楊永保
(河南能源焦煤(集團)馮營電力公司,河南 焦作 454171)
馮營電力公司進行的熱電聯(lián)產(chǎn)改造工程中,新增加一套鍋爐補給水處理設施,新增加制水系統(tǒng)設備中包含5個大型水箱,采用半成品進場再現(xiàn)場制作的工藝安裝。常規(guī)正裝法施工工藝安裝5臺水箱需要90個工作日,無法按期完成。經(jīng)過項目組人員研究討論,決定采用倒裝法施工工藝安裝5臺大型水箱。
1)馮營電力公司隸屬于焦作煤業(yè)(集團),現(xiàn)有2臺50 MW非調(diào)抽汽冷凝機式汽輪發(fā)電機組。馮營電廠機組熱電聯(lián)產(chǎn)改造項目,利用現(xiàn)有2臺240 t/h循環(huán)流化床鍋爐,將2臺50 MW非調(diào)抽汽冷凝機式汽輪發(fā)電機組,改造建設為2臺25 MW熱電聯(lián)產(chǎn)背壓機組,同時擴建現(xiàn)有化水車間,實現(xiàn)改造后約320 t/h的對外供汽能力,新建設一套水處理能力305 t/h的制水系統(tǒng),其中包含5臺大型水箱。5臺水箱的技術參數(shù)如表1所示。
表1 水箱技術參數(shù)表
由表1可知,5臺水箱體積較大,規(guī)格不一,施工難度較大。水箱的結(jié)構圖如圖1所示。
圖1 水箱結(jié)構圖
2)通常水箱施工采用正裝法,即箱體壁板自下而上依次組裝焊接,最后焊接頂層壁板、抗風圈及頂端包邊角鋼等,該方法高空作業(yè)量大、操作不方便、費時、不易保證組對和焊接質(zhì)量。薄壁鋼板懸在高空中容易變形、工序嚴格、作業(yè)面窄、各工種互相制約、制約條件較多。
3)另一種新型工藝是倒裝法施工,即在箱底板鋪設焊接后,先組裝、焊接頂層壁板、拱頂及包邊角鋼,再組裝、焊接箱體,自上而下依次組裝焊接每層壁板,直至底層壁板。倒裝法的特點是節(jié)省了腳手架搭設,減少了高空作業(yè),低空組焊操作方便,易于控制焊接質(zhì)量。施工作業(yè)面大,各工種可以同時開展施工,混合施工,可以大大縮短工期。
1)正裝法工藝流程圖如圖2所示。
圖2 正裝法工藝流程圖
正裝法工藝:先制作箱底板,再依次安裝第一層壁板、第二層壁板直至最上層壁板,最后安裝拱頂板,需要說明的是施工過程中須同步搭設腳手架。
2)倒裝法工藝流程圖如圖3所示。
圖3 倒裝法工藝流程圖
倒裝法工藝:先制作拱頂板,再制作箱底版,依次安裝最上層壁板直至最下層壁板,此過程中需要使用到吊車等起重設備。
3)由工藝流程圖對比可知,倒裝法與正裝法工藝流程幾乎相反,施工順序不同,所需施工條件區(qū)別較大,施工過程中須使用到不同器械及設備。
4)經(jīng)論證,本工程項目部決定采用倒裝法施工,較采用正裝法可縮短工期,按期完工,還可節(jié)省施工費用,提高安全施工水平。
4.1.1 施工準備
1)場地平整清理,檢驗水箱基礎是否符合施工要求。
2)材料進場,水箱組件運到水箱基礎周邊。
4.1.2 水箱底板的制作安裝
1)底板鋪設前,應在基礎上劃出十字中心線,然后按排版圖由中心向外側(cè)鋪設中幅板和邊緣板。底板鋪設采用錯壓法,相鄰2塊板搭接200 mm,兩端各預留250 mm對焊。
2)底板組件拼接安裝。
4.1.3 拱頂制作安裝
1)拱頂板按設計圖進行拼接組裝。
2)焊接作業(yè)。
3)拱頂附件安裝(預留口、圍欄、溢流管等)。
4.1.4 倒數(shù)第一層箱體壁板安裝
1)壁板按設計圖進行圍護固定。
有向無環(huán)圖(DODAG)[13-14]中所有節(jié)點以類似于樹狀的拓撲結(jié)構連接,所有路徑均指向DODAG的根(Root)節(jié)點。其構建過程如下:
2)活口對接收緊,安裝限位板。
3)焊接作業(yè)。
4.1.5 拱頂板的吊裝
1)按步驟4安裝好第一層壁板。
2)起重吊車就位,專業(yè)指揮人員就位,拉好警戒線,安全員巡視周邊確認安全后通知指揮員,指揮員根據(jù)現(xiàn)場實際情況指揮作業(yè)。作業(yè)過程中,安全員保持安全警戒,無關人員不得靠近作業(yè)區(qū)域。
3)將拱頂板吊起放在已安裝好的第一層壁板上,固定好。
4)進行焊接作業(yè)。
4.1.6 倒數(shù)第二層壁板的安裝
1)提升拱頂板。
2)圍護第二層壁板,安裝限位板,收緊活口(如步驟4)。
3)進行焊接作業(yè)。
4.1.7 倒數(shù)第三層至第一層壁板安裝
重復上述步驟即可。
4.1.8 水箱附件安裝
水箱附件包括螺旋爬梯、頂部連接平臺、取樣裝置、液位計等。
1)盤梯及箱頂平臺在地面按圖預制。
2)將預制件吊裝至設計位置固定。
3)進行固定焊接作業(yè)。
4.1.9 5臺水箱按照上述步驟依次施工,直至全部工作完成
2019年10月中旬項目開始實施,嚴格執(zhí)行已制定技術方案,順利完成了5個大型水箱的安裝制作。施工前已編制起重安全措施、吊裝技術方案、焊接技術方案等,并按流程審批完成,作業(yè)中嚴格遵守操作規(guī)程,有序作業(yè),取得了良好的施工效果(見圖4、圖5)。
圖4 水箱壁板焊接作業(yè)圖
圖5 倒裝法施工完成圖
箱體制造安裝完畢,進行充水試驗,以檢驗箱壁的強度和嚴密性,箱體拱頂?shù)膹姸取⒎€(wěn)定性及嚴密性試驗,箱體基礎沉降量觀測等。
1)對箱體拱頂?shù)膰烂苄?、強度和穩(wěn)定性進行檢查。
2)按照相關驗收規(guī)范進行箱壁的強度和嚴密性試驗。
3)對整體沉降量觀測,按以下技術方案實施。
(1)在箱體下部圓周每隔10 m左右,設一個觀測點,且不得少于4個點。
(2)在充水試驗時,注水應緩慢進行,不得一次注滿,每次注水高度不超過1 m,待基礎沉降觀測點半數(shù)以上沉降速率小于10 mm/d時,再進行下次注水,如此漸進充水到最高操作液位,繼續(xù)進行觀測至沉降速率小于5 mm/d時為充水預壓穩(wěn)定標準。
(3)分別在充水后和48 h后進行觀測,當沉降量無明顯變化,即可放水;當仍有超過允許的沉降量時,則保持最高水位,進行每天定期觀測,直至沉降穩(wěn)定為止。
工程結(jié)束后,經(jīng)馮營電力公司嚴格按照《DLT 5068-1996 火力發(fā)電廠化學設計技術規(guī)程》《電力建設施工質(zhì)量驗收及評定規(guī)程》等規(guī)范及機組改造技術要求標準驗收,水箱施工質(zhì)量合格,符合設計要求。
5臺水箱的材料費用為251.35萬元,制作安裝費用為38萬元,費用共計289.35萬元。
倒裝法與正裝法施工工藝優(yōu)缺點的比較見表2。
表2 倒裝法與正裝法施工工藝優(yōu)缺點對比
通過對比表2可知,倒裝法工藝具有以下創(chuàng)新點。
1)倒裝法縮短施工時間、提高施工質(zhì)量;正裝法施工,制約條件較多,高空作業(yè)量大,操作困難,費時費力,不易保證施工質(zhì)量。對比正裝法,倒裝法有較多優(yōu)點:一是施工作業(yè)面大,各工種同時開展施工,大大縮短工期。僅用40 d即完成正裝法90 d的工作量,節(jié)省了50 d工作日。二是無需搭設腳手架,降低了高空作業(yè)量,能夠較好控制施工質(zhì)量。
2)倒裝法節(jié)省施工費用。若采用正裝法需要887 324元,經(jīng)實施的倒裝法費用為380 000元。本次項目全過程節(jié)省總費用50余萬元(節(jié)省的費用包括人工費、措施費、機具租賃費等),經(jīng)濟效益顯著。
3)倒裝法具有良好的安全效益。本工藝的采用減少了高空作業(yè)時間(較正裝法施工減少了約80%的高空作業(yè)量),降低了諸如高空墜落、物體坍塌等事故發(fā)生概率。施工中未發(fā)生安全事故,未出現(xiàn)人身傷害事件,達到了優(yōu)良的安全施工水平。
4)倒裝法具有推廣價值。倒裝法施工工藝,能夠節(jié)約時間、提高效率、降低費用,在相同條件下能夠取得最優(yōu)的施工效
果。是一項較好的施工工藝,在同行業(yè)具有很大的推廣作用。
倒裝法施工僅用40個工作日完成了全部工作量,較常規(guī)工藝90余個工作日節(jié)省了約50個工作日。節(jié)省費用細節(jié)如下。
1)機械租賃費:每臺吊車一個臺班租賃費用為人民幣2 000元,則節(jié)省的機具租賃費為2 000×50=100 000元。
2)人工費:現(xiàn)場每天的施工人員約有15人,每個工人工資每天約500元,則節(jié)省的人工費為15×500×50=375 000元。
3)措施費:正裝法施工,須搭設腳手架(此處忽略租賃及損耗費用,價格按市場價格計算)。箱體外搭單排架,內(nèi)部搭設滿堂架,計算中套用行業(yè)規(guī)范計算公式,價格參照市場行情單排腳手架搭設費用為719.97元/100 m2,滿堂架搭設費用為1 578.03元/100 m2。因5個箱體大小不同,須分別計算。除鹽水箱外架面積為S1=3.14 m2×11.8 m2×10 m2=370.5 m2;內(nèi)部滿堂架體面積套用行業(yè)公式計算S2=3.14×5×5×[(11.8-5.2)/1.2+1]=510.25 m2,則2個除鹽水箱的腳手架搭設費用為[370.52/100×719.97+510.25/100×1 578.03]×2=21 439.04元。同理算出2個清水箱的腳手架費用為7 518.29元,1個濃水箱的腳手架費用為3 366.73元,則總的腳手架的措施費用為:21 439.04+7 518.29+3 366.73=32 324.06元。
綜上所述,采用倒裝法施工工藝在本次5個大型水箱制作中所節(jié)省的總效益為:100 000+375 000+32 324.6=507 324.06元。
項目實施后,不僅縮短了工期(工期由90 d降到40 d),且降低了施工費用(施工費用由887 324元降到380 000元),還避免了腳手架搭設,能夠保證施工質(zhì)量,具有良好的實施效果,在行業(yè)方面具有推廣價值。