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900吨龙门起重机整体提升施工工法江苏华能集团有限公司1、前言随着我国造船业和港口装卸向着高、特、大、尖的快速发展,特大型龙门起重机的需求量越来越多,龙门起重机的起重量也越来越重,提升高度和跨度也越来越大,技术难度越来越高,因此要想实现大型龙门起重机的安装进度、安装质量、施工安全及降低安装成本,是施工单位需要面对的首要问题,而解决安装施工全过程中的技术难点,又是考验施工单位技术装备和技术实力的具体体现。在广泛吸收国内大型龙门起重机安装吊装的教训和总结我单位数拾台特大型龙门起重机整体提升安装施工经验的基础上,我集团公司开发编写完成了“900吨龙门起重机整体提升施工工法”。当前,国内昀大的900t龙门起重机,长度约208~230m左右;宽度63~70m左右;高度100~110m左右;整体提升的重量大约为5500~6500t左右。该工法通过精细的综合力学计算及塔架、缆风、提升设备等诸多方面的革新和改进,开发并创新新颖施工工艺和安装方法,使900t龙门起重机整体提升施工过程中的受力系统更趋科学、合理、安全,这种创新的整体提升施工技术,提高了劳动生产率,降低了施工成本,受到广泛重视。该工法业已通过国内安装行业的专家评审和关键技术的鉴定,同时,工法关键技术已申报国家专利并被中华人民共和国国家知识产权局受理并进行了“发明专利申请公开说明书”公示(CN1654306A)。该工法已由我公司应用于韩国三星3台1500t和巴西600t龙门起重机整体提升施工。2、工法特点2.1900t龙门起重机整体提升施工工法确定了龙门起重机双塔架计算机控制液压同步整体提升的油缸集群柔性钢铰线的承重量;规定了龙门起重机整体提升的施工工艺、安装步骤、操作方法及安全措施;提出了龙门起重机安装过程中应采取的各项技术措施和安装各环节中关键工序应该注意的问题;解决了龙门起重机整体提升实现计算机远程控制,实景监控的全过程程序控制;实现了龙门起重机整体提升施工的自动化操作;提高了龙门起重机整体提升操作的准确性和安全性。2.2本工法所应用的提升技术,完全改变以往从下至上先安支腿,后装大梁等积木式的组装施工方法,取消了高空组装作业和塔设群体脚手架,既加快了安装速度,又保证安装质量,同时确保了施工安全。2.3采用“跟携法”提升新技术,实现了龙门起重机两侧刚性和柔性支腿随大梁的提升同步上升并同步自然就位,解决了刚性支腿高空组装和起重体空间滑移行走的难题。2.4采用“柔性铰链”的连接技术,实现了“跟携法”整体提升技术完整实施,促使刚性支腿随大梁提升而随时自动调整接口连接,避免了连接卡塞和错位,保证了安装就位精度。2.5采用液压技术,预拉预紧塔架缆风绳,通过压力表将缆风受力数据量化,实现所有缆风受力均匀,保证塔架提升受力均匀,使提升更安全。2.6应用聚四氟乙烯簿膜并涂上润滑剂,使柔性支腿在“跟携法”提升中随梁移动摩擦力极小,降低了塔架提升安装附加载荷。2.7应用该工法整体提升龙门起重机实现了施工平稳、同步、安全、灵活和适应性等。3、适用范围本工法适用于600吨到1500吨各类龙门起重整体提升安装施工。此外还可以用于大型炼钢高炉、大型化工塔、器和大型桥梁的整体提升安装施工。4、工艺原理4.1计算机液压同步提升工艺原理计算机控制液压同步提升的工艺原理是利用钢铰线与夹持器装置把重物、千斤顶连接起来;利用千斤顶、夹持器交替动作和千斤顶活塞与油缸、钢铰线的相对运动,使重物达到上升或下降的目的。控制系统按相应的液压提升工法控制液压泵站驱动千斤顶的油缸、夹持器动作,形成一个闭合循环。经过一个闭合循环,重物升高或降低一定高度,周而复始,直至重物提升到预定高度。系统组成装置如图4.1-1和图4.1-2。图4.1-1提升油缸图4.1-2计算机操作台4.2液压同步提升控制原理主控计算机除了控制所有提升油缸的统一动作外,还必须保证各提升吊点的位置同步。在提升体系中,设定主令提升吊点,其他提升吊点均以主令吊点的位置作为参考来进行调节,它们都是跟随提升吊点的主令提升吊点决定整个提升系统的提升速度,通过液压泵站的流量分配实现提升速度的均衡,从而保持各吊点的同步提升。在提升控制系统中,主控计算机依据跟随提升吊点当时的高度差,依照一定的控制算法,选择相应比例来控制流量的大小,保持相同提升速度,从而实现每一个跟随提升吊点与主令提升吊点的位置同步,如图4.2-1。图4.2-1计算机控制液压同步提升原理示意图4.3提升动作原理在提升油缸数量确定之后,每台提升油缸上安装一套位置传感器,传感器可以反映主油缸的位置情况,上下锚具的松紧情况。通过现场实时网络,主控计算机可以获取所有提升油缸的当前状态。根据提升油缸的当前状态以及主控计算机综合用户的控制要求(如手动、顺控、自动)可以决定提升油缸的下一步动作。提升油缸的动作工艺原理如图4.3-1。图4.3-1提升动作原理4.4“跟携法”提升工艺原理在龙门起重机整体提升钢结构大梁的过程中,龙门起重机两侧的刚性腿和柔性腿跟随着大梁的提升一起自然到位,实现整台门式起重机整体一次提升。施工中,将两侧支腿跟随大梁提升自然到位的提升称之为“跟携法”。4.5柔性铰链工艺原理由于龙门起重机两侧支腿安装昀后高度将近100m左右,实现“跟携法”整体同步提升,则需要将支腿分段组装后,通过柔性铰链实现自然到位。柔性铰链的工艺原理就是将钢制销轴将两段支腿进行柔性连接,支腿随大梁同步提升时,下部支腿通过销轴旋转自然垂直到位,如图4.5-1和图4.5-2。滑移小车150吨×2台牵引滑车组刚性腿上分段滑车牵引绳调节螺栓托至主梁上对位调位吊耳导向滑车柔性铰链图4.5-1刚性腿上分段对位示意图滑移小车150吨×2台牵引滑车组滑车牵引绳刚性腿上分段滑移吊装示意图大梁刚性腿上分段滑车牵引绳调节螺栓托刚腿轨道中心线刚腿设计倾斜线110柔性铰链图4.5-24.6塔架缆风绳预紧工艺原理缆风绳预紧是通过液压油缸(千斤顶)、夹持器等动作拉紧缆风钢铰线,达到缆风预紧缩,而通过油压压力表读数量化的统一数据,达到各组缆风受力一致,从而保证塔架受力均匀的目的。预紧如图4.6-1。图4.6-1液压油缸预紧塔架缆风4.7龙门起重机支腿滑移工艺原理将支腿底部粘上摩擦系数只有0.01的聚四氟乙烯板,使其摩擦力极小,从而降低整体提升过程中横向受力,保证提升安全,如图4.7-1。至卷扬机-20钢板滑道四氟乙烯滑板柔性腿A字头测量基准线提升塔架~15.5大梁图4.7-1柔性支腿移动工艺原理5、施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程900t龙门起重机整体提升的施工工艺是一种技术比较复杂的,工程质量要求极高,施工安全特别重要的工艺过程,因此,选择先进合理施工工艺流程,是保证工程质量,施工安全及提高工程进度的关键,本工法的施工工艺如图5.1-1。施工准备编制施工方案并请专家论证选择提升塔架技术交底场地测量、验收、平整提升塔架进场塔架安装、就位塔架缆风安装固定及受力测定提升油压装置及管路安装、调整计算机及控制系统安装、连接、调整提升辅助设备安装提升、控制系统装置检查、调整提升控制系统联动调试龙门起重机大梁构件进场大梁组合安装大梁上下小车就位并固定大梁离地提升,并检查全系统及设备安全状态大梁第一次提升(15m)柔性腿A字头与大梁对接刚性腿一分段与大梁对接大梁二次提升刚性腿下段与一分段连接两柔性腿管与A字头连接刚性腿下段底部安装滑移小车柔性管腿下部与行车下横梁连接刚性腿下横梁与行走机构连接柔性腿下横梁与行车机构连接整机整体提升柔性腿下横梁螺栓连接刚性腿下横梁与上段连接柔性腿A字头与管腿螺栓连刚性腿上下接口焊接整机缓慢卸载整机观察检测整机提升装置完全松载检查验收提升塔架拆除对塔架进行力学验算并检测塔架结构安全图5.1-1900t龙门起重机整体提升工艺流程5.2操作要点5.2.1提升塔架安装为了运输和安装方便,提升塔架按300t、4500t、5000t、6500t、10000t分系列组装。1.塔架性能指标确定1)依据900t龙门起重机的整体提升的总重量(包括起重机总重和吊具索具及辅助材料重量),和安装高度及宽度选择两付,即4个塔架组成2付提升龙门架,整体提升龙门起重机。起重机提升总重量为6500t左右。2)塔架断面为5m×5m,高度为120m,4组塔架组成两付龙门塔架,总提升能力为9000t。3)安装脚手架平台活荷载标准值确定40kg/㎡,载荷分项系数为1.4。4)支架及缆风绳构成的结构体系在整体提升时可承受6级大风(即风速为13.8m/s)作用。因该工程在沿海沿江地区多,需对大梁进行加固等,故该体系可承受10年一遇的强风(即风速为25.3m/s)。5)在确定龙门起重机起重量为900t,宽度220m,高度为120m后,应对塔架进行强度、断面系数等力学验算,昀终确定之。2.提升装置选择计算机控制液压同步提升系统由钢绞线及提升油缸集群(承重部件),液压泵站(驱动部件)、传感检测及计算机控制(控制部件)和远程监视系统等几个部分组成。1)本工法选用16套,每套提升能力为600t的液压提升油缸,16台提升油缸的提升总能力为9600t,因此安全系数为1.48,提升油缸的提升能力利用系数为0.68。按其工况配液压泵站如前图4.1-1和图5.2-1。图5.2-1液压泵站2)按600t液压提升油缸配相应承拉能力的钢绞线。3)配置并安装计算机及操作台和相关的检测传感器,如前图4.1-3和4.1-2。3.辅助设备和机具选择辅助设备和施工机具选用,按照现场条件和适用等原则选用,如卷扬机、轮胎吊、履带吊、电焊机等。4.塔架安装1)塔架基础确定及基础施工a.基础布置:本工法确定整体提升基础布置按工程现场情况灵活确定,但必须保证安全生产和流水作业方便,基础及地锚平面布置如图5.2-2;图5.2-2b.塔架基础施工:依据龙门起重机总重量、提升高度及跨度等进行力学计算,设计塔架基础和缆风地锚基础,进行钢筋混凝土浇筑;塔架基础第1节安装平面图如图5.2-3;塔架基础第1节安装主面图如图5.2-4。4.5m5m065m+90°208M208M4.2m+4.5m9.885m18.8m19.85m图5.2-3图5.2-42)塔架安装整体提升总重近6500t左右的900t龙门起重机需用2付4组塔架组合成二套龙门架完成,塔架安装方法:a.测定锚栓水平,竖向偏移是否符合设计规定;b.检查地锚封建的质量是否满足吊装要求;c.首先将各构件在地面拼接成6m一段的标准组合件,同时将地面脚手架拼成两个整体;d.在四个基础上分别安装底节、四个标准节、顶节、外套架(顶升用)及短梁,以形成两组四边形龙门塔架;e.在两个吊装架顶(按1组叙之)的短梁之间先安装两榀脚手架,并将其间支撑连梁托梁固定;f.分六段吊装提升大梁,大梁中间搁支在托梁上,并逐段测定位置后用法兰连接螺栓紧固,箱型梁内侧法兰螺栓则由梁端平台进入箱梁内侧紧固;紧固短梁与大梁底面之连接螺栓中间有橡胶垫板;与此同时,在塔架顶部分别安装2台50t小吊车,以配合塔架自身安装和施工用;g.固定两大梁两端上表面的连接板,固定大梁外侧与脚手架之横向连接板,固定大梁与上脚手板之间的压缝板;h.连接大梁两端下表面中心之“T”形风绳连接板;i.提升外套架,每次3m,两次安装一个塔架标准节,两个塔架同时提升。标准节装入后及时用高强度螺栓固定;j.继续提升外套架,插入标准节,要求一个龙门桅杆吊装架同时升高;提升塔架安装过程如图5.2-5。图5.2-5自提升塔架安装过程图k.提升大梁达到设计标高后,按照工作状态连接,张拉缆风绳。(方向、锚固点、缆风绳截面、初拉力均按照系统设计图)。同时调整两座塔架的垂直度,使两座塔的垂直度偏差在X、Y方向均小于30mm。缆风绳采用钢铰线,使用穿心式液压千斤顶施加预拉力,其预应力值应分两到三次逐步对称调节到设计值,昀终误差控制在设计值的±10%之内,此时塔架的垂直度标准应同时满足;l.按高强螺栓《规程》检查所有螺栓连接质量及安全措施;m.固定千斤顶于支承梁和提升大梁上;n.按照a~m步骤安装另一组吊装架和大梁,并形成完整的吊装结构体系;o.试吊龙门起重机大
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