Возведение высотных сооружений объектов добывающей,

       химической и технологической промышленности

Буровые (надземные) вышки предназначены для бурения скважин добычи нефти и газа, имеют высоту до 60 м. Монтаж выполняется способами поворота вокруг шарнира с использованием монтажных кранов, тракторов или вертолетов. Возможен вариант монтажа буровых вышек способом наращивания с предварительным укрупнением элементов в монтажные блоки.

Надшахтные здания в зависимости от производительности шахты представляют собой башни или многоярусные этажерки с размером в плане от нескольких метров до десятков метров при высоте 30-125 м.

Такие сооружения высотой примерно до 70 м собирают полностью на земле в горизонтальном положении и затем устанавливают в проектное вертикальное положение поворотом вокруг опорного шарнира с применением конструкций проектной укосины копра в качестве грузоподъемного портала или шевра. Надшахтные здания высотой более 70 м обычно монтируют методом наращивания с использованием башенного передвижного или прислонного крана.

Монтаж копров в проектном положении производят после проходки вертикального ствола шахты, что увеличивает срок шахты в эксплуатацию. Для совмещения работ по проходке и обустройству ствола шахты, а также возведению надшахтного здания методом наращивания целесообразно сборку его выполнять в стороне от устья ствола с последующей надвижкой в проектное положение.

Как показывает отечественная практика монтажа надшахтных зданий, существуют следующие основные способы монтажа:

● безъякорным методом;

● методом наращивания;

● сборкой и надвижкой надшахтного здания.

Монтаж копров безъякорным методом применим для возведения сравнительно невысоких − до 70 м и ограниченных в плане размерами 6х6 м надшахтных сооружений. А при этом масса оснащенного перед подъемом станка копра достигает 220 т.

Монтаж безъякорным способом требует предварительного статического проверочного расчета несущей способности станка копра и укосины на монтажные нагрузки в начале подъема укосины и в момент отрыва станка копра. При недостаточной прочности и устойчивости стержней станка или укосины необходимо произвести соответствующее их усиление.

Укрупнительная сборка копра выполняется с помощью гусеничных кранов грузоподъемностью 25-40 т. После сборки нижней секции производят пробный поворот ее в вертикальное положение для проверки работы шарниров копра и точности посадки подошв стоек копра на фундаментные болты. В процессе укрупнительной сборки копер оснащается лестницами и подмостями для приема элементов надшахтного здания, монтажными балками для стеновых панелей. Для обеспечения большей устойчивости копра в положении неустойчивого равновесия в процессе подъема место строповки располагается несколько выше центра тяжести станка копра.

Методом наращивания монтируют надшахтные здания с большими в плане размерами (21х24 м) и высотой более 100 м. Конструктивная схема здания представляет собой рамный каркас из сварных двутавров, перекрытия выполняются из сборного и монолитного ж/б, укладываемыми по профилированному настилу, ограждающие конструкции выполняются из керамзито-бетонных панелей. Монтаж осуществляется методом наращивания, поярусно, с использованием прислонных кранов.

Несущие конструкции копра монтируют плоскостными блоками массой до 24 т. Укрупнение конструкций в блоки выполняется на приобъектном складе с помощью гусеничного крана МКГ-25. Параллельно с поярусным монтажом конструкций надшахтного здания кранами на перекрытия поднимаются оборудование и различные материалы. Работы каждого яруса завершаются 100 % готовностью, включая установку технологического оборудования и выполнение общестроительных работ. Продолжительность монтажа копров по описанному методу составляет около 10 месяцев – по сравнению с 22-мя месяцами продолжительности возведения капров с помощью ползучих кранов.

Многоярусные технологические этажерки являются составной частью технологических комплексов химических, нефтеперерабатывающих заводов. Технологические этажерки представляют собой пространственную металлоконструкцию с размерами в плане 8х34 м, высотой 66,6 м; устанавливаемую на постамент высотой 14 м. В практике применяют, в основном, два способа крупноблочного монтажа этажерок.

При способе монтажа пространственными горизонтальными блоками этажерка делится на три пространственных горизонтальных блока. Нижние два блока собирают на монтажной площадке в вертикальном положении, что вызывает необходимость выполнения монтажных операций на значительной высоте. Третий, верхний блок укрупняют и стыкуют с ранее установленными, для этого стыкуются и свариваются 10 пар колонн. В этих целях устанавливают специальные приспособления и работы производят при подвешенном верхнем блоке.

По способу монтажа вертикальными пространственными блоками этажерка делится на два вертикальных блока. Укрупненные блоки монтируют поочередно, затем производят досборку части этажерки из отдельных элементов между блоками. При обоих способах монтаж выполняют двумя мачтами высотой 72 м, грузоподъемностью на 100 т. В начале монтажа мачты наклоняют к укрупненному блоку, затем с поднятым грузом перемещают мачту обратно к постаменту. Такой сложный маневр двумя мачтами требует высокой квалификации монтажников и имеет повышенную опасность.

Метод монтажа полностью собранной этажерки обладает ограниченной собственной несущей способностью, необходим проверочный статический расчет объемно-пространственной металлоконструкции этажерки и соответствующее ее усиление. Одним из наиболее эффективных вариантов временного усиления этажерки перед подъемом является применение фермы-траверсы длиной до 36 м и грузоподъемностью 400 т, представляющей собой трехярусную трубчатую пространственную форму, размещаемую внутри этажерки и прикрепленную к ней двумя верхними поясами, третий пояс остается свободным. Масса фермы усиления составляет 50 т. Нижняя часть этажерки также подлежит усилению во избежание деформаций элементов в процессе монтажа. Такое усиление может быть выполнено в виде двух труб, пропущенных вдоль этажерки и соединенных между собой связями. В качестве грузоподъемных средств используется комплект из двух мачт типа АК-400.

Установка этажерки в проектное положение предусматривает три этапа:

1) перевод из горизонтального положения в наклонное, с расположением верха этажерки выше постамента;

2) подъем этажерки над постаментом до вертикального положения грузовых полиспастов мачт;

3) наводка этажерки в проектное положение на анкерные болты.

Водонапорные башни используются для создания соответствующего напора воды в системах оборотного, постоянного и аварийного производственного водоснабжения. Сооружения представляют собой стальной вертикальный резервуар диаметром 15-20 м, высотой до 20 м, объемом 1000-3600 м³, опирающийся на пространственную цилиндрическую или комплексную поддерживающую конструкцию. Днище стального резервуара водонапорной башни имеет сферическую или коническую форму с опорным кольцом, передающим нагрузку на поддерживающую конструкцию. Поддерживающая конструкция выполняется из металлических конструкций, представляющих собой вертикальные колонны сварного двухтаврового сечения, соединенные горизонтальными поясами и перекрестной связевой решеткой, образующими вертикальную цилиндрическую форму.

Существует поддерживающая конструкция водонапорных башен из треугольных ферм, располагаемых поярусно друг над другом с уменьшением числа этих ферм по мере увеличения высоты, за счет чего образуется коническая форма башни. Общая высота водонапорных башен достигает 60 м, масса металлоконструкций – свыше 400 м.

Монтаж водонапорных башен ведут башенными или стреловыми кранами. Наибольшие башни объемом воды до 1000 м³ и высотой до 40 м могут быть смонтированы методом поворота вокруг опорного шарнира с помощью тракторов или лебедок. Возможен монтаж башен с помощью центрального устанавливаемого крана-укосины, демонтируемого после окончания сборки башни.

При монтаже водонапорных башен широко применяется блочный монтаж, при этом колонны предварительно совместно с поясами и раскосной решеткой укрупняются в горизонтальном положении в плоскостные блоки высотой до 20 м и массой до 35 т.

Сферическое или коническое днище монтируется из предварительно укрупненных на специальном стенде укрупненных блоков массой по 4 кг. Цилиндр бака собирают из 4 царг массой до 25 т. Каждая царга собирается на специальном стенде. Верхняя царга укрупняется совместно с замыкающим кольцом. Перед монтажом конструкции покрытия устанавливаются стойки бака. Конструкции покрытия монтируют укрупненными блоками-секторами массой до 5 кг, состоящими из двух радикальных форм со связями.

Градирни – сооружения башенного типа конической и гиперболической формы, предназначенные для понижения температуры воды оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

Башни градирен выполняют из сборных ж/б ребристых панелей и пространственными каркасными, состоящими из стоек-ферм горизонтальных ферм и диагональных раскосов, с обшивкой с внутренней стороны каркаса деревянными, алюминиевыми или асбестоцементными листами. Монтаж конструкций градирен выполняют наращиванием стреловыми кранами до исчерпания их грузовысотных характеристик, а затем – с помощью свободно стоящего или прислонного башенного крана, устанавливаемого в центре башни градирни, или с помощью передвижного башенного крана, перемещающегося по кольцевым путям снаружи башенного сооружения. Элементы градирни предварительно укрупняют в монтажные блоки с учетом грузоподъемности крана. Укрупненные блоки (панели) монтируют поярусно с временным креплением их расчалками и подкосами до замыкания контура и проектного закрепления всех блоков в ярусе.

Монтаж сооружений комплекса доменной печи. По расположению отдельных сооружений их назначению комплекс доменной печи разделяют на объекты центрального узла, находящиеся в непосредственной близости от доменной печи и связанные с ней, и объекты внешнего комплекса, номенклатура и размещение которых зависят от конкретных условий как доменного цеха, так и металлургического завода в целом.

Центральный узел состоит из следующих основных сооружений: собственно доменной печи, литейного двора, блока воздухонагревателей с дымовой трубой, пылеуловителя, лифта для обслуживания персонала, устройства для подачи шихты на колосник печи (наклонный мост), пункта управления печью и воздухонагревателями, а при объеме печи 320⁰ м3 и больше – установок грануляции шлака с вытяжными трубами.

Объекты внешнего комплекса включают: бункерную эстакаду, скиповую яму, газоочистку, разливочные машины, ТЭЦ, паровоздуходувную станцию (ПВС), тракты (галереи) подачи руды, кокса, агломерата, депо ремонта чугуновозных ковшей, межцеховые газо- и воздухопроводы, другие объекты вспомогательного назначения.

Главными особенностями, определяющими организацию и технологию монтажных работ на объектах комплекса доменной печи, являются: стесненность площадки; значительная высота объектов (около 100 м); преобладание толстолистовых (до 60 мм) конструкций с большей протяженностью сварных соединений и массой наплавленного металла; наличие близко расположенных действующих доменных печей и необходимость обеспечения на весь период строительства новой доменной печи нормальных условий эксплуатируемых печей.

Для эффективного монтажа сооружений центрального узла крупнообъемных доменных печей целесообразно применять краны наибольшей грузоподъемности. Масса монтажных блоков при этом достигает 140 т, что требует совместного применения мощных башенных кранов (БК-1000; БК-1425) и рельсовых кранов (СКР-3500; СКР-2600). Краны располагают с таким расчетом, чтобы каждый из них находился в непосредственной близости от монтируемых объектов, но по возможности вне их пределов, и обеспечивал монтаж конструкций одновременно на нескольких объектах.

При монтаже доменной печи длительное нахождение кранов в пределах литейного двора препятствует выполнению земляных работ, бетонированию водоводного и кабельного тоннелей и фундаментов под колонны рабочей площадки, а при их первоочередном возведении неизбежна значительная отсрочка начала монтажа стальных конструкций и последующих работ. Поэтому краны поднимают над землей, устанавливая их на специальные подкрановые балки, опирающиеся на ж/б фундаменты, а для скорейшего предоставления фронта работ по монтажу конструкций литейного двора краны своевременно переводят на заранее подготовленные пути за пределами литейного двора.

В зоне действия основных монтажный механизмов предусматривают площадки для укрупнительной сборки и сварки конструкций, так как сложно транспортировать крупногабаритные и массивные блоки при сборке их вне зоны действия монтажных кранов.

Работы по монтажу конструкций сооружений комплекса доменной печи вследствие большой металлоемкости выполняют несколько монтажных организаций, что требует четкого планирования взаимодействия между ними и применения полузлового метода организации и управления строительством комплекса.

Монтаж объектов центрального узла начинают с воздухонагревателей для создания фронта работ по огнеупорной укладке, так как ее выполнение требует 3-5 месяцев на каждом воздухонагревателе. Наиболее сложными по монтажу конструкций сооружений комплекса доменной печи являются кожух доменной печи, блок воздухонагревателей и галерея подачи шихты на колошник печи.

Рассмотрим пример монтажа центрального узла доменной печи объемом 3200 м³. Работу выполняют кранами СКР-2600 и БК-1000, расположенными соответственно со стороны правой и левой установок придоменной грануляции шлака. Периодически к монтажу конструкции центрального узла печи подключают кран башенно-стреловой СКГ-160, установленный со стороны здания фильтров. Пути кранов БК-1000 и СКР-2600 были предусмотрены на стальных подкрановых балках, опиравшихся на ж/б фундаменты.

Укрупнительную сборку производили на приобъектных площадках № 1 (расположенной со стороны крана БК-1000), № 2 (со стороны крана СКР-2600) и № 3 (расположенной между путями кранов СКР-2600 и БК-1000).

Площадки № 1 и № 2 оборудуют козловыми кранами К-305, а площадку № 3 обслуживал кран СКГ-40. На площадке № 1 на стендах производили сборку и электрошлаковую сварку восьми монтажных блоков горна из скорлуп стали 16 Г2АФ-III толщиной 40 мм (каждый массой 24 т), которые затем монтируют краном БК-1000. Монтажные блоки ферменной зоны и купола печи укрупняют на стенде на площадке № 2. Сборку скорлуп осуществляют с помощью электрошлаковой сварки на стенде площадки № 1 и краном БК-1000 передавали на стену площадки № 3 на дальнейшее укрупнение и конусные царги с применением также электрошлаковой сварки. Кожух шахты печи из пяти блоков с наибольшей массой до 120 т монтировали рельсовым краном СКР-2600 (длина стрелы и крюка 46 и 31 м, грузоподъемность 130 т).

 

 

Лекция № 11

 

ТЕМА: ВОЗВЕДЕНИЕ МАЧТОВО-БАШЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

                                    ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

1. Возведение радио− и телевизионных мачт и башен, опор прожекторных и линий электропередач, вертикальных аппаратов и конструкций

Радио− и телевизионные мачты монтируют методом посекционного наращивания или методом поворота в целом виде. Секции, предварительно собранные из плоскостей вместе с лестницами и площадками, наращивают ползучим краном. Для крепления опорных башмаков ползучего крана предусмотрены отверстия. В зависимости от конструкций мачт применяют ползучие краны разных типов: трубчатые мачты монтируют краном ПКТ, а решетчатые - кранами ПКР и СПК.

Опорную секцию радиомачты монтируют и устанавливают на ней с помощью гусеничного крана ползучий кран ПКТ-6. Все последующие секции монтируют ползучим краном. Для обслуживания рабочих к обойме крана прикрепляется площадка с лестницей. Операции по стыкованию и сварке секций радиомачты производят с нижней и верхней площадки с лестницами. После проектного закрепления каждой секции радиомачты, в четырех диаметрально противоположных местах болтами или сваркой, кран перемещают. Подмости переставляют крюком стрелы с помощью траверсы и стропов.

Через каждые четыре секции на радиомачту устанавливают балконные площадки, монтируемые ползучим краном после его подъема на следующую по высоте секцию. С балконных площадок производят крепление временных расчалок и постоянных оттяжек. Временные расчалки, обеспечивающие устойчивость и вертикальность башни в процессе ее наращивания, устанавливают в два яруса, постоянные оттяжки – в один, над каждыми двумя ярусами расчалок. По мере установки оттяжек расположенные под ними расчалки снимают. Вертикальность радиомачт выверяют в процессе монтажа, при установке и натяжении каждого яруса постоянных оттяжек и временных расчалок. Окончательную выверку осуществляют после монтажа всей мачты, демонтажа крана и во время натяжения постоянных оттяжек до проектного значения. Натяжение расчалок и постоянных оттяжек контролируют с помощью индикатора, тарируемого на усилие, соответствующее требуемому натяжению. Связь между монтажниками, работающими на высоте и на земле, осуществляется по радиотелефону. Мачту оборудуют также световой сигнализацией.

Телевизионные мачты монтируют в целом в виде поворота вокруг шарнира мачт. На сборочной площадке производят укрупнительную сборку блоков секций из плоскостей решетчатой конструкции. К нижнему блоку в месте опирания на фундамент приваривают верхнюю половину поворотного шарнира. На монтажной площадке мачту собирают из двух блоков. Нижним концом ее через шарнир опирают на фундамент. После соединения плиты шарнира с фундаментом на мачте (в горизонтальном положении) монтируют антенну, кабельную систему, устройства сигнализации, освещения, контрольные приборы, закрепляют тросовые оттяжки и пр.

По окончании всех подготовительных работ по такелажу и установке кранов в рабочее положение проводят испытание всей такелажной оснастки: мачту поднимают на угол 45° к горизонтали для проверки действия кранов, шарнира поворота и строповки. В вертикальное положение мачту поднимают в два этапа: в начале поворотом вокруг шарнира двумя кранами МКГ-25 и МКГ-16, затем, используя трактор С-100 мачту доводят до вертикального положения полиспастом, соединенным с мачтой с помощью оттяжек, с одновременным натяжением боковых оттяжек также тракторами С-100. При этом две нижние оттяжки используют как тяговые, а две верхние, расположенные под углом к оси мачты, используют для страховки ее от горизонтального смещения при установке в проектное положение. Строповку мачты производят специальной траверсой, плечи которой рассчитаны так, чтобы нагрузки на ее концах распределялись на краны в соответствии с их грузоподъемностью. Строповку осуществляют на монтажную балку, закрепленную в нижней плоскости фермы мачты.

В процессе подъема мачты краны одновременно передвигаются в сторону фундамента так, чтобы усилия подъема всегда были направлены вертикально. Мачту поворачивают вокруг шарнира на угол 40-43°. После этого начинают второй этап подъема, который осуществляют только тяговым трактором.

Монтаж радио- и телевизионных башен производят методом наращивания с помощью монтажной мачты, универсального подвесного, либо самоподъемного крана или вертолета. Монтаж башен осуществляют методом поворота с помощью стрелового крана или вертолета. В отдельных случаях башни монтируют методом подращивания. При монтаже телевизионной башни подвесным краном последний располагают и перемещают по оси башни. Обойму крана подвешивают к стойкам установленной секции посредством подвесок и расчаливают растяжками, закрепленными к хомутам на обойме и к скобам на стойках. Между консолью на обойме и консолью на нижнем конце мачты располагают полиспаст, с помощью которого мачту перемещают вверх.

 Мачта, состоящая из пяти секций, проходит внутри рамки, перемещаемой по мачте. Рамка в рабочем положении закрепляется штырем и расчаливается тросами к ногам мачты. Наверху мачты на поворотном круге, канат которого проходит через отводные ролики внутри башни, расположена стойка крана с оголовками, стрелой и контрольным грузом. Канат грузозахватного полиспаста, стрелового полиспаста и канат подъема проходят также внутри мачты крана. Внизу все сбегающие нитки канатов направляются на барабаны соответствующих лебедок и с их помощью осуществляется подъем.

Антенны монтируют методом выдвижения с помощью укрупнительной сборки и устройства системы направляющих внутри ствола башни – в трех уровнях и в двух уровнях на опорном стакане антенны.

Технология вертикального монтажа башен методом поворота осуществляется с помощью зафиксированных монтажных шарниров в теле сооружения. В связи с этим уменьшается применение направляющих и фиксирующих приспособлений и подмостей в зоне стыков, исключаются затраты труда на их изготовление и перестановку. Точность установки конструкции зависит не столько от уровня пилотирования, как от точности и качества сборки конструкций в горизонтальном положении, установки анкерных устройств на фундаментах.