—種輔助鋼結(jié)構(gòu)井架大翻轉(zhuǎn)法豎立創(chuàng)新工藝研究

0引言

近年來,隨著國家策略的調(diào)整,新建礦井和改造礦井項(xiàng) 目的規(guī)模逐漸擴(kuò)大,故其基礎(chǔ)建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)和難度也隨之增加,其中,鋼結(jié)構(gòu)井架模塊安裝風(fēng)險(xiǎn)尤為明顯,主要存在吊裝過程中難以準(zhǔn)確落位、危險(xiǎn)系數(shù)高、安裝工期長等問題^[1-2]。

常用的施工方法有桅桿吊裝法和起重機(jī)吊裝法^[3]。 典型的井架主要是由立架+斜撐式架組成,通常采用桅桿起立法,其要求是斜架與立架基礎(chǔ)標(biāo)高相差不大、井口周圍有足夠大的施工場地,以便組裝井架和敷設(shè)大型起重設(shè)備^[4],而井架單側(cè)斜腿施工則采用鉸鏈翻轉(zhuǎn)法^[5]、滑移法^[6]和大翻轉(zhuǎn)法^[7]等。

隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新,鋼結(jié)構(gòu)井架已經(jīng)發(fā)展為L-A型和雙斜四柱A型井架,其重量和高度高達(dá)0.14萬t和100 m,以往的方法已無法滿足現(xiàn)有的新型井架吊裝要求^[8]。采用大翻轉(zhuǎn)法豎立鋼井架的過程中,往往在井架翻轉(zhuǎn)90°時(shí),因無法合理、及時(shí)地轉(zhuǎn)化受力,致使吊車受力猛然發(fā)生變化,引起較大的安全隱患和事故風(fēng)險(xiǎn)。

因此,如何平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)該過程顯得尤為重要。紗嶺金礦項(xiàng)目井架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型式為L-A型鋼井架,總重量0.167 5萬t,總高度88.163 m,針對(duì)該項(xiàng)目本文提出一種輔助鋼結(jié)構(gòu)井架大翻轉(zhuǎn)法豎立創(chuàng)新工藝。該工藝主要是提供一種輔助設(shè)施,使得鋼結(jié)構(gòu)井架在使用大翻轉(zhuǎn)法豎立時(shí),能實(shí)現(xiàn)吊車吊裝系統(tǒng)與穩(wěn)車后留系統(tǒng)的平穩(wěn)、安全轉(zhuǎn)換,從而減少因不及時(shí)轉(zhuǎn)換而造成的不必要的安全隱患和事故風(fēng)險(xiǎn)。

1吊裝思路

在該項(xiàng)目副井井架安裝工程中,因施工期間,礦建臨時(shí)井架仍在使用,故該井架的豎立選用大型吊車高空散裝法,其中主斜架采用大翻轉(zhuǎn)法豎立,副斜架采用滑移法豎立。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)可知,當(dāng)井架斜腿采用大翻轉(zhuǎn)法進(jìn)行吊裝時(shí),斜腿在即將到達(dá)90°(未越過重心)和超過90°期間,吊裝過程(特別是多臺(tái)吊車配合吊裝)存在較大安全隱患,因?yàn)槭艿鯓?gòu)件重心方向轉(zhuǎn)變以及吊裝幅度增加對(duì)吊車來說都是不利因素。所以,在該工程施工中,提出主斜架采用輔助吊裝工藝,將主斜架從85°利用工裝起吊至92°,然后利用穩(wěn)車后留系統(tǒng)將其吊裝就位。

主斜架采用的輔助工裝如圖1所示,以輔助斜腿順利吊裝就位,該工裝由上頂座、背靠背工字鋼、下底座三部分組成。

1)首先將井架組裝至初始位,如圖2所示。

2)然后井架在斜腿的輔助下翻轉(zhuǎn)至85°左右位置,如圖3所示。

3)當(dāng)井架斜腿起吊至85°左右時(shí),通過圖1所示輔助工裝,利用兩組或四組液壓長桿千斤頂,如圖4所示,給斜腿造成一個(gè)向下的壓力,以達(dá)到鉸鏈翻轉(zhuǎn)的作用。 在千斤頂作用期間,穩(wěn)車后留系統(tǒng)和吊車系統(tǒng)隨之調(diào)整受力,井架斜腿吊裝至92°左右,如圖5所示,此時(shí)斜腿重心已完成翻轉(zhuǎn)。

4)最后,利用穩(wěn)車后留系統(tǒng)將其吊裝就位,井架就位示意圖如圖6所示。

2吊點(diǎn)布置與受力分析

2.1吊點(diǎn)的布置

根據(jù)該井架吊裝工藝可知,主斜架共設(shè)置兩套提升系統(tǒng),一套吊車豎立系統(tǒng),一套穩(wěn)車后留系統(tǒng)。如圖7所示,吊車豎立系統(tǒng)吊點(diǎn)設(shè)置在G-18箱體上表面,采用兩個(gè)100 t剛性吊耳;后留系統(tǒng)吊點(diǎn)設(shè)置在主斜G-18橫梁側(cè)面隔板位置,為兩個(gè)80 t剛性吊耳。吊耳插入箱體內(nèi)布置,吊耳兩側(cè)設(shè)置筋板。

1)吊車豎立系統(tǒng)吊點(diǎn)強(qiáng)度校核:吊車實(shí)際受力為1148.2× 1.1=1 263.02 KN,共設(shè)置兩組吊點(diǎn),則單個(gè)吊點(diǎn)的最大受力F=(1148.2 ×1.1/2)/sin75°≈653.8 KN,故主斜架選用兩組100 t剛性吊耳作為吊車起吊吊點(diǎn),滿足要求。

2)穩(wěn)車后留系統(tǒng)吊點(diǎn)強(qiáng)度校核:主斜架后留系統(tǒng)最大受力為674.14 t,共設(shè)置兩組吊耳,則單個(gè)吊點(diǎn)的實(shí)際受力為674.14 × 1.1 ×1.25/2≈463.47KN,故主斜架選用兩組80t剛性吊耳作為后留吊耳,滿足要求。

經(jīng)計(jì)算,主斜架總重量G₁=215.187t,總重量矩3 993 163.73Kg.m,則重心矩L=ΣM₁/ΣG₁≈18.557m。

2.2 主斜架受力分析

如圖8所示,主斜架吊車起吊點(diǎn)設(shè)置于點(diǎn)P位置,吊點(diǎn)P與地面夾角α₁=5.365O,距離|OP|=33.678 m,重心點(diǎn)A與地面夾角β₁=6.871O,距離| OA |=18.389 m。

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

主斜架吊裝到位時(shí)穩(wěn)車后留系統(tǒng)受力最大,穩(wěn)車后留點(diǎn)設(shè)置于點(diǎn)B位置,如圖9所示,后留夾角α2=38.014O,距離|OB|=32.204 m,重心點(diǎn)A與箱體夾角β₂=20.168°,距離| 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 ;主斜鉸鏈合力Fz=F₂cosα₂十 ΣG₁cOsβ₂=674.14 × cos 38.014°十215.187 × 9.8 × cos 20.168°≈2510.7 KN。

3 結(jié)束語

中、大井架的組裝和起吊施工具有較大安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患,本文針對(duì)紗嶺金礦項(xiàng)目L—A型鋼結(jié)構(gòu)井架組裝、吊裝過程,提出一種輔助鋼結(jié)構(gòu)井架大翻轉(zhuǎn)法豎立創(chuàng)新工藝。該種輔助工藝充分利用了井架基礎(chǔ)自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及翻轉(zhuǎn)鉸鏈的特性,利用簡便工裝替代大型吊車受力,使井架的重心順利轉(zhuǎn)變方向;同時(shí),該工藝結(jié)構(gòu)簡單,易操作,所有機(jī)具、材料均可取自施工現(xiàn)場。采用該工藝整個(gè)吊裝過程中未發(fā)生任何風(fēng)險(xiǎn),可為同類型企業(yè)提供參考。

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2024年第11期第23篇