—种辅助钢结构井架大翻转法竖立创新工艺研究

0引言

近年来,随着国家策略的调整,新建矿井和改造矿井项 目的规模逐渐扩大,故其基础建设的风险和难度也随之增加,其中,钢结构井架模块安装风险尤为明显,主要存在吊装过程中难以准确落位、危险系数高、安装工期长等问题^[1-2]。

常用的施工方法有桅杆吊装法和起重机吊装法^[3]。 典型的井架主要是由立架+斜撑式架组成,通常采用桅杆起立法,其要求是斜架与立架基础标高相差不大、井口周围有足够大的施工场地,以便组装井架和敷设大型起重设备^[4],而井架单侧斜腿施工则采用铰链翻转法^[5]、滑移法^[6]和大翻转法^[7]等。

随着技术的不断创新,钢结构井架已经发展为L-A型和双斜四柱A型井架,其重量和高度高达0.14万t和100 m,以往的方法已无法满足现有的新型井架吊装要求^[8]。采用大翻转法竖立钢井架的过程中,往往在井架翻转90°时,因无法合理、及时地转化受力,致使吊车受力猛然发生变化,引起较大的安全隐患和事故风险。

因此,如何平稳实现该过程显得尤为重要。纱岭金矿项目井架结构设计型式为L-A型钢井架,总重量0.167 5万t,总高度88.163 m,针对该项目本文提出一种辅助钢结构井架大翻转法竖立创新工艺。该工艺主要是提供一种辅助设施,使得钢结构井架在使用大翻转法竖立时,能实现吊车吊装系统与稳车后留系统的平稳、安全转换,从而减少因不及时转换而造成的不必要的安全隐患和事故风险。

1吊装思路

在该项目副井井架安装工程中,因施工期间,矿建临时井架仍在使用,故该井架的竖立选用大型吊车高空散装法,其中主斜架采用大翻转法竖立,副斜架采用滑移法竖立。根据以往的施工经验可知,当井架斜腿采用大翻转法进行吊装时,斜腿在即将到达90°(未越过重心)和超过90°期间,吊装过程(特别是多台吊车配合吊装)存在较大安全隐患,因为受吊构件重心方向转变以及吊装幅度增加对吊车来说都是不利因素。所以,在该工程施工中,提出主斜架采用辅助吊装工艺,将主斜架从85°利用工装起吊至92°,然后利用稳车后留系统将其吊装就位。

主斜架采用的辅助工装如图1所示,以辅助斜腿顺利吊装就位,该工装由上顶座、背靠背工字钢、下底座三部分组成。

1)首先将井架组装至初始位,如图2所示。

2)然后井架在斜腿的辅助下翻转至85°左右位置,如图3所示。

3)当井架斜腿起吊至85°左右时,通过图1所示辅助工装,利用两组或四组液压长杆千斤顶,如图4所示,给斜腿造成一个向下的压力,以达到铰链翻转的作用。 在千斤顶作用期间,稳车后留系统和吊车系统随之调整受力,井架斜腿吊装至92°左右,如图5所示,此时斜腿重心已完成翻转。

4)最后,利用稳车后留系统将其吊装就位,井架就位示意图如图6所示。

2吊点布置与受力分析

2.1吊点的布置

根据该井架吊装工艺可知,主斜架共设置两套提升系统,一套吊车竖立系统,一套稳车后留系统。如图7所示,吊车竖立系统吊点设置在G-18箱体上表面,采用两个100 t刚性吊耳;后留系统吊点设置在主斜G-18横梁侧面隔板位置,为两个80 t刚性吊耳。吊耳插入箱体内布置,吊耳两侧设置筋板。

1)吊车竖立系统吊点强度校核:吊车实际受力为1148.2× 1.1=1 263.02 KN,共设置两组吊点,则单个吊点的最大受力F=(1148.2 ×1.1/2)/sin75°≈653.8 KN,故主斜架选用两组100 t刚性吊耳作为吊车起吊吊点,满足要求。

2)稳车后留系统吊点强度校核:主斜架后留系统最大受力为674.14 t,共设置两组吊耳,则单个吊点的实际受力为674.14 × 1.1 ×1.25/2≈463.47KN,故主斜架选用两组80t刚性吊耳作为后留吊耳,满足要求。

经计算,主斜架总重量G₁=215.187t,总重量矩3 993 163.73Kg.m,则重心矩L=ΣM₁/ΣG₁≈18.557m。

2.2 主斜架受力分析

如图8所示,主斜架吊车起吊点设置于点P位置,吊点P与地面夹角α₁=5.365O,距离|OP|=33.678 m,重心点A与地面夹角β₁=6.871O,距离| OA |=18.389 m。

由力矩平衡原理可知:F₁|OP|cos α₁=ΣG₁| OA|. cosβ₁,则F₁=ΣG₁|OA|cosβ₁/(|OP|cos α₁)=215.187×9.8 ×18.389 × cos 6.871°/ (33.678 × cos 5.365°)≈1148.2 KN。

主斜架吊装到位时稳车后留系统受力最大,稳车后留点设置于点B位置,如图9所示,后留夹角α2=38.014O,距离|OB|=32.204 m,重心点A与箱体夹角β₂=20.168°,距离| OA |=18.389 m。

由力矩平衡原理可知:F₂|OB|sin α₂=ΣG₁| OA|. sinβ₂,即F₂=ΣG₁|OA|sinβ₂/(|OB|sin α₂)=215.187×9.8 ×18.389 × sin20.168°/(32.204 × sin38.014°)≈674. 14KN ;主斜铰链合力Fz=F₂cosα₂十 ΣG₁cOsβ₂=674.14 × cos 38.014°十215.187 × 9.8 × cos 20.168°≈2510.7 KN。

3 结束语

中、大井架的组装和起吊施工具有较大安全风险和隐患,本文针对纱岭金矿项目L—A型钢结构井架组装、吊装过程,提出一种辅助钢结构井架大翻转法竖立创新工艺。该种辅助工艺充分利用了井架基础自身结构的特点以及翻转铰链的特性,利用简便工装替代大型吊车受力,使井架的重心顺利转变方向;同时,该工艺结构简单,易操作,所有机具、材料均可取自施工现场。采用该工艺整个吊装过程中未发生任何风险,可为同类型企业提供参考。

[参考文献]

[1]许伟.基于翻转铰链结构的钢结构井架吊装方法及其关键工艺[J].世界有色金属,2023(16):181-183.

[2] 田宇.张集煤矿东区风井钢结构井架吊装工艺设计[J].淮南职业技术学院学报,2013,13(2):7—11.

[3]寇学峰.双桅杆半翻转法吊装井架的技术应用[J].煤矿机械,2009,30(12):170-172.

[4]崔碧海.起重技术[M].重庆:重庆大学出版社,2006.

[5]林勇.井架“半翻转法”吊装提升系统受力分析[J].中国新通信,2015,17(15):111—112.

[6]邓开慧.大跨度鱼腹式钢桁架分区拼装滑移施工过程分析[J].建筑技术,2023,54(21):2570—2573.

[7]孔德才.单侧斜撑式立井井架纠偏工艺研究[J].中国煤炭,2013,39(4):71—73.

[8]吴向东.“大翻转法”吊装大型钢结构井架施工技术[J].中国高新技术企业,2012(21):91—92.

2024年第11期第23篇