7630m碳化室焦炉基础施工

170孔7.63m碳化室焦炉基础施工[摘要]首钢京唐钢铁联合有限责任公司一期一步焦化工程A焦炉为国内最大的7.63m碳化室焦炉，焦炉基础为钢筋混凝土结构，混凝土量120003m，焦炉基础施工特点是轴线控制精度高，下喷管、烟道弯管、拉条套管、炉柱锚栓管等预埋件数量巨大且预埋精度要求高，焦炉顶板面层平整度及焦炉抵抗墙垂直度要求精度高。焦炉基础施工难点是埋件精度控制、焦炉顶板面层平整度控制及抵抗墙垂直度控制。在焦炉基础难点控制上，采取了许多经济上节省，技术上可行技术措施，使焦炉基础的施工质量得到了有效的控制，本文重点介绍焦炉基础施工特点及难点的控制。[关键词]焦炉基础抵抗墙垂直度测量线架拉条套管波纹管下喷管炉柱锚栓管烟道弯管精度前言：70孔7.63m碳化室复热式焦炉是目前世界上最先进的焦炉，其自动化程度较高，结构复杂，节能环保。该焦炉采用德国伍德公司已经成熟的技术，由中冶焦耐工程技术有限公司转化设计。焦炉基础主要由底板、顶板、框架、抵抗墙、机焦两侧操作台及单侧烟道组成。1、焦炉基础施工特点分析:7.630m碳化室焦炉基础在整体施工工序上主要是围绕顶板的施工工序。由于7.630碳化室焦炉基础顶板不是整体结构，而是分成9块，每块之间以及端台间台两侧两块同抵抗墙之间有20mm变形缝，变形缝处两块顶板连接为企口形式（见图1），包含KJ-2的顶板必须在所有顶板中最先施工，从该顶板分别向端、间台抵抗墙处依次施工每一块顶板。底板、框架均根据顶板施工工序组织施工，机焦两侧操作台及烟道根据底板施工工序组织施工，可以形成流水施工。7.63m碳化室焦炉烟道弯管共72套，标高误差在0～-5mm之内，位置偏差在5mm以内，而且工艺上要求直埋，不能在烟道顶板上预留洞口，二次埋设烟道弯管。7.63m碳化室焦炉顶板标高偏差在0～-5mm之内，顶板预埋下喷管位置偏差在1mm之内，垂直度偏差在1mm之内。2图1焦炉纵向剖面图32、施工工艺难点分析及解决方法（1）焦炉基础底板大体积混凝土连续施工底板留置两条1m宽后浇带，将焦炉基础分为三个施工段，靠近端台处为第一施工段（上部包含KJ-2），向间台处延伸依次为第二施工段、第三施工段，分段长度分别为38.82米、48.7米、41.47米(如图2)。每施工段分为两个区依次浇灌混凝土，如图3所示。焦炉基础底板适合采用分段分层法浇灌混凝土，分层厚度一般为20~30cm。图2焦炉基础底板大体积混凝土浇灌分区示意图机侧焦侧图3基础底板混凝土浇灌分段示意图4焦炉基础底板采用分段分层浇灌混凝土（图4）。此方法适宜于厚度不太大而面积或长度较大的结构。混凝土从底层开始浇灌，进行一定距离后回来浇灌第二层，如此依次向前浇筑以上各分层。Ⅰ区和Ⅱ区连接处墙体必须在Ⅰ区混凝土初凝前开始浇灌。大体积混凝土浇灌完成后，采用覆盖一层塑料布加一层草帘子的保温方法，并且在保温过程中使用电子测温计测温，保证混凝土内部和表面温差小于25℃，混凝土表面与大气温差小于25℃，有效的控制了大体积混凝土裂缝形成。（2）焦炉基础顶板测量用线架安装由于焦炉基础顶板预埋各种管件的精度要求高，在顶板施工时，其上设置测量线架，用全站仪在线架上定点，形成轴线网，用以控制各种埋件的位置。测量线架上投点精度直接影响到预埋管件的位置精度。在焦炉基础框架柱砼施工完、梁钢筋绑扎完后安装测量线架（图5），以便将焦炉纵向中心线、炭化室中心线、预埋管的纵横向中心线投放到线架上。测量线架使用10#槽钢制作，通过框架柱预埋型钢或钢筋固定，由于预埋型钢或钢筋需穿过框架梁，框架梁纵向钢筋间距较小，通常预埋公称直径28mm的HRB335钢筋，以便穿过框架梁纵向钢筋间空隙。测量线架施工要点：a、线架纵横向型钢间应焊接连接成整体。b、测量线架横向型钢设置在顶板变形缝处，抵抗墙处线架横向型钢同抵抗墙钢筋焊接固定，框架上线架横向型钢同框架柱预埋钢筋固定。图4分段分层示意图5c、线架横向型钢需要和框架梁钢筋连接，以保证测量线架的稳定。d、测量线架型钢顶标高高于顶板预埋波纹管20mm。图5顶板测量线架布置示意图6（2）波纹管安装：70孔7.63m碳化室焦炉基础顶板共预埋2556个Ф100波纹管。其作用是预留下喷管安装孔，以便二次预埋下喷管，保证下喷管埋设要求的位置偏差1mm以内和垂直度偏差1mm以内的精度。波纹管预埋位置偏差为10mm（按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》预埋地脚螺栓孔标准），垂直度偏差为5mm（比《混凝土结构工程施工质量验收规范》预埋地脚螺栓孔标准提高50﹪）。波纹管位置见图6。波纹管流程：安装板底模→投点至线架上→在模板上标出波纹管位置→绑扎板底层钢筋→临时固定波纹管→绑扎顶层钢筋→在线架拉钢丝线控制波纹管位置→调整波纹管位置→焊接固定波纹管。波纹管无需设置固定架，只需同上下层钢筋网上的附加固定钢筋焊接固定即可。绑扎完底层钢筋后，在底板钢筋上安装固定波纹管，然后绑扎顶层钢筋，顶层钢筋绑扎完毕后，在线架上波纹管位置处拉钢丝线，调正波纹管并焊接固定。波纹管安装质量均满足要求，为下喷管安装奠定了基础。图6顶板波纹管布置示意图7（3）下喷管安装70孔7.63米焦炉共有71个燃烧室,每个燃烧室分36个火道即有36根下喷管。下喷管使用φ48×3.5焊接钢管，长1150mm，一端车45mm长的R211丝扣，共2556根。以焦炉纵向中心线为界分为机焦两侧，该方向中间两根管的中心间距为504mm，其余为503mm；焦炉纵向每两排管中心线尺寸为1650mm；布置见图7，下喷管位置允许偏差为1mm，垂直度允许偏差为1mm，管顶标高允许偏差为±1mm。可以说对下喷管的安装精度要求极为严格。下喷管安装流程：定位放线→安装顶板上下固定架→固定架上定位→安装下喷管→灌浆测量放线：利用全站仪依靠焦炉测量控制网点投射焦炉纵向中心线、焦炉横向中线、碳化室中心线、A17轴线及A54轴线到焦炉顶板上（见图8），并在测量线架上定点，焦炉横向中线、碳化室中心线、A17轴线及A54轴线将顶板分成四大块。复测完成后进行下喷管固定框架的定位测量放线。每块单独放线，先利用钢尺将每段的总长度进行测量，由于钢尺受温度影响较大，钢尺测量数值和全站仪测量存在偏差，将差量分到两条图7下喷管布置示意图8控制线之间的每个碳化室间距离（1650mm）上。安装顶板上下固定架，顶板以上固定架利用焦炉基础施工时顶板预埋预埋钢筋固定，下部固定架利用顶板底预埋炼焦专业埋件（见图9）。固定架安装时，顶板上沿焦炉横的∟50×5角钢和板下沿焦炉横向的[10槽钢变位置即为下喷管外壁边。图8下喷管安装顶板控制线示意图图9下喷管固定架及安装示意图9固定架上定位用红铅笔，位置为管壁边，以便于安装固定下喷管用的长50mm的50×5角钢，因此形成的角钢与角钢之间、角钢与槽钢之间的直角面，即为下喷管壁在纵横方向上的位置（见图10）。下喷管同波纹管之间的孔隙用C30微膨胀细石混凝土灌注。灌注要密实，混凝土灌注完成后强度达到75％以上后拆除固定架，以免拆除时破坏混凝土。通过采取有效的固定措施，下喷管安装精度全部达到要求，保证了炉体砌筑的顺利进行。（4）拉条套管安装：拉条套管规格为φ88.9×4，长度为18580mm，共142条，直埋于焦炉基础顶板混凝土中，穿焦炉横向拉条用。拉条套管使用角钢和20钢筋固定，沿焦炉纵向将7排（间距同柱距）50×5角钢焊接在梁柱钢筋上，控制角钢的顶标高为拉条套管的低标高，为了防止拉条套管安装上以后角钢下挠，在拉条套管处的角钢上焊20钢筋托架托住角钢和拉条套管，钢筋下端顶在焦炉顶板模板上（图11）。在浇注混凝土时，拉条套管两边均匀下料，根据线架上拉的钢丝线随时观察拉条管位置。通过良好的固定措施，拉条套管位置偏差全部控制在《混凝土结构工程施工质量验收规范》允许的3mm最大偏差之内，保证了拉条管的顺利安装。图10下喷管安装流程示意图10图11拉条套管安装示意图1111（5）炉柱锚栓管安装：炉柱锚栓管规格为φ60.3×2.9，上下贯穿焦炉顶板边梁，共142套，是穿炉柱固定螺栓的套管。炉柱锚栓管位置允许偏差为3mm，垂直度允许偏差为1mm。炉柱锚栓管安装：炉柱下部同变量底模固定，上部同变量钢筋网焊接固定即可。锚栓管定位测量使用顶板线架，浇注砼过程中随时观察位置，避免偏移。炉柱锚栓管位置满足标准要求，无一重新打孔情况。（6）抵抗墙模板安装及垂直度控制抵抗墙厚度为1.5m，顶标高+18.078m，分三段浇灌混凝土，一段是标高-3.480m～+3.480m部位，二段是+3.480m～+11.580m，三段是+11.580m～+18.078m，一次浇灌混凝土高度最高达到8.1m，模板加固是抵抗墙施工的重点工作，垂直度控制是难点。由于模板高度较高，通过计算，抵抗墙采用18mm厚覆膜多层板，内竖楞采用50×100木方，间距200mm，外横楞采用2φ48×3.5钢管，间距500mm，外竖楞采用2φ48×3.5钢管，间距400mm。墙体两侧模板采用φ14对拉螺栓连接，对拉螺栓水平间距400mm，竖向间距500mm。当对拉螺栓和预埋件发生冲突时，在埋件上钻孔，穿过对拉螺栓，以加固模板。焦炉顶板以下抵抗墙垂直度控制利用焦炉基础底板上的满堂模板支架，垂直度容易控制，焦炉顶板以上抵抗墙模板垂直度调整依靠抵抗墙两侧满堂脚手架(图12、13、14)，满堂脚手架在抵抗墙外侧为3排，内侧（顶板上搭设）为5排，立杆纵横间距1.5m，顶板上满堂脚手架同时兼作卸料平台，脚手架搭设符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001的要求。顶板上满堂脚手架和已经浇筑完成的抵抗墙进行有效的刚性拉接，并且自身构成一个具有足够刚性的框架，作为调整上部抵抗墙垂直度的支撑点。抵抗墙模板垂直度控制的关键工序是模板安装，模板安装的加固及垂直度调整利用顶板上搭设的5排脚手架，模板垂直度调整采用拉撑相结合的方法，按照纵横1.8m间距在模板对拉杆处的水平背楞打顶撑，并通过Φ8圆钢和花篮螺栓将水平背楞和内满堂脚手架主节点拉紧，见图13。模板垂直度的调整通过.松紧花篮螺栓和可调托撑控制，混凝土浇灌过程中，避免汽车泵泵管碰撞脚手架。12图13抵抗墙模板垂直度控制通过这些措施，抵抗墙垂直度得到了有效控制，拆模后对抵抗墙内侧至端碳化室中心线距离的抽查测量，抽查偏差均制在0～+10mm之间，远小于《混凝土结构工程施工质量验收规范》允许的H/1000。图12抵抗墙脚手架平面布置示意图1-113图14抵抗墙脚手架图（6）烟道弯管安装烟道弯管需一次性安装到位，安装烟道弯管采用10#槽钢做支架，并把槽钢支架放在烟道施工逢的上方，支架上部采用两道通长槽钢把烟道弯管托住，再用两道肋向槽钢把烟道弯管固定住，在调整的过程中使烟道弯管不要出现正标高，如出现负标高，用垫板垫至设计标高。在安装过程中重点控制烟道弯管的标高、中心位置和水平度，杜绝烟道弯管出现逆烟方向。（见图15）14施工缝M-1图1515图16烟道弯管安装图结束语首钢京唐钢铁联合有限公司焦化A焦炉工程是我公司首次承建的7.63m碳化室大型焦炉，焦炉基础同以往施工的6米碳化室焦炉基础有很大的区别，而且是德国伍德公司的技术工艺，各种预埋精度要求极高。我公司在施工该焦炉基础时，借鉴以前施工焦炉基础的经验，并对各种埋管固定工艺加以改进，并利用拉撑相结合的方法对抵抗墙垂直度加以控制，有效的控制了7.63m碳化室焦炉基础重点及难点工程的质量，为焦炉的砌筑及安装工作奠定了基础，加快了整体工期。并且该工程获得了国家优质工程奖项，得到了业主、设计和监理部门的一致好评。在以后相同类型焦炉工程中，可以借鉴改进该工程上的一些技术措施，更好的保证焦炉基础的工程质量。