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1、焦爐工程施工工藝探討首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司鋼鐵廠焦化工程占地面積為559260，其中AB焦爐系統(tǒng)工程建筑面積為2.5萬，工程投資2.5億元。此焦爐具有結(jié)構(gòu)先進，嚴密功能性強，加熱均勻，熱功率高，環(huán)保、自動化程度高等特大型焦爐，中冶京唐建設有限公司（以下稱中冶京唐公司）承建了此項工程并在工程中總結(jié)出了大量焦爐工程施工的經(jīng)驗。 本工程AB焦爐煉焦系統(tǒng)由AB焦爐本體、間臺、端臺、煤塔、180米煙囪、熄焦系統(tǒng)、爐前外線、四大車、煤焦綜合電氣主控樓組成。AB焦爐本體由地下室和爐上部結(jié)構(gòu)組成，地下室主要是給焦爐供給能源的工藝管網(wǎng)系統(tǒng)，焦爐核心的交換傳動系統(tǒng)和廢氣系統(tǒng)組成；爐上部結(jié)構(gòu)由焦爐頂板，抵抗墻，耐2、材砌筑的蓄熱室、斜道、燃燒室和炭化室、爐頂，護爐鐵件、集氣系統(tǒng)的集氣管組成。 煤塔地下-3.45m和-1.12m層是電纜間，地上2.05m層是低壓配電室，地上7.14m和10.55m是PLC室，18m至74.6m是煤粉下料、控制系統(tǒng)。熄焦系統(tǒng)由熄焦塔、粉焦沉淀池、焦臺組成。四大車由推焦車、攔焦車、熄焦車、裝煤車組成。煤焦綜合電氣主控樓地下室電纜間，地上一層是高壓、低壓配電室和辦公室，地上二、三層是自動化控制、電視監(jiān)控室，其中主要實物量混凝土73160m3，鋼筋9244t，設備安裝11172t，工藝管道2362t，電纜297866m，耐火材料68190t，生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)和設備從德國伍德公司引進。3、 復雜地質(zhì)條件 增加施工難度 本工程設計采用當今世界上最先進的焦爐生產(chǎn)技術(shù)，全部采用自動化控制，環(huán)保設計也達到世界一流，能正真達到0污染的排放目標。由于此工程屬填海吹砂造地工程，地質(zhì)條件比較復雜，給施工增加了很大的難度。 深基礎(chǔ)地基施工焦爐基礎(chǔ)底面標高從-2.100米至-8.100米，曹妃甸地區(qū)地下水位高，在-1.100米左右，基礎(chǔ)施工前第一步是地基處理，地基處理全部采用樁基，焦爐、煤塔、煙囪基礎(chǔ)全部采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土灌注樁，樁長達到50米，采用后壓漿技術(shù)；四大車基礎(chǔ)、端臺、煤焦綜合電氣主控樓全部采用PHC型預制管樁，樁長達到25米左右；基礎(chǔ)施工的第二步是進行降水處理，該工程場地位置臨海，地下4、水為海水，有一定的腐蝕性；地下水受潮汐的影響也比較大，降水采用管井和集水明排相結(jié)合的方式。 大體積和高性能砼施工7.63米焦爐基礎(chǔ)長130.59米，寬 30.57米。砼強度等級從C30-C35，為全現(xiàn)澆鋼筋混凝土閥式基礎(chǔ)，而且地下海水具有腐蝕性，基礎(chǔ)的防腐、防滲漏、混凝土的澆注、養(yǎng)護以及防裂性要求比較高。混凝土需求量大，工期緊，結(jié)構(gòu)質(zhì)量標準高，對商品混凝土攪拌站的選擇采用招標的形式來以保證混凝土的供應質(zhì)量。根據(jù)工程的施工需要，分階段分時段與攪拌站進行溝通以保證通過外加劑、摻合料的調(diào)節(jié)改變混凝土的性能，滿足現(xiàn)場連續(xù)施工需要，避免在施工過程中出現(xiàn)不必要的施工縫和把施工縫留設在±0.05、00以上，采用汽車泵完成砼的澆注，加強砼的養(yǎng)護、測溫工作，保證砼施工的質(zhì)量。 施工測量和埋件施工施工測量是本工程的一個難點，7.63米焦爐精度要求很高。長度18580mm的拉條套管中心偏差3mm；爐柱錨栓管偏差為2mm下噴管偏差為1mm，在施工中采用分塊、頂面和底面位置尺寸雙控的施工方法。133米長，寬18米的焦爐頂板平整度0-5mm，施工中采用跳倉法施工；抵抗墻垂直度0-5mm；焦爐中心線以及炭化室中心線誤差為1mm；固定焦爐心臟的交換傳動埋件窄口槽從德國進口，埋件精度控制為1mm；焦爐標高、爐頭正面線、磚層線、拉條套管等控制線遠遠高于國內(nèi)6.00米焦爐，在施工中采用三維立體的焦爐砌筑控制網(wǎng)6、，100%保證焦爐的三維尺寸和測量精度要求。 焦爐砌筑和冬季施工焦爐砌筑是焦爐施工的核心部位，7.63米焦爐工藝復雜，砌筑量達到34095噸，比6.0米焦爐工程砌筑量（15000噸）2倍還多；磚型1092種是6.0米焦爐磚型的2倍，施工工期比較緊，為了滿足施工要求，設置一座30米跨距的焦爐大棚，在焦爐大棚里設置了3臺天車，滿足耐材砌筑的垂直和水平運輸。為了滿足焦爐冬季砌筑的施工需要，采用了保溫大棚并設置了兩臺4噸鍋爐為大棚采暖保溫。 設備安裝本工程是超大型焦爐工程，工藝設計和工藝流程都比較先進，設備安裝要求的精度和施工的技術(shù)要求都比較高，7.63米焦爐設備安裝總重達到5586噸，1350多臺套7、是相同規(guī)模6.0米焦爐的兩倍還多，工期要求比較緊，而且焦爐設備全部在大棚里安裝，受施工場地和空間的限制，操作難度大。在施工中采用天車與外部吊車相結(jié)合的方式，進行安裝。 180米煙囪及煤塔施工煤塔采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，高度達到74.6米，采用高標號C45砼，對砼的裂縫控制是本工程的一個難點，在施工中采用木模板并晚拆模的方式來控制砼裂縫的產(chǎn)生。煙囪高度達到180米，煙囪的垂直度和圓臺體的控制是最大的難度，在施工中采用先進的液壓滑模設備，把以往的鋼筋式千斤頂換成了Φ48鋼管式千斤頂，保證了煙囪的垂直度和橢圓度。 由于此工程技術(shù)非常先進，給施工提出了很高的要求，工程從2007年5月開工，為了確保8、該工程的質(zhì)量、高精度要求和施工進度，施工中積極應用建設部推廣的十項新技術(shù)，并結(jié)合工程特點和施工難點，組織開展技術(shù)攻關(guān)活動和QC小組活動，其中采用了建設部推廣新技術(shù)應用9大項技術(shù)中的33項。自主開發(fā)應用了多項新工藝、新技術(shù)、新材料。 自主開發(fā)應用的新工藝、新技術(shù)、新材料 優(yōu)化煤塔爬架施工新工藝爬架施工在民用建筑中運用較多，但在工業(yè)建筑中很少使用，焦化煤塔工程高74.6米，如果采用腳手架施工非常麻煩，工程量巨大，腳手管材用量也非常大。為了節(jié)約資金，降低工程成本，使用了爬架進行施工。在施工中對爬架控制系統(tǒng)進行了改造，把控制建筑物爬架每面的控制點用專用電纜連接成一點，通過一點控制使爬架每邊都能均勻上升9、，避免了因每邊升降不均勻造成爬架傾斜，保證了施工安全和工程質(zhì)量，加快了施工進度。使煤塔的垂直度偏差為20mm，優(yōu)于規(guī)范30mm的要求。 開發(fā)大棚互用技術(shù)和優(yōu)化配置輕型組合式焦爐大棚是中冶京唐公司多年來開發(fā)應用于焦爐砌筑和安裝的專用設施。它舍棄了人力搬運材料的落后方法，可以滿足國內(nèi)不同型號焦爐的施工需求。在滿足結(jié)構(gòu)強度和剛度的前提下進行輕型化和組合拼裝設計，注重了大棚構(gòu)件和行車標準節(jié)反復周轉(zhuǎn)和靈活拼裝的功能。在首鋼京唐焦化工程中，針對AB焦爐的幾何尺寸和結(jié)構(gòu)特點，我們選用了跨度為30米、高度為29米的焦爐大棚，配置了3臺軌距28.5米的行車。同時，對原來的焦爐大棚進行了功能性改造：對行車的附件進10、行改造，優(yōu)化行車性能（運行速度提高、平穩(wěn)性、同步性提高）；配備遙控器，操作人員在地面進行操作；采用安全滑線軟電纜電流引入裝置，提高了裝置的使用壽命。 該新型焦爐大棚的選用，極大地提高了施工效率，確保了工藝要求較高的設備和結(jié)構(gòu)安裝的需要并獲得了德國專家和業(yè)主的高度評價。 使用先進的耐材管理系統(tǒng)、優(yōu)化耐材管理程序與6米焦爐比較，7.63米焦爐的耐火材料數(shù)量巨大、品種繁多，焦爐耐材數(shù)量34000多噸，磚號1097個，無論是材料總量還是磚號數(shù)量，均超過6米焦爐的兩倍有余。如何高效的、準確的、低損耗的把大量耐材及時運達現(xiàn)場顯得非常重要。中冶京唐公司引用了自行研發(fā)的計算機材料庫管理系統(tǒng)軟件，科學高效地解決11、了這一難題。在整個砌筑施工過程中未出現(xiàn)耐材供應的任何問題，材料倒運損耗率高水平地控制在了1以下，通過對耐材有效保護確保了施工時高質(zhì)量砌體的實現(xiàn)。 升級監(jiān)視測量方法7.63米焦爐在國外的施工方法為先立爐柱及保護板再砌筑爐體耐火材料，這樣每道墻的中心線以及標高控制線均可以放在爐柱或保護板上。而國內(nèi)焦爐后立爐柱施工時采用立豎標尺桿及橫標尺桿的控制法。針對7.63米焦爐高等級的砌筑施工標準，中冶京唐公司放棄了傳統(tǒng)的施工方法，引進了高精度等級的全站儀、水平儀，采用不立豎標桿并且僅在基礎(chǔ)頂板上立橫標桿的爐體尺寸，充分利用儀器精度全程不間斷精密跟蹤的控制方法。該方法高效精確，不僅節(jié)省了大量的豎標桿及橫標桿搭12、設等施工準備工序，有利于爐內(nèi)行車的行走，還大大提高了施工精度控制等級，完全克服了傳統(tǒng)施工中過程控制斷檔的弊端。竣工后實體驗收數(shù)據(jù)證明，該焦爐的定位幾何尺寸和本體相關(guān)控制尺寸精度平均比國家標準提高了1.5mm.采用攝像頭進行砌筑檢查新工藝7.63米焦爐斜道與6.0米焦爐斜道相比較長，而且有兩個拐彎，用傳統(tǒng)的方法無法檢查內(nèi)部的清潔程度和砌筑情況，在施工中采用了比較先進的檢測設備光學攝像頭，它可以監(jiān)測到肉眼檢測不到的部位，而且可以更深入、更具體地進行詳細的檢查，保證了工程的質(zhì)量，這受到德國伍德公司專家以及甲方一致認可和高度好評。 開發(fā)使用負壓清潔技術(shù)傳統(tǒng)的施工方法突出的特點是使用壓縮空氣進行正壓吹掃13、，壓力不易穩(wěn)定控制、易對砌體磚縫嚴密性造成破壞、工作環(huán)境惡劣、容易造成清理的雜物二次堆積和污染；從清潔整體上施工程序來看，傳統(tǒng)的清潔施工程序注重局部的清潔效果，忽略了對爐體整體清潔效果的控制，缺少階段性的清潔環(huán)節(jié)，最后階段的整體清潔存在死角、達不到預期的效果。該焦爐與中小型容積焦爐的結(jié)構(gòu)相比較，具有如下特點：整體滑動層數(shù)量顯著增加（蓄熱室和斜道均設置了數(shù)量不等的整體滑動層），避免了砌體縱向、橫向膨脹時的相互約束和干擾，但滑動縫的清潔處理比較繁瑣；膨脹縫設置時注重整體膨脹和局部膨脹之間關(guān)系，膨脹縫尺寸和填充物種類設置更加精細，充分考慮了不同材質(zhì)的不同膨脹要求，施工和清潔難度增加；大幅度減少了在同14、一直線位置上連續(xù)設置脹縫，分段交錯設置，使脹縫膨脹閉合更加合理，但脹縫結(jié)構(gòu)留設和處理更加復雜；蓄熱室設置為分隔結(jié)構(gòu)，作業(yè)空間狹小，增大了清潔操作難度；立火道設置多層加熱燒嘴，使立火道在整個高度上加熱更加均勻、高效，但因砌筑結(jié)構(gòu)復雜使得清潔、保護難度加大。針對以上特點，中冶京唐公司開發(fā)采用了新型負壓清潔技術(shù)和階段性控制方法，也體現(xiàn)了焦爐清潔控制的發(fā)展方向，強調(diào)了科學的過程控制、努力降低勞動強度、充分提高設備的使用率、大幅提高作業(yè)效率和完全杜絕因清潔造成的二次污染等方面的改進和提高。實踐證明，清潔效果超過了德國專家對該項工作的質(zhì)量預期，清潔等級超過了德國標準的控制等級。 選用科學高效的安裝工藝保護15、板、爐柱預組裝，整體安裝工藝。7.63米焦爐爐柱固定和6.00米焦爐不一樣，不能單獨固定，必須和保護板一塊組裝才能安裝固定。由于現(xiàn)場場地狹小，只有將保護板和爐柱分體通過運輸小車運至焦爐中間部位燃燒室處用設計制作的夾具才能進行組裝，并在爐肩處墊δ=25.4mm的陶瓷纖維毯來調(diào)整標高及垂直度，通過行車進行安裝。 采用先進的加壓方法。該焦爐的設計很先進，加壓方法與6米焦爐不同，不需要臨時拉條來進行加壓，而是利用帶壓力表液壓千斤頂將保護板按設計要求到位，控制保護板與爐墻之間的間隙誤差在2mm以內(nèi)；通過壓力表的數(shù)值可以嚴格控制所需加壓數(shù)值大小，讓爐體受力更加均勻。 爐門安裝采用專門吊裝工具和加壓設備。7.63米焦爐的爐門重量遠遠超過6.00米焦爐，如何保證垂直吊裝并安裝到位成為首要解決的問題，在施工中通過計算設計了專門的爐門吊裝工具并設置恩派克超薄液壓千斤頂，有效的保證了爐門起吊后的垂直度，加快了施工進度，保證了安裝的質(zhì)量。 集氣管采用聚零為整的吊裝方法。集氣管及其上部的PRoven系統(tǒng)（碳化室自動調(diào)壓裝置）是焦爐最復雜，工藝要求最高的自動化心臟，為保證集氣管及其上部構(gòu)件工藝上的安裝質(zhì)量精度及安全等因素的考慮，集氣管必須在地面組裝，測量配合用枕木在機側(cè)推焦機軌道間搭設組裝平臺組裝完畢后，整體進行吊裝，這樣確保了工程質(zhì)量，也避免了二次倒運，不但節(jié)約了施工工期而且還節(jié)省了吊裝費用。