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1、大型钢结构井架的安装工法高家权1前言井架作为矿山立井提升的主要构筑物，主要用于支承提升天轮、固定提升套架和承受矿井提升荷重。井架按提升方式分有单绳井架、多绳井架；按用途分有主井井架、副井井架、风井井架、临时井架（凿井井架）、两用井架等；按结构材料分有钢井架、钢筋砼井架；按照结构分有为L型（橹式）、A型、L-A型结构井架等。L型井架由斜架和立架组成；A型井架由两个对称的斜架和立架组成；L-A型井架由主斜架、副斜架和立架组成；斜架为钢板焊接的等截面或变截面的箱形体结构，立架为各种型钢组合而成桁架结构。井架为空间桁架结构，上、下天轮及起重梁布置在斜架上，立架内安装稳罐罐道和防撞木等。目前，在钢结构井
2、架安装上，小型井架多采用吊车竖立，大型井架多采用桅杆起吊竖立；桅杆起吊又有单桅杆、双桅杆及门式桅杆起吊之分；有半翻转、大翻转（倒杆式）、滑移式等多种吊装形式。由于大型箱形钢结构井架结构复杂、重量大、安装难度及要求较高，所以井架构件的现场组对工艺和吊装方案的选择是关键，如果现场组对工艺和吊装方法选择不当、计算不够严密、施工过程中的疏漏常常会导致吊装成本过大、施工存在隐患甚至失败造成重大事故。2001年以来，我公司先后承担了十八个大中型钢结构井架安装工程，在施工中累积了大量丰富的现场组对和吊装施工经验，并且在多年的施工实践中，针对不同的井架结构形式和不同的施工现场条件，不断总结完善形成一系列钢结构
3、井架的安装工法。淮南矿业集团谢一矿望峰岗主井钢结构井架安装工程，井架高度为72.210m，井架腿部开挡尺寸为33.70026.000m，井架重量为860t。主斜架吊装单元: 平面尺寸为74.43026.000m，重量为475.346t,斜腿重心至根部绞链距离为43.000m；副斜架吊装单元：平面尺寸为57.78026.000m，重量为240.752t,斜腿重心至根部绞链距离为33.000m；采用主、副斜架地面分片整体组对，绞链进行定位，使用双桅杆采用翻转法进行整体扳吊，空中合拢找正后焊接固定的工法进行施工，见附图1、2所示。2.特点本工法主要针对大型箱形体钢结构井架安装工程施工所编写,工法编写
4、注重施工方案的优化选择，注重施工顺序的合理化安排，注重施工场地的合理化分配，注重施工规范的严格执行，注重施工流程的严格控制，注重多专业和多家施工单位的沟通与协调，注重抢工期的科学性。主要有以下特点：21 双桅杆受力体系稳定性较好。采用双桅杆并联使用，受力体系稳定性好，能够保证井架吊装的平稳性和安全性。22吊装能力大。和同度的单桅杆吊装比较，双桅杆并联使用可提高负荷能力40%。能够更好地满足大型钢结构井架的安全吊装要求。23 桅杆的主起吊滑车组或主缆风绳采用平衡装置，有效解决了吊装系统平面力系平衡及载荷分配的要求，吊装施工安全可靠。24 缆风绳和配置的锚点布置方便、灵活。缆风绳及配置锚点的使用可
5、根据施工要求和现场场地情况进行调整，从而整个缆风绳系统简化，布置方便和灵活，吊装空间显得空阔、利落，平面变得条理整洁。25 井架地面组对速度快、质量好。井架按其结构特点和吊装施工要求划分为主、副斜架二大吊装单元，采取地面分片组对，大量的组对工作改在地面进行，施工条件得到大大改善，组对的速度加快，组对的几何尺寸精度提高，构件的焊接质量能够易于得到保证。26 井架安装精度高。斜架扳吊时采用旋转绞链定位，旋转绞链的安装精度愈高，井架的安装精度就愈高。通过控制井架的地面组对质量和旋转绞链的安装质量，就能很好地控制井架的最终安装精度。27占用井口施工时间缩短。斜架采用从远离井口的方向开始组对，在不影响矿
6、建单位钻孔施工的同时，又能提前进点进行井架的组对工作，大大缩短占用井口施工时间，解决了在狭小施工场地里多专业、多家施工单位同时施工情况下安装大型钢结构井架的施工协调配合问题，达到了井架安装少占用井口时间的目的。3配备装备及工艺适用范围31 250t56m格构式金属桅杆二根。每根桅杆由7节组成，根据井架的重量、高度和桅杆的占位进行井架的吊装受力计算，选取桅杆后再进行强度和稳定性校核。32 主要配套吊装机索具根据吊装受力计算进行选择和校核。主要有：主斜架起吊滑车组、副斜架起吊滑车组、主牵引卷扬机、辅助牵引卷扬机、主斜架起吊钢丝绳、副斜架起吊钢丝绳、桅杆缆风绳滑车组及钢丝绳、桅杆竖立用的汽车起重机等
7、。33 本工法适用于重量为400t1100t、高度在80米以内的立井钢结构井架吊装工程。34 对于工期紧、作业环境恶劣及安全要求苛刻的吊装工程有较高的参考使用价值，本工法还符少投入多产出的经济效益原则。4工艺原理：41 工艺方法定义。双桅杆并联使用吊装钢结构井架，将钢结构井架划分为主、副斜架吊装单元，采用地面分片组对，主斜架使用桅杆采用旋转法扳吊的工艺方法竖立，副斜架利用已竖立的主斜架采用旋转法扳吊的工艺方法竖立，再使用后溜绳溜放到位与主斜架合拢。主、副斜架在扳吊过程均绕其底部旋转绞链转动。桅杆采用吊车竖立。42 工艺原理421 平面力系平衡原理。主斜架利用双桅杆采用旋转法扳吊工艺，吊装为平面
8、力系平衡作用。吊装的提升力由设置在桅杆顶部主起吊滑车组提供的，平衡力由设置在桅杆与主锚点之间的主缆风绳滑车组提供的。主斜架吊装动力由4台250kN卷扬机提供，通过设置在桅杆顶部的二套主提升滑车组将提升力传递到主斜架顶部吊点，以平衡主斜架自重引起的吊装载荷。主缆风平衡板的设置还解决了二根桅杆之间和二套主起吊滑车组之间受力的次平衡问题。副斜架利用主斜架采用旋转法扳吊工艺，平面力系平衡原理同主斜架吊装相同，吊装的提升力由设置在主斜架顶部吊点上的起吊滑车组提供，平衡力由主斜架的起吊滑车组和桅杆的主缆风绳滑车组提供，见图3、4、5。副斜架吊装动力由2台250kN卷扬机提供，通过设置在主斜架顶部的一套提升
9、滑车组将提升力传递到副斜架顶部吊点，以平衡副斜架自重引起的吊装载荷，滑车组之间的平衡由中间的平衡滑轮进行平衡，见图6、7。422 最佳化原理。根据大型箱形钢结构的结构特点、几何尺寸、重量参数及安装条件等因素，井架安装采用分片组对、分片吊装和空中合拢技术，通过增加井架地面组对工作量，减少高空吊装工作量，提高了井架组对质量和安装速度，确保了吊装施工安全。应用绞链定位技术，使斜架吊装过程平稳可靠，并且保证了井架的安装位置精确。采用多点起吊技术和受力平衡技术，解决了井架的起吊安全问题。采用井架基础加固技术，保证了基础受力稳定满足吊装要求。主缆风绳锚点采用混凝土结构，解决了起吊安全可靠性问题。5施工工艺
10、流程及操作要点51工艺流程双桅杆旋转扳吊法吊装钢结构井架，其工艺流程参见图8。地锚设置卷扬机设置桅杆组对拖拉绳与吊装滑车组布置 主 斜 架 吊 装 单 元 组 对 桅杆竖立主斜架吊装竖立副斜架吊装单元地面组对副斜架吊装竖立主、副斜架合拢、找正、焊接井架其余平台连系梁梁吊装桅杆放倒拆除梯子及走台、栏杆吊装油漆防腐竣工验收图8 井架安装工艺流程52操作要点521 采用200t汽车吊和主斜架的起吊滑车组分别整体竖立250t56m桅杆（含随带机索具）。桅杆竖立前，将桅杆上布置的主斜架的起吊滑车组与主斜架的吊点相连，采用200t汽车吊将桅杆抬头，当桅杆头部抬起高度达到要求后，收紧主斜架起吊滑车组并控制桅
11、杆的侧向缆风绳，开动提升稳车将桅杆扳吊竖立起来。522 由于桅杆基础靠近井口冻结沟槽，考虑桅杆基础受力稳定性要求，桅杆采用砼基础固定。为平衡桅杆扳吊时产生的水平分力，桅杆底部利用砼基础预埋件固定，使之符合吊装方案要求。523 对称调整预紧桅杆的侧向拖拉绳并找正二根桅杆。侧向拖拉绳收紧力要达到预紧均衡之要求，保持桅杆处于垂直状态。524 井架起吊前，对称预紧主斜架的起吊滑车绳和桅杆的主缆风拖拉绳，主缆风绳的收紧力要达到桅杆微偏向于主缆风绳一侧之要求。525 主斜架吊装单元地面组对工作完成后，组织对井架的组对质量进行中间验收检查，验收检查合格后进行井架的试吊工作。526井架试吊时将其头部抬起200
12、mm，对吊装设施进行全面的检查。检查内容主要有：桅杆本体的受力情况、主斜架起吊机索具的受力情况、主缆风起吊机索具的受力情况、桅杆侧向辅助缆风绳机索具的受力情况、绞链的受力情况、吊耳的受力情况、锚点的受力情况、起吊稳车的受力情况等。527 经过试吊检查，一切正常后进行正式起吊工作。主斜架吊装使用4台主起卷扬机，4台主起卷扬机规格型号应相同，以保证卷扬机的收绳速一致。528 主斜架正式起吊前，必须将起吊副斜架的滑车组连接到主斜架吊点上，副斜的吊装索具随着主斜架的竖立带上去。529 副斜架吊装单元地面组对完毕，同样要经过中间验收检查，验收检查合格后方可进行试吊，试吊合格后进行正式起吊工作。正式起吊前
13、，将副斜架后溜绳与副斜架吊耳相连接，后留绳作用是控制副斜架在可控状态下靠向主斜架与主斜架合拢。副斜架吊装使用2台牵引卷扬机，为减少井架吊装所使用的卷扬机数量，利用主斜架的起吊卷扬机。5210 主、副斜架合拢后进行井架的找正工作，找正时以天轮平台的纵、横向中心线为基准进行井架的找正。通过调整主斜架的起吊绳和副斜架的后留绳进行进架的找正，井架的位置尺寸满足验收规范的要求后，锁死调整滑车组的跑绳，焊接主、副斜架连接梁端头，将主、副斜架焊接成一整体。5211 采用汽车吊或在井架上布置起吊滑车组，吊装焊接井架上其余连系梁、梯子走台、梯子等。5212 桅杆的放倒与拆除。主斜架的起吊滑车绳重新上4台主起吊稳
14、车，利用桅杆与主斜架之间的二套起吊滑车组绳同时放倒二根桅杆，桅杆放倒时在每个节点下放置一组井字型道木垛。使用汽车吊拆除桅杆和井架上的起吊滑车组和连接绳扣，吊装工作结束。5213 补刷井架防腐底漆、中层漆和面漆。5214 井架竣工验收。53 井架吊装技术要点。531 桅杆设计应满足桅杆整体扳吊竖立和井架吊装要求，桅杆本体设计要兼顾强度和稳定性，同时兼顾以后大型井架和设备吊装的通用性。532 桅杆竖立之前，要对桅杆本体弯曲强度和桅杆节间连接螺栓的强度进行核算，确保吊装安全可靠。533 主、副斜腿的绞链底板预埋件应与井架基础同步施工，并确保埋设质量满足井架的吊装要求。534 桅杆站立砼基础应与井架基
15、础同步施工，防止地面发生不均匀沉陷。535 主斜架吊装中心线与桅杆中心线与主缆风绳中心线应布置在同一直线上，不允许出现较大偏离，拖拉绳、溜放绳索具的地锚均应正确定位以使相关索具与吊装系统处于均衡合理的受力状态。536 井架上吊点位置、吊耳连接板的规格大小应根据吊装受力计算进行选择校核。实际施工时必须满足吊装设计要求，确保吊装安全可靠。537 试吊时，桅杆的前后主起吊绳和主拖拉绳应调整至受力均衡状态，严格监测二根桅杆的垂直度与平面度。防止桅杆产生扭曲、偏斜。538 吊装过程中，应保持井架吊装滑车组同步提升，并观察桅杆头迈步情况和主缆风绳平衡板的调节余量，防止桅杆产生过大偏斜。539 井架吊装过程中，要注意观察架腿底部旋转绞链的受力情况，使用前加足机油润滑，确保井架吊装过程平稳安全。5310 起吊钢丝绳使用前应进行外观检查和试验，外观检查合格后再截取一段钢丝绳送去试验，合格后方准使用。5311 滑车、卸扣、销轴前使用前进行外观检查和探伤检查，合格后方准使用。6、机具设备本工法使用的主要机具设备参见表1。表1 主要吊装机具明细表序号设备名称规格、型号数量生产能力备注1桅杆H=56m22502稳车
