王森林

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)有限公司廣東火電工程總公司 廣東 廣州 510735）

1 概要

近年來(lái)，隨著電廠從600MW 燃煤機(jī)組到1000MW 機(jī)組，機(jī)組發(fā)電容量不斷增大，這對(duì)安裝使用的吊裝機(jī)械也提出了更高的要求。吊裝機(jī)械隨著機(jī)組的增大而增大，建設(shè)成本大幅度增加，加重了公司的機(jī)械費(fèi)用，增大了施工成本。

目前，國(guó)內(nèi)已完成或在建1000WM機(jī)組，鍋爐鋼結(jié)構(gòu)基本上是采用2臺(tái)大型塔式起重機(jī)或一臺(tái)塔式起重機(jī)加一臺(tái)400t以上的履帶吊進(jìn)行安裝。另外電廠設(shè)計(jì)布局越來(lái)越緊湊，對(duì)吊機(jī)的布置要求也越來(lái)越高，為了滿足1000WM機(jī)組鍋爐鋼結(jié)構(gòu)，遏止這種吊機(jī)隨機(jī)組容量增大而增大的趨勢(shì)，我們嘗試在Π型爐內(nèi)安裝一臺(tái)塔式起重機(jī)，進(jìn)行鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的吊裝。

總公司承接的項(xiàng)目中有潮州、海門、臺(tái)山、平海、惠來(lái)等在進(jìn)行百萬(wàn)機(jī)組的建設(shè)?；輥?lái)電廠#3機(jī)組鍋爐長(zhǎng)75150mm，寬70000mm，鍋爐構(gòu)架范圍較之小機(jī)組發(fā)生了很大變化，采用傳統(tǒng)的鍋爐單側(cè)布置塔機(jī)的方式已不能滿足鍋爐鋼架的吊裝，若采用鍋爐兩側(cè)布置塔機(jī)的方式則需要一臺(tái)FZQ2000/80t筒吊和一臺(tái)FZQ1250/50t筒吊。

按計(jì)劃#3鍋爐鋼架與2008年12月28日進(jìn)行吊裝，而80t筒吊2009年1月底進(jìn)場(chǎng)，加上鍋爐安裝工作要3月份才能全面展開，若在爐左布置一臺(tái)50t塔吊，受吊裝范圍的限制，不能進(jìn)行爐右側(cè)鋼架的吊裝，必須增加一臺(tái)400t履帶吊才能滿足鋼架的前期吊裝需求。為合理利用機(jī)械資源，保證鍋爐鋼架的順利吊裝，相關(guān)技術(shù)人員經(jīng)過(guò)多次技術(shù)方案的討論，在海門工地的使用基礎(chǔ)上做改進(jìn)，決定在爐膛內(nèi)布置一臺(tái)50t塔式起重機(jī)。爐內(nèi)塔吊安裝60米長(zhǎng)起重臂，其吊裝范圍可以基本覆蓋整個(gè)鍋爐，25米半徑內(nèi)起重量為41t，60米半徑內(nèi)起重量為12t，可以滿足K1～K5鍋爐鋼架的吊裝需求。50t塔吊起鉤速度快，吊裝范圍廣，在投入使用后大大加快了鍋爐鋼架的吊裝速度，出色的完成了吊裝任務(wù)。

2 主要施工過(guò)程

首先根據(jù)設(shè)備吊裝位置和塔吊的機(jī)械性能，確定塔吊基礎(chǔ)的安裝位置；根據(jù)吊裝設(shè)備的重量和高度確定塔吊的高度。根據(jù)廠家提供的資料，塔機(jī)混凝土基礎(chǔ)長(zhǎng)9.5米，寬9.5米，厚2.3米，需鋼筋混凝土約208立方米。采用混凝土基礎(chǔ)不僅增加塔機(jī)安裝成本而且在爐膛內(nèi)進(jìn)行基礎(chǔ)施工難度也將大，吊完鋼架之后還必須立即爆破清理，將會(huì)影響整個(gè)鍋爐的施工工期。因此在塔機(jī)基礎(chǔ)的選擇上采用了拆除方便且可重復(fù)利用的鋼基礎(chǔ)。

根據(jù)塔吊資料，鋼基礎(chǔ)每點(diǎn)最大承重為273t。為滿足基礎(chǔ)強(qiáng)度，計(jì)劃在基礎(chǔ)放置位置處挖深，換填毛石、碎石，然后鋪石粉，振搗壓實(shí)，保證地耐壓力達(dá)到20t/m2?；A(chǔ)放置位置及地基處理方式見下圖。

基礎(chǔ)放置位置及地基處理方式圖

塔機(jī)吊裝范圍圖

通過(guò)場(chǎng)地和受力綜合考慮，我們將鋼基礎(chǔ)底面大小確定為4000×4000mm，共4個(gè)。底板選用20mm鋼板，在底板上方為5根4000mm長(zhǎng)的雙56a工字鋼，中間用28a工字鋼連接，56a工字鋼兩側(cè)加20mm鋼板作為護(hù)翼，具體結(jié)構(gòu)見下圖。

3 相關(guān)計(jì)算

56a工字鋼：截面積1.35×104mm2，抗彎模量W=2342cm3=2.342×106mm3；

材料彈性模量 E=2.1×105N/mm2，慣性距 I=6.56×108；鋼材的抗彎強(qiáng)度[σ]=205MPa，抗剪強(qiáng)度[τ]=120MPa；塔吊單個(gè)支腿最大受力273t。

3.1 底板的受力分析

基礎(chǔ)對(duì)底板的壓應(yīng)力為：σ=273t/4×4=17.1t/m2<20t/m2

底板的區(qū)格有二種，如下圖，其中①為一種，②為一種，又因①比②長(zhǎng)，故只需校核區(qū)格①。

區(qū)格①為四邊支撐板，b/a=1669/1000=1.67，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)》表5.7得，α=0.125，M1=ασa2=0.125×0.171×6682=9538Nmm。

所以最大彎矩為M=9538Nmm，板厚t=20mm，底板彎曲應(yīng)力為：σ=6M/t2=6×9538/202=143N/mm2<205 N/mm2=[σ]。

3.2 靴梁的強(qiáng)度校核

3.2.1 靴梁抗剪強(qiáng)度校核

因基礎(chǔ)反力是均布的，273t重力由5根靴梁平分，故每根梁的最大剪力 Q=273t/5=5.46×105N， 梁截面面積 A=2×1.35×104mm2=2.7×104mm2，τ=Q/A=5.46×105/1.35×104=20.2N/mm2<120N/mm2=[τ]。

3.2.2 靴梁抗彎強(qiáng)度校核

每根靴梁受力F=Q=5.46×105N

M=FL/4=5.46×105×4338/4=5.92×108Nmm

σ=M/W=5.92×108/4.68×106=126N/mm2<205N/mm2=[σ]3.2.3 靴梁撓度校核

f=FL3/48EI=5.92×108×43383/（48×2.1×105×5.65×108）=1.96mm，可以看出該變形量是很小的，不會(huì)影響實(shí)際的使用。

3.3 連接梁的強(qiáng)度校核

連接梁受力分析圖如下：

3.3.1 抗彎強(qiáng)度校核

由圖可知，最大彎矩在區(qū)格①處產(chǎn)生，單個(gè)支腿受力273噸

M=FL/4=2.73×106×1000/4=6.8×108Nmm；

σ=M/W=6.8×108/4.68×106=145.2N/mm2<205N/mm2=[σ]。

3.3.2 抗剪強(qiáng)度校核

因基礎(chǔ)反力是均布的，273t重力由2根連接梁平分，故每根連接梁的最大剪力Q=273t/2=1.36×106N，連接梁截面面積A=2.7×104mm2，

τ=Q/A=1.36×106/2.7×104=52.3N/mm2<120 N/mm2=[τ]。

3.4 吊耳的強(qiáng)度校核

每個(gè)鋼基礎(chǔ)重約12t，為了整個(gè)基礎(chǔ)整體轉(zhuǎn)運(yùn)，在4角加4個(gè)吊耳，具體尺寸如圖，吊耳為30mm厚的鋼板制成，外形尺寸如右圖，每個(gè)吊耳吊重12t/4=3t，我們按每個(gè)吊耳負(fù)荷3.5t來(lái)校核吊耳的強(qiáng)度。

3.4.1 抗剪強(qiáng)度校核

Q=3.5t=3.5×104N， 抗剪最小載面積 A=30×（300-2×80）/2=2100 mm2τ=Q/A=3.5×104/2100=16.7N/mm2<120N/mm2=[τ]。

3.4.2 抗彎強(qiáng)度校核

力作用在吊耳上的力臂為L(zhǎng)=450-150=300mm，則M=3.5×104×300=1.05×107，

吊耳的抗彎模量為：W=3003×30/（12×150）=4.5×105mm3

σ=M/W=1.05×107/4.5×105=23N/mm2<205N/mm2=[σ]。

4 實(shí)際效果

4.1 爐內(nèi)塔吊于1月16日正式投用，完成了整個(gè)鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的吊裝工作，僅90天就滿足了吊裝大板梁的條件。塔吊的安裝不僅緩解了吊裝機(jī)械緊張的局面而且縮短了鍋爐鋼架的安裝工期。

4.2 費(fèi)用分析

若將50t塔吊安裝在爐左，在80t筒吊投用前需用一臺(tái)400t履帶吊配合才能滿足鍋爐鋼架的吊裝，但400t履帶吊吊裝范圍小，履帶吊走動(dòng)頻繁將會(huì)增加鍋爐鋼架的安裝工期。而且400t履帶吊不包括加班3個(gè)月費(fèi)用約需300萬(wàn)。爐內(nèi)塔吊的安裝使塔吊吊裝范圍可以覆蓋除尾部鋼架外的整個(gè)鍋爐區(qū)域，只需70t履帶吊的配合便可完成鍋爐鋼架的吊裝。70t履帶吊三個(gè)月費(fèi)用約20萬(wàn)，可節(jié)省機(jī)械費(fèi)用280萬(wàn)。

圖為爐內(nèi)塔吊在進(jìn)行格柵板的吊裝

爐膛內(nèi)布置塔吊的優(yōu)點(diǎn)主要有：安裝拆卸簡(jiǎn)單、安裝工期短，占地面積小，吊裝范圍大（幾乎可覆蓋整個(gè)鍋爐）、穩(wěn)定性強(qiáng)、加固簡(jiǎn)單可靠；制作、租賃費(fèi)用低。塔吊基礎(chǔ)采用鋼基礎(chǔ)形式，可重復(fù)利用，減少了塔吊再次安裝的費(fèi)用。爐膛內(nèi)布置塔式起重機(jī)的成功應(yīng)用為百萬(wàn)機(jī)組的建設(shè)提供了更為合理的機(jī)械配置模式，將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。