張鋒凌，喻寧招，顧 冬，吳春元，張鳳舉，陳楊化，鄒麗文

(中建三局第二建設(shè)工程有限責(zé)任公司,湖北 武漢 430000)

1 工程概況

海外某光熱電站項(xiàng)目是目前世界上規(guī)模最大的光熱電站，其中包含一套100MW塔式光熱電廠機(jī)組，擁有高度為222m的吸熱塔，塔頂設(shè)置目前世界上噸位最大的吸熱器，最終頂標(biāo)高260.000m，為世界最高。

此工程吸熱器鋼結(jié)構(gòu)高35.4m，由16根立柱組成一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)10層平臺(tái)，內(nèi)部為熔鹽設(shè)備，外側(cè)包裹隔熱屏，熱交換器吊掛至頂部隔熱罩支架上，吸熱器底、頂部設(shè)計(jì)有隔熱罩。吸熱器組裝后尺寸為φ23 200mm×358 00mm，重1 501t，考慮吊裝附屬結(jié)構(gòu)，總滑移質(zhì)量為 1 636t，提升質(zhì)量1 586t。

2 整體吊裝設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)

吸熱塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分配合吸熱器滑移吊裝施工需求，吸熱塔底部應(yīng)設(shè)計(jì)可穿過(guò)吸熱器的巨大門(mén)洞，頂部設(shè)計(jì)吊裝系統(tǒng)埋件及易于大型吸熱器(直徑小于筒體內(nèi)徑)在塔頂就位固定的基座。

吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮吸熱器結(jié)構(gòu)特征，在保證吸熱器自身穩(wěn)定性的前提下，確定吊耳連接方式和吊點(diǎn)數(shù)量，并進(jìn)行構(gòu)件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算。吸熱塔內(nèi)徑為23.8m，吸熱器吊裝時(shí)與筒壁間距為100～400mm，吊裝過(guò)程中需采取防碰撞措施。

3 吸熱器整體吊裝施工技術(shù)

吸熱器整體吊裝施工工藝流程如圖1所示。

3.1 安裝前地面準(zhǔn)備工作

吸熱塔結(jié)構(gòu)施工階段須同步進(jìn)行吸熱器設(shè)備組裝場(chǎng)地的筏板基礎(chǔ)和滑移軌道基礎(chǔ)施工。

筏板基礎(chǔ)澆筑完成后，進(jìn)行吸熱器底部托盤(pán)-臨時(shí)支撐鋼環(huán)梁的地面拼裝工作(見(jiàn)圖2)。后續(xù)吸熱器將在此支撐環(huán)梁上進(jìn)行拼裝和整體滑移。

圖2 吸熱器底部托盤(pán)-臨時(shí)支撐鋼環(huán)梁

3.2 吊裝系統(tǒng)安裝

在吸熱塔頂安裝吸熱器門(mén)架液壓提升系統(tǒng)，系統(tǒng)由16套單獨(dú)吊裝門(mén)架液壓提升系統(tǒng)和4臺(tái)控制系統(tǒng)組成，如圖3所示。每套控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)及監(jiān)視系統(tǒng)組成，用于控制和監(jiān)視提升系統(tǒng)同步性和安全性能。每臺(tái)控制系統(tǒng)控制4套液壓裝置，每套液壓裝置包含1臺(tái)液壓提升千斤頂，每臺(tái)千斤頂配備有12股鋼絞線。鋼絞線制動(dòng)設(shè)備由安裝在液壓千斤頂套筒內(nèi)的卡爪控制。

圖3 門(mén)架液壓提升系統(tǒng)

3.3 塔頂吸熱器吊裝操作平臺(tái)安裝

在吸熱塔頂部外圍安裝吊裝操作平臺(tái)，平臺(tái)用于放置液壓控制系統(tǒng)電氣設(shè)備，同時(shí)作為人行通道和休息區(qū)域，平臺(tái)與外部電梯相通形成上下通道。

在筒壁預(yù)埋螺栓錐形頭，在地面按片拼裝工具式臨時(shí)平臺(tái)，使用塔式起重機(jī)依次吊裝至塔頂，用螺栓固定。

3.4 吊裝門(mén)架組合安裝

項(xiàng)目自主設(shè)計(jì)吸熱器吊裝門(mén)架，該門(mén)架由法蘭底座、支腿、液壓起重機(jī)、液壓起重機(jī)布置和操作平臺(tái)、鋼絞線導(dǎo)管、鋼絞線支架及連接件組成，如圖4所示。

圖4 門(mén)架及預(yù)埋底座

在組合場(chǎng)進(jìn)行門(mén)架組合，先組合門(mén)架支腿，再與液壓起重機(jī)安裝平臺(tái)通過(guò)螺栓連接，最后安裝橫梁上部護(hù)欄及鋼絞線導(dǎo)管等附屬結(jié)構(gòu)。

將組合門(mén)架轉(zhuǎn)運(yùn)至吸熱塔塔式起重機(jī)下方起重區(qū)域，待支撐法蘭驗(yàn)收合格后一一吊裝就位，并緊固好所有螺栓。為保證底座法蘭安裝精度滿足與門(mén)架螺栓穿裝要求，可在地面與門(mén)架支腿對(duì)2片法蘭進(jìn)行預(yù)組裝，再利用槽鋼連接固定，焊接前檢查調(diào)整立柱垂直度、上部法蘭水平度和間距。

3.5 液壓提升系統(tǒng)安裝

在地面空曠區(qū)域裝配液壓提升裝置中的千斤頂和鋼絞線，將鋼絞線一端插入千斤頂，利用叉車移動(dòng)鋼絞線滾筒，直至鋼絞線長(zhǎng)度延伸達(dá)到230m，切斷鋼絞線。

鋼絞線穿裝完成后，用千斤頂內(nèi)部的卡爪固定，利用1臺(tái)隨車起重機(jī)、2臺(tái)叉車將裝配好的千斤頂及鋼絞線轉(zhuǎn)運(yùn)至塔筒內(nèi)部，塔頂門(mén)架安裝驗(yàn)收后，利用連接螺栓將液壓千斤頂裝置固定在門(mén)架梁上，操作系統(tǒng)固定在臨時(shí)操作平臺(tái)上方。

通過(guò)門(mén)架上方的鋼絞線導(dǎo)管引導(dǎo)伸出千斤頂?shù)匿摻g線，然后穿過(guò)門(mén)架側(cè)鋼絞線導(dǎo)管喇叭口，從而使鋼絞線沿外側(cè)塔壁懸掛。

3.6 吊裝控制系統(tǒng)安裝

將液壓控制系統(tǒng)吊裝至吊裝臨時(shí)大平臺(tái)上，液壓裝置連接各千斤頂，每個(gè)控制裝置控制4臺(tái)千斤頂。

吸熱器吊裝控制系統(tǒng)通過(guò)電纜與吊裝裝置連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。負(fù)載傳感器用來(lái)采集吸熱器吊裝過(guò)程中液壓提升系統(tǒng)的總負(fù)載及千斤頂?shù)呢?fù)載數(shù)據(jù)；行程傳感器用來(lái)采集千斤頂?shù)男谐虜?shù)據(jù)；應(yīng)變傳感器貼片用來(lái)監(jiān)測(cè)吸熱器設(shè)備本體的形變數(shù)據(jù)；處理模塊與負(fù)載傳感器及行程傳感器連接；微控制單元設(shè)置在吸熱器吊裝系統(tǒng)上，用來(lái)連接處理模塊；致動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)微控制單元的輸出指令控制吸熱器吊裝系統(tǒng)移動(dòng)；制動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)吸熱器吊裝過(guò)程中的突發(fā)情況進(jìn)行相應(yīng)部件的制動(dòng)。

3.7 滑移系統(tǒng)安裝

滑移系統(tǒng)由2條滑移軌道、支撐環(huán)梁、4臺(tái)滑移靴、推進(jìn)系統(tǒng)及1套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成，如圖5所示。

圖5 滑移系統(tǒng)

滑移軌道由2條平行滑軌組成，每條線路軌道長(zhǎng)102.9m。利用卡塊及螺栓將軌道固定在混凝土基礎(chǔ)表面。

吸熱器結(jié)構(gòu)、設(shè)備及管道在地面組裝完成后，將4臺(tái)滑移靴分別對(duì)稱安裝在2條滑移軌道上。每臺(tái)滑移靴包含浮動(dòng)裝置、1臺(tái)主千斤頂、2臺(tái)輔助千斤頂?shù)冗B接附件，在浮動(dòng)裝置主體上中部安裝1臺(tái)中心主千斤頂?；蒲ト鐖D6所示。

圖6 滑移靴

浮動(dòng)裝置底部為不銹鋼浮動(dòng)板，安裝在滑軌內(nèi)，底部浮動(dòng)板吊裝主油頂，直至油頂上方法蘭緊貼吸熱器支撐環(huán)梁下表面法蘭，調(diào)整滑移裝置，使油頂上方法蘭正對(duì)支撐環(huán)形梁底板法蘭，采用螺栓連接，即完成滑移靴與底部托盤(pán)-支撐環(huán)梁連接。

滑移推進(jìn)系統(tǒng)包含動(dòng)力裝置、制動(dòng)器及控制箱，動(dòng)力裝置提供足夠的壓力和流量以達(dá)到設(shè)計(jì)滑行速度。制動(dòng)器用于推進(jìn)系統(tǒng)的制動(dòng)；控制箱包含控制箱箱體、傳感器、液壓閥及連接件，液壓閥通過(guò)連接件與箱體連接，傳感器置于控制箱體內(nèi)，用于在吸熱器滑移裝置工作過(guò)程中采集主缸壓力負(fù)荷、主缸行程、推(拉)缸壓力或負(fù)載、推(拉)缸行程及側(cè)移系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，傳感器通過(guò)線纜或以無(wú)線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以控制和監(jiān)測(cè)吸熱器滑移裝置的負(fù)荷、垂直和水平位移、實(shí)際重心情況和推進(jìn)行程。

3.8 吸熱器滑移

4臺(tái)滑移提升裝置由1臺(tái)控制系統(tǒng)控制，確保液壓提升裝置同時(shí)工作，將吸熱器水平提升。

1)啟動(dòng)提升裝置將支撐環(huán)梁和吸熱器一起提升，液壓提升裝置荷載按20%遞增，直至100%；檢查軌道混凝土基礎(chǔ)、軌道、支撐環(huán)梁的變形情況及環(huán)梁與提升裝置的螺栓連接狀態(tài)，并做好相關(guān)記錄。

2)啟動(dòng)液壓提升裝置，將支撐環(huán)梁和吸熱器同時(shí)提升200mm，然后啟動(dòng)滑移裝置，每次滑移600mm，滑移過(guò)程中利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)視每臺(tái)滑移裝置的行程、負(fù)荷是否一致，滑移裝置在1個(gè)行程內(nèi)荷載應(yīng)基本保持一致，偏差≤5%；每完成1次行程滑移，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)整推移裝置的荷載及行程，確保4臺(tái)滑移裝置動(dòng)作同步，重復(fù)上述操作直到吸熱器滑移至塔內(nèi)就位位置正下方。

3)利用經(jīng)緯儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)吸熱器本體垂直度；在滑移過(guò)程中利用高精度水準(zhǔn)儀測(cè)量滑移基礎(chǔ)下沉量，確?；瓢踩?。在滑移過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速，風(fēng)速超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)應(yīng)停止滑移。

3.9 吸熱器吊裝

3.9.1吸熱器與提升系統(tǒng)連接

吸熱器滑移至塔內(nèi)就位位置正下方后，將 16組鋼絞線分別利用錨及銷軸連接至吸熱器底部鋼梁吊耳。

3.9.2吸熱器吊裝負(fù)荷試驗(yàn)

吊裝前吸熱器由支撐環(huán)梁與滑移軌道支撐。負(fù)荷試驗(yàn)具體過(guò)程如下。

1)使吊裝裝置承受預(yù)計(jì)承重的10%，檢查吊裝裝置各部件性能。

2)用交替的8臺(tái)吊裝裝置提升預(yù)計(jì)負(fù)荷的1.2倍(1，3，5，7，9，13，15號(hào)吊裝裝置)，持續(xù)20min，檢查吊裝裝置在1.2倍負(fù)荷下各部件的完整性。

3)釋放8個(gè)吊裝裝置的負(fù)荷，然后使用另外8臺(tái)吊裝裝置重復(fù)第2條操作(2，4，6，8，10，12，14，16號(hào)吊裝裝置)。

4)再次釋放負(fù)荷至10%，松開(kāi)支撐環(huán)梁與吸熱器間的螺栓。

5)使用吊裝裝置逐步提升負(fù)荷，每步提升預(yù)計(jì)負(fù)荷的10%。每提升10%負(fù)荷，檢查提升裝置各部件變形情況，并做好相關(guān)記錄，直至吸熱器全部由吊裝裝置承重。

6)滑移裝置卸載全部負(fù)荷，拆除支撐環(huán)梁與吸熱器鋼結(jié)構(gòu)底部連接螺栓。

7)同時(shí)啟動(dòng)16套液壓提升裝置，吸熱器提升200mm時(shí)靜置4h，檢查提升裝置及吸熱器受力構(gòu)件的變形情況，并做好相關(guān)記錄，確認(rèn)無(wú)誤后吸熱器具備提升條件。

3.9.3提升至8m靜置

將吸熱器吊裝至8m高度時(shí)，停止吊裝工作，以便在吸熱器底部安裝支撐橫梁及頂推裝置，搭設(shè)吸熱器底部腳手架操作平臺(tái)并安裝防碰撞塊，同時(shí)將底部支撐環(huán)梁反向滑移至塔外。

1)安裝支撐橫梁及頂推裝置

使用舉桿車將16根支撐橫梁及頂推裝置安裝至吸熱器底部，該支撐梁用于塔頂就位、支承整個(gè)吸熱器。推拉裝置由推拉滑軌、頂推裝置托架及便攜式液壓千斤頂動(dòng)力裝置組成，安裝在吸熱器底部鋼梁下方；滑軌在吸熱器組合場(chǎng)焊接在吸熱器底部鋼梁上，用螺栓將托架連接在滑軌下方，托架可在液壓千斤頂推動(dòng)下滑動(dòng)。支撐橫梁及頂推裝置如圖7所示。

圖7 支撐橫梁及頂推裝置

底部支撐橫梁由上、下橫梁組成，用M64螺栓連接為整體，橫梁間距為2 450mm。底部橫梁在地面組合完成后，總重2.7t，利用5t叉車轉(zhuǎn)運(yùn)至安裝位置正下方，用3t倒鏈將其提升就位，并用M30螺栓固定在頂推裝置托架上。

2)搭設(shè)吸熱器底部腳手架操作平臺(tái)

吸熱器到達(dá)就位位置時(shí)，需施工人員在吸熱器下部操作支撐橫梁滑移、調(diào)整支撐橫梁，因此在支撐橫梁安裝完成后搭設(shè)直徑23m、高3.5m的雙層腳手架操作平臺(tái)。

3)吸熱器防碰撞塊安裝

在塔內(nèi)吊裝時(shí)，受風(fēng)力影響吸熱器或塔身易產(chǎn)生橫向位移，吸熱器和混凝土塔身內(nèi)壁間距可能發(fā)生變化，導(dǎo)致吸熱器撞擊塔筒內(nèi)壁。為避免碰撞造成吸熱器設(shè)備損壞，在吸熱器底部支撐梁后端安裝由連接鋼板、橡膠塊組成的防碰撞塊，用螺栓固定在吸熱器底部鋼梁與支撐橫梁連接螺栓孔位置(見(jiàn)圖8)，此防碰撞塊可防止吸熱器碰撞混凝土塔身內(nèi)壁。

圖8防碰撞塊

3.9.4繼續(xù)吊裝至頂

腳手架安裝完成并檢查合格后，同時(shí)啟動(dòng)4臺(tái)操作系統(tǒng)、16臺(tái)液壓提升裝置，吊裝至安裝位置，保證吸熱器底部支撐梁與塔體頂部牛腿標(biāo)高一致，以致下步頂推支撐梁至筒壁凹槽內(nèi)(見(jiàn)圖9)。

圖9 支撐橫梁頂推至筒壁凹槽

吸熱器每提升15～20m，利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)整液壓提升裝置行程，確保吸熱器水平上升。

3.9.5吸熱器頂部就位

提升至對(duì)應(yīng)標(biāo)高后，最后一次調(diào)整吸熱器姿態(tài)及水平度。然后操作支撐橫梁推拉裝置將支撐橫梁推送至塔體凹槽內(nèi)。

底部支撐橫梁頂推至安裝位置后，在滑動(dòng)支座安裝位置底部加入調(diào)整墊片。

移除支撐橫梁頂推系統(tǒng)及支撐橫梁上部螺母、墊片，使吸熱器整體緩慢下落，將螺栓穿入吸熱器底部鋼梁安裝位置，直至吸熱器底部鋼梁與塔頂標(biāo)高一致。調(diào)整支撐橫梁左、右側(cè)緩沖墊片，保證緩沖墊片與混凝土無(wú)間隙，可通過(guò)調(diào)整墊片調(diào)整間隙，間隙調(diào)整完成后進(jìn)行支座二次灌漿。

吸熱器就位、基礎(chǔ)具備承重條件后，卸載吊裝裝置，液壓裝置按每次20%負(fù)荷逐漸卸載，每次卸載后檢查基礎(chǔ)、支撐橫梁變形情況，無(wú)明顯變形，吊裝裝置繼續(xù)卸載直至負(fù)荷為0，吸熱器完全承重在基礎(chǔ)上。吸熱器吊裝就位如圖10所示。

圖10 吸熱器吊裝就位

拆除吸熱器吊裝裝置，松開(kāi)鋼絞線，拆除鋼絞線與吊耳間的銷軸，利用塔式起重機(jī)捆綁伸出千斤頂外部鋼絞線，每次拆除5根鋼絞線并切割，通過(guò)塔頂操作平臺(tái)預(yù)留孔緩慢放置在0m位置；松開(kāi)千斤頂與門(mén)架連接螺栓，利用塔式起重機(jī)吊裝液壓裝置及剩余小部分鋼絞線放置在塔外0m地面。

4 施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

1)為保證吸熱器整體滑移的安全性，須利用經(jīng)緯儀隨時(shí)檢測(cè)吸熱器垂直度、水準(zhǔn)儀檢測(cè)滑移軌道及基礎(chǔ)下沉變形量，滑移軌道應(yīng)滿足以下參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)：①每條線路滑軌數(shù)量(長(zhǎng)5.4m)為19個(gè)；②滑移軌道間距為(16 098±1.5)mm；③最大橫坡±0.1%， 最大縱坡±0.5%；④滑軌間最大縱向間隙10mm； ⑤兩個(gè)滑軌的最大平面偏差1mm；⑥兩個(gè)滑軌間最大間隙(垂直)1mm。

2)吸熱器滑移至塔體內(nèi)，穿裝鋼絞線時(shí)，需懸掛纜風(fēng)繩，防止鋼絞線擺動(dòng)碰撞到吸熱器管屏等設(shè)備造成損壞。

3)吸熱器吊裝過(guò)程中，隨時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)速，確保吊裝過(guò)程中的風(fēng)速未超過(guò)吊裝風(fēng)速極限值，防止因吸熱器擺動(dòng)造成吸熱器與塔體內(nèi)壁碰撞。

3)吸熱器在塔體內(nèi)上升時(shí)，最大風(fēng)速>20m/s時(shí)，停止提升；吸熱器準(zhǔn)備提升超出塔體時(shí)，先確認(rèn)后續(xù)提升期間的風(fēng)速是否可能超出 20m/s，風(fēng)速>20m/s時(shí)不得提升，風(fēng)速<20m/s時(shí)繼續(xù)提升。

4)吊裝階段及滑移階段后期，整個(gè)吸熱器和環(huán)梁應(yīng)由軌道支撐，并處于安全待命狀態(tài)。

5)吸熱器提升過(guò)程中在支撐梁末端(最靠近塔體內(nèi)壁)安裝無(wú)線監(jiān)視儀及防碰撞塊，避免吸熱器直接碰撞塔體內(nèi)壁。

5 結(jié)語(yǔ)

以海外某光熱電站項(xiàng)目吸熱器整體滑移吊裝施工為例，介紹了一種針對(duì)重型設(shè)備塔頂?shù)跹b就位的施工方法。與分段散裝相比，該技術(shù)工期效益顯著，施工過(guò)程簡(jiǎn)便，且解決了整體吊裝的一些技術(shù)難點(diǎn)，對(duì)今后類似項(xiàng)目吊裝施工具有借鑒意義。