机机械费用高。为为了解决以上上问题，二十十三冶组织技技术人员经过过分析论证，采采用倒装法安安装钢烟囱，即即先在基础上上组装最上面面节烟囱，接接着利用预制制的框架式组组合支架作为为吊装机构，将将上节烟囱提提升，再将已已预制好的下下节烟囱送至至上节烟囱的的下面，最后后将上下节烟烟囱组对连接接，然后用相相同的方法依依次提升、组组装下面的各各节烟囱，直直至烟囱全部部组装完毕。施施工时，只需需制作一套吊吊具和框架式式组合支架，即即可完成多个个结构一致的的薄壁筒节的的安装施工，解解决因安装高高度较高而一一般吊车无法法完成吊装的的问题，同时时，吊装用组组件可回收利利用；另外，该该方法变高空空作业为地面面作业，避免免了高空施工工带来的施工工投入与安全全隐患。我们将该方法先先后应用在江江苏**铝厂电解一一、二、三期期烟气净化工工程中钢烟囱囱的安装，效效果较好，总总结后形成此此工法，该工工法曾获湖南南省级工法。2．工法特点与传统的正序安安装施工方法法相比较，本本工法具有以以下特点：倒装法施工工，改高空作作业为地面作作业，有利于于对进度、质质量控制。改善施工环环境，减轻劳劳动强度，提提高工效。节约周转材材料，减少吊吊装机械使用用，从而节省省施工费用。变高空作业业为地面施工工，降低了施施工过程的危危险系数，保保证了安全文文明施工。采用倒装法施工工，制作的吊吊装组件提升升工具，使烟烟囱筒体在提提升过程中受受力均匀，较较好的保护了了烟囱，确保保安装质量。施工不受场地限限制，特别是是在一些大型型机械无法进进场或无法布布置的场地施施工，本方法法更为实用。3．适用范围本工法适用于长长筒、薄壁钢钢烟囱的安装装，可推广应应用于高耸钢钢制设备的安安装。也可作作为其它进行行倒装法安装装的设备、构构件施工的参参考技术资料料。4．工艺原理先在基础上组装装最上面节烟烟囱，接着利利用预制的吊吊装组件作为为吊装机构，将将上节烟囱提提升，再将已已预制好的下下节烟囱送至至上节烟囱的的下面，最后后将上下节烟烟囱组对连接接，然后用相相同的方法依依次提升、组组装下面的各各节烟囱，直直至烟囱全部部组装完毕。吊吊装组件包括括四柱框架式式组合支架、环环形梁、导向向轮和限位装装置。环形梁梁共两个，一一个上环梁与与框架式组合合支架顶部直直接焊接固定定，为吊装起起吊的吊点，同同时该环形梁梁上装有导向向轮，起烟囱囱提升时的导导向作用，使使烟囱处于垂垂直状态吊装装；另一个下下环形梁安装装在上环梁的的正下方，与与框架式组合合支架相对独独立运动，作作为起吊时烟烟囱的支托件件，它直接承承受烟囱重量量，为了保证证下环形梁在在吊装过程中中不产生旋转转，在下环形形梁靠近组合合支架四个立立柱的相位外外沿设置限位位装置，确保保下环形梁在在吊装过程中中按设计的轨轨迹运动。上上环形梁下底底面及下环形形梁的上表面面均布吊耳，两两个环形梁之之间采用滑轮轮组及钢丝绳绳连接。提升组装烟囱的的操作顺序为为：将下环形形梁用卡销卡卡住钢烟囱外外围最底层加加强筋→启动卷扬机机提升钢烟囱囱至预设高度度位置→送入下节筒筒节→组装对接上上、下节筒节节→退出下环形梁梁卡销→下降下环形形梁至组合烟烟囱的最底层层加强筋→用卡销卡住住加强筋→……循环作业，直直至将钢烟囱囱组装完毕。5．工艺流程及及操作要点5.1工艺流程程见图工程流程图图运输轨道及小车安装吊装组件设计与制安烟囱筒体组装运输轨道及小车安装吊装组件设计与制安烟囱筒体组装组装平台铺设烟囱裙座安装烟囱附属构件安装与防腐吊装组件拆除O支架基础设计与制作图工程流程程图5.2操作要点点组合支架基础设设计与制作组合支架基础承承受钢烟囱及及吊具和吊装装组件的所有有重量，应预预先根据支架架水平尺寸及及承重量对基基础进行设计计，并提前制制作，同时对对基础做好预预埋处理。吊装组件设计与与制作安装1、框架式组合合支架设计与与制作倒装法安装烟囱囱需要设计制制作吊装用的的框架式组合合支架，组合合支架的立柱柱由四根钢结结构用无缝钢钢管组成，管管径根据支架架承受的重量量来确定，管管柱高度应根根据烟囱吊装装过程的稳定定性及经济条条件角度来确确定，一般选选取烟囱高度度的1/7～1/5（组合合支架高度至至少应大于两两节烟囱的组组合高度）。上上部做成一个个箱形环梁，环环梁的内径比比钢烟囱外径径略大，环梁梁与柱的连接接采用焊接，为为了加强连接接的可靠度，每每根立柱与梁梁之间设置加加劲板，柱脚脚与基础埋件件采用加劲板板焊接。框架架式组合支架架内部制作安安装一个与上上部环形梁相相同的下环形形梁，在靠近近框架式组合合支架四个立立柱的相位上上制作安装下下环形梁旋转转及摆动限位位装置。设计计效果图如下下图所示。图框架式组合支支架设计效果果图1）立柱的结构构验算：根据立柱采用的的无缝钢管规规格，查《建建筑施工手册册》，可得无无缝钢管的各各种参数值：：许用应力ff、回转半半径i、横截面积积An根据立柱无缝钢钢管的高度HH、需提升的的最大重量GG1、吊具及吊吊装组件自身身重量G2，可得：无缝钢管长细比比λ=H/i根据λ的值可查查表得其稳定定性系数a因此，每根钢柱柱的受压强度度δ=N/An={(G1＋G2)/4}/An计算结果钢柱受受压强度与钢钢柱许用受压压强度之间的的关系应满足足：δ＜[δ]=ff/K1取无缝钢管设计计许用应力的的安全系数KK1=1.8～32）验算立柱稳稳定性：δ=N/（a××An）={(G1＋G2)/4)}/（a×An）应得到δ＜[δδ]=f/KK1，钢柱方能能满足钢管受受力稳定性的的要求。2、组合支架的的安装1）先将制作好好的下环梁放放在四个支架架基础之间，再再将支架立柱柱立于基础预预埋件上，并并且找正点牢牢，校对四根根钢柱水平、垂垂直度。2）联接柱间各各横梁、支撑撑，并焊接牢牢固。3）吊起上环环梁置于钢柱柱顶端、点牢牢，校正环梁梁水平、中心心后，将环梁梁焊接固定。4）由于在吊装装的过程中影影响因素非常常复杂，考虑虑不利因素的的影响，在每每根立柱的旁旁边还设置了了一根斜撑，以以增加其稳定定性。5）设置最大提提升高度限位位开关位置。限限位开关一般般采用机械式式限位开关，当当筒体上升高高度到达该位位置时，限位位开关发生作作用，卷扬机机应立即停下下，并保持在在该位置。3、吊装机具选选择及计算烟囱吊装机具采采用卷扬机和和滑轮组，吊吊装时用滑轮轮组及钢丝绳绳联接上、下下环形梁，需需要对滑轮组组、钢丝绳、卷卷扬机等吊装装机具进行选选择及计算。查《建筑施工手手册》得：S=f0KQ式中：S——跑跑头拉力K——动力系数，查查施工手册可可得K=1..2Q——吊装荷载，为为最大提升重重量与吊具重重量之和：Q=(G1＋＋G2)/χ(χ为卷扬机组组数)f0——跑头拉力计计算系数，当当绳索从定滑滑轮绕出时ff0=(f－1)×fn/fn－1,当绳索从从动滑轮绕出出时f0=(f－1)×fn－1/fn－1，其中n工作绳数，f滑轮组系数数，滚动轴承承取1.022，青铜衬套套取1.044，无青铜衬衬套取1.006。根据S=ff0KQ可得跑头头拉力S。根据N组，n道道轮数滑轮组组，根跑绳得得出滑车的倍倍率i,查《钢钢结构施工手手册》得，滑滑车组的效率率η，其所承受受的重量Q，跑头拉力力的简易计算算公式：S=QQ/（i×η）两个计算公式计计算得出的结结果应相符或或基本一致，可可证明以上计计算结果是可可靠的。每组组滑车组根据据情况配套使使用2～3个导向滑轮轮，所以卷扬扬机的拖动力力应为:S卷扬机=S×1.043根据卷扬机的拖拖动力，选择择卷扬机型号号。为了便于于统一指挥卷卷扬机，将所所有参与吊装装的卷扬机安安放在一个地地点进行施工工作业；烟囱囱吊装平稳性性要求高，为为了便于控制制烟囱吊装的的平稳性，每每台卷扬机所所配备的滑车车组应一致，各各组卷扬机启启动应同步、运运行应同速，因因此，在各卷卷扬机组间利利用同步器，使使各卷扬机组组启动实现同同步、运行实实现同速。卷卷扬机组布置置如图5.22.4-1图所示。根据计算所得SS卷扬机，验算算钢丝绳的破破断拉力，查查《钢结构施施工手册》得得：P破=500dd2S=S卷卷扬机×103×10规范要求一般起起重设备钢丝丝绳的安全系系数K取5～6计算结果应符合合P破＞5×S。查《钢结构施工工手册》，根根据上述不等等式计算出的的d选择钢丝绳绳直径。滑车车组安装、钢钢丝绳的穿引引应符合规范范要求，具体体如图5.22.5-2现场安装照照片图中所示示。5.2.3组装装平台铺设烟囱安装在按设设计预先制作作好的混凝土土基础上。而而在混凝土基基础上均匀的的布置有烟囱囱裙座预埋螺螺栓，运用倒倒装方法在基基础上组装烟烟囱筒体时需需要保护地脚脚螺栓不被损损坏，需要在在螺栓上面制制作安装一个个施工平台；；为了便于组组对烟囱，便便于调节烟囱囱组对焊缝，倒倒装施工必须须有一个平整整度较高的施施工平台。因因此，需要在在基础上高出出预埋地脚螺螺栓，在吊装装组合支架的的范围内铺设设组装钢平台台。为了更好好控制烟囱的的安装质量、保保证对接焊缝缝，钢平台表表面应作调平平处理。运输轨道及及小车安装根据组装需要，为为了能将制作作好的筒节方方便快捷的送送入吊装组合合支架内部的的组装平台上上，从支架外外引入两根轨轨道到组装平平台上(如图5.2..4所示)，轨道上表表面标高应与与钢平台标高高一致，两轨轨道的中心线线应通过烟囱囱的中心，轨轨距根据运送送平板小的车车轮距确定，最最后再把制作作好的平板小小车放置轨道道上。图吊装平面布置置示意图烟囱筒体组装烟囱的提升是由由吊装组件、滑滑车组及卷扬扬机组等共同同配合完成，卷卷扬机操作要要求较高，应应配备经考试试合格的操作作员进行操作作卷扬机，利利用同步器控控制卷扬机组组，使卷扬机机启动同步、运运行同速。同时，在下环梁梁上设置不平平度限位开关关，以便控制制提升时由于于意外因素导导致下环梁运运行不平衡时时，及时停止止提升，对下下环梁进行水水平度调整。在提升前，先将将下环梁上的的卡销旋向外外侧，使下环环梁内侧直径径稍大于筒体体直径，下环环梁落于第一一节烟囱加强强筋的下面，再再将卡销旋紧紧（如图-11所示）。然然后启动卷扬扬机，烟囱随随下环梁上升升，当升到超超过第二节烟烟囱筒节的高高度时，停止止上升，将运运至吊装现场场的第二节烟烟囱筒节由小小车运送至组组装平台上，将将提升的筒体体下降与下节节筒节组对，上上、下节筒体体组对后，再再将下环梁退退出，将下环环梁降至第二二节筒体的加加强筋下面，用用卡销卡紧加加强筋，再提提升烟囱。图-1钢烟囱倒倒装提升示意意图烟囱在倒装法安安装提升过程程中，上、下下环形梁均设设置导向装置置（如图-11所示）。下下环梁以钢管管柱为基准，设设置导向轮及及导向杆，导导向轮与导向向杆随下环梁梁同时升降；；上环梁设置置四组导向轮轮，每组包含含上下两个可可以退出的导导向轮，当筒筒体加强筋上上升到导向轮轮位置时，退退出下导向轮轮，当加强筋筋通过下导向向轮后，送入入下导向轮，退退出上导向轮轮，这样筒体体加强筋就通通过了导向轮轮位置。具体体操作如图现现场施工吊装装照片图所示示。如此循环往复，逐逐节组装第三三节、第四节节，直至最后后一节。图-2倒装法安安装烟囱现场场图在实际操作过程程中由于各种种因素影响，如如受风力的影影响，会导致致吊装不平衡衡，为确保施施工的安全，在在烟囱的三分分之二高度的的位置的烟囱囱四个相位点点设置4根缆风绳，缆缆风绳安装如如图-4所示。为了了便于在安装装完成并稳固固后安全拆除除缆风绳，在在四个相位点点上各安装一一个定滑轮，缆缆风绳绕过定定滑轮牵引烟烟囱；在地面面缆风绳的两两个末端，一一端采用锚固固拉杆固定于于地面，另一一端根据受力力情况，设置置四台卷扬机机牵引缆风绳绳，四台卷扬扬机利用同步步器控制，应应启动同步、运运行同速。在烟囱筒体安装装过程中随同同烟囱同时提提升，提升过过程中，同时时启动四台卷卷扬机逐渐释释放缆风绳，调调节缆风绳长长度。缆风在在整个提升过过程中应使烟烟囱保持平衡衡的受力状态态。当烟囱全全部安装完成成并稳固后，松松脱缆风绳固固定端，利用用卷扬机收绳绳将缆风绳从从烟囱上的滑滑轮取下。图-4缆缆风绳设置示示意图缆风绳的受力计计算与选择:假设在吊装过程程中，钢烟囱囱刚好起吊离离地但还未离离开状态下，以以A点做平衡分分析，可得：：F风×0.5hh=2T×cosθ×2h/3＋2T×cos(900-θ)×D＋G×D/2F风——最大风风力风压ω=（γ//2g）×v2在标准状况下，γ=0.0112018KKN/m3所以ω=（γ//2g）×v2F风=ω×AT———缆风绳的拉拉力G———钢烟囱的重重量v———风速θ——缆风绳释释放至最长时时的角度,即缆风绳在在提升过程中中与地面的最最大角度，一一般选择设计计为θ=600。根据上述条件可可以计算出缆缆风绳拉力TT值，按规范范规定作为缆缆风绳的安全全系数取3..5，根据T乘以安全系系统所得值选选用符合规定定的钢丝绳作作缆风绳及卷卷扬机设备。烟囱裙座安安装将所有烟囱筒体体组装完后，最最后组装烟囱囱的裙座段。将将裙座段烟囱囱运用平板小小车运送进组组合支架内部部后，运用手手拉葫芦等工工具吊起裙座座段筒体，退退出小车，拆拆除轨道、钢钢平台，将裙裙座段筒体安安装在烟囱基基础上，找平平找正，其水水平度的误差差应控制在±5mm，标高高误差应控制制在-3.0―0mm。最后后紧固所有的的地脚螺栓，将将烟囱筒体下下降与裙体对对接，烟囱安安装完成。在在安装整个过过程中注意控控制烟囱的垂垂直度。5.2.7烟囱囱附属构件安安装与防腐烟囱附属构件主主要包括烟囱囱进口和检修修爬梯。进口口安装时，先先在筒体上找找出进口位置置，然后开口口，再在开口口处安装烟囱囱进口；爬梯梯安装与筒体体组装同时进进行，当烟囱囱组装至高度度超出支架上上环梁后，每每组装一节烟烟囱就安装一一节爬梯。钢烟囱的防腐应应在筒节预制制好后，组对对之前进行，组组对后再对组组对口及防腐腐破坏处进行行局部防腐。5.2.8吊装装组件拆除待整个钢烟囱安安装完成并稳稳固后，将吊吊装用组件拆拆除。拆除顺顺序为：先拆拆环梁再拆立立柱。在拆除除过程中注意意施工安全。6．材料与设备备表-1主要要施工用料表表序号名称型号、规格单位数量备注1槽钢[18m60组合支架用2钢板δ=12～200t5组合支架用3工字钢I32m10组合支架用4钢管Φ219×8m40吊装用5角钢∟80×5m48放样用6钢轨43kg∕mm40输送筒节用7钢架管Φ48吨0.5脚手架用8架管扣副400脚手架用9竹跳板块200脚手架用表-2主要要机具设备表表序号名称型号、规格单位数量备注1CO2保护焊机机500A台62平板汽车10t台13汽车吊8t台14手提砂轮机φ150台105角向磨光机φ100台106卷扬机10t台37卷扬机5t台48双输滑车组16t个99单输滑车8t个2110钢丝绳φ22×6×337＋1米100011绳卡20个5012倒链10t个57．质量控制7.1执行行的规范、标标准《化工工程建设设起重施工规规范》（HGGJ201--83）《钢结构工程施施工质量验收收规范》（GGB502005-2001）7.2质量量要求7.2.1筒体体组对时环焊焊缝的对口错错边量应符合合下列规定：：1、当两板厚度度相等时，不不应大于1mmm；2、当两板厚度度不等时，不不应大于3mmm。7.2.2对接接焊缝形成棱棱角不得大于于2mm，检查查时，纵焊缝缝用弧长等于于700mmm外样板，环环焊缝用长度度不小于3000mm的检检查样板。7.2.3筒体体的外圆周长长允许偏差为为±16mm，且且应满足对口口错边量的要要求。7.2.4筒体体在同一断面面上的最大直直径与最小直直径之差应不不大于25mmm。7.2.5筒体体的垂直度为为H/10000，且最大大不得大于330mm。7.2.6烟囱囱组装检验：：施工过程中中对烟囱的组装装尺寸、坡口口尺寸全程进进行跟踪检测测，对烟囱中中心偏差要求求中心偏差值值小于或等于于H／2000，且且小于或等于于30mmm。7.2.7烟囱囱焊接质量检检验：为确保保焊缝质量，采采用坡口焊接接，每条焊缝缝分3层完成，6个焊工对称称布置同步焊焊接，每焊完完一层后，经经检查确认无无缺陷后，再再焊下一层。8．安全措施8.1倒装施工工中的高空作作业安全措施施脚手架搭设要要牢固、平稳稳、防滑、且且有安全部门门的认可。在框架式组合支支架上施工时时，支架上应应搭设稳固的的施工平台，四四周应挂安全全网。高空作业人员必必须系好安全全带，所使用用的小型工具具、螺栓、螺螺母等小型物物件必须放人人背袋内，不不得空中抛掷掷物件、材料料。全体现场场人员必须戴戴好安全帽。8.2雨、雾雾、雪及现场场出现五级及及以上风力的的天气应停止止倒装施工作作业。8.3倒装施施工用电安全全措施施工照明用电的的电压应为112V或符合合有关规定。进入钢烟囱内的的一切电缆、电电线不得破损损，且应加套套管。8.4防火措措施：进行钢钢烟囱内部防防腐刷油时，不不得同时进行行动火作业。9．环保措施施工过程中需要要采取相应的的环保措施，尽尽量减小建筑筑安装施工过过程对周边环环境的影响，做做到环保施工工。9.0.1施工工尽量选择节节能环保的材材料，减少固固体废弃物污污染。9.0.2施工工过程应选择择科技含量高高的环保施工工机具，提高高效率，保证证工程质量，减减小能耗、减减少废气、烟烟尘排放。9.0.3钢烟烟囱安装施工工现场，主要要的污染源包包括噪声、扬扬尘和其他生生产垃圾。根根据相应的污污染源，采取取相应的措施施：1、控制施工噪噪音方面，应应从机具和施施工方法上考考虑，尽量降降低噪音的产产生；2、施工扬尘的的控制，可以以在现场设置置围挡，覆盖盖易生尘埃物物料；洒水降降尘，垃圾封封闭；3、生产过程中中尽可能防止止和减少垃圾圾的产生，对对产生的垃圾圾应尽可能通通过回收和资资源化利用，减减少垃圾处理理处置；对垃垃圾的流向进进行有效控制制，严禁垃圾圾无序倾倒，防防止二次污染染。，9.0.4合理理安排进度，尽尽量不安排深深夜连续施工工，多采用环环保节能的新新工艺、新技技术，以提高高劳动生产率率，降低资源源消耗，同时时可减小施工工过程对周边边环境的影响响。10．效益分析析：与传统顺装相比比较，采用框框架式组合支支架倒装法安安装长筒薄壁壁钢烟囱，施施工简便，易易于操作，无无需大型高耸耸起重设备；；有良好的作作业环境，有有利于安全施施工，保证安安装的施工质质量；工艺设设施经济合理理，因不需高高耸大型起重重设备且不用用搭设大量的的脚手架等，减减少了设备、材材料及人工的的投入，可节节约机械费、脚脚手架费、材材料费及人工工费60%以上，有有明显经济效效益；同时，工工程的施工工工期也节约550%以上，更更能保证安全全、保证质量量，也可创造造良好的社会会效益。以江江苏大屯铝厂厂电解二期烟烟气净化回收收系统钢烟囱囱工程为例，对对顺装法与该该工法的倒装装法进行费用用分析如下：：表10.0.11-1采用顺顺装法计划费费用清单序号名称单位数量单价合计（元）125吨汽车吊台班21800元/台台班3600250吨汽车吊台班64000元/台台班24000375吨汽车吊台班67500元/台台班450004120吨汽车吊吊台班69600元/台台班576005250吨汽