Монтаж градирен, водонапорных и грануляционных башен, надшахтных зданий (копров) и этажерок, вытяжных труб

     
Монтаж надземных инженерных сооружений

     
Монтаж градирен, водонапорных и грануляционных башен, надшахтных зданий (копров) и этажерок, вытяжных труб

Градирни - сооружения башенного типа конической и гиперболической формы, предназначенные для понижения температуры воды оборотного водоснабжения промпредприятий.

Башни градирен выполняют из сборных железобетонных ребристых панелей с пространственными каркасами, состоящими из стоек-ферм, горизонтальных ферм и диагональных раскосов, с обшивкой внутренней стороны каркаса деревянными, алюминиевыми или асбестоцементными листами. В зависимости от производительности (площади орошения) высота вытяжных башен градирен может состоять от 50-60 (2100 м) до 100 м (около 4000 м) и до 150 м (10000 м). Монтаж конструкций градирен выполняют наращиванием стрел стреловых кранов до исчерпывания их грузовысотных характеристик, а затем с помощью свободно стоящего или прислонного башенного крана, устанавливаемого в центре градирни, или с помощью передвижного башенного крана, перемещающегося по кольцевым путям снаружи башенного сооружения.

Элементы градирни предварительно укрепляют в монтажные блоки с учетом грузоподъемности крана. Укрупнительные блоки (панели) монтируют поярусно до замыкания контура и проектного закрепления всех блоков (панелей) в ярусе.

Водонапорные башни монтируют башенными или стреловыми кранами. Водонапорная башня (рис.1) с баком аварийной воды емкостью 3600 м кислородно-конвертерного цеха представляет собой стальную конструкцию диаметром около 20 м с отметкой верха шатра 58,17 м. Масса металлических конструкций 428 т, объем сборного железобетона 198 м.

     
Рис.1. Монтаж водонапорной башни краном БК-1000:

а - разрез; б - план монтажной площадки; 1 - сферическое днище бака; 2 - опорное кольцо; 3 - лестница; 4 - вертикальный резервуар (бак); 5 - покрытие бака; 6 - обшивка из профилированного настила; 7 - балочная диафрагма; 8 - связи между колоннами; 9 - колонна; 10 - кран БК-1000; 11 - водонапорная башня; 12 - стенд укрупнительной сборки опорного кольца, царг и днища бака; 13 - кран МКГ-25; 14 - площадка складирования металлоконструкций; 15 - площадка укрупнительной сборки колонн башни

Резервуар имеет сферическое днище высотой 5,5 м с опорным кольцом на отметке 44,5 м, передающим нагрузку на 12 колонн сварного двутаврового сечения. Покрытие бака выполняют из 12 радиально расположенных с уклоном 1:8 металлических ферм, соединенных посредине центральным кольцом. Концами фермы опираются на опоры бака, которые являются продолжением опор башни. В центре ствола опоры размещена металлическая маршевая лестница, обшитая снаружи сборными железобетонными плитами. Внутри лестничной шахты проходит водонапорная труба диаметром 1,2 м.

Колонны башни объединены в пространственный ствол восьмиярусной системой связей и балочными диафрагмами в трех уровнях на отметке 6,9, 18,9 и 30,9 м. Для укрепления бака на отметке 38,0 м предусмотрено перекрытие из сборных железобетонных плит, с отметкой 38,0 м до верха бака - ограждающие конструкции из утепленных щитов из профнастила, по шатру бака уложены радиальные железобетонные плиты. Конструкции укрупняли в блоки кранами БК-1000 и МКГ-25 в пределах максимальной грузоподъемности крана БК-1000 на площадке укрупнительной сборки и на стенде (рис.2).

Рис.2. План монтажной площадки:

11 - водонапорная башня; 12 - стенд укрупнительной сборки опорного кольца, царг и днища бака; 13 - кран МКГ-25; 14 - площадка складирования металлических конструкций; 15 - площадка укрупнительной сборки колонн башни

Ствол башни был разделен по периметру на шесть плоских блоков высотой 22 м и массой 34 т. Блок состоял из двух колонн, высотой равной половине высоты ствола. Колонны собирали из двух отправочных марок и соединяли между собой связями. Блоки монтировали методом поворота краном БК-1000. Каждую установленную плоскость временно раскрепляли двумя парами расчалок из стального каната диаметром 15 мм. Связи между соседними плоскостями устанавливали поэлементно. Одновременно вели монтаж маршевой лестницы укрепленными блоками длиной до 20,5 м и массой до 23 т.

Опорное кольцо на отметке 44,2 м монтировали тремя укрупненными блоками грузоподъемностью до 26 т после предварительной контрольной сборки на специальном стенде. После сварки блоков убирали временные стяжные приспособления и снимали со стенда укрупнительные блоки опорного кольца. Сферическое днище бака монтировали из семи блоков-секторов массой по 4 т, которые предварительно укрупняли внизу на специальном стенде из двух-трех лепестков сегментов. Каждый сегмент одним концом опирался на металлический фартук центральной трубы диаметром 3,2 м, а вторым (у опорного кольца) - на специальные опорные приспособления, которые убирались только после сварки всех швов и узлов крепления сферического днища, предусмотренных проектом. Опорное приспособление у опорного кольца одновременно служило подмостями для оформления монтажа стыка сферического днища с фартуком опорного кольца.

Отправочные элементы цилиндрической части бака толщиной 6, 8 и 12 мм свальцованы из двух сваренных элементов листов одинаковой толщины. Цилиндр бака собирали из 4 царг высотой по 2,8 м и массой по 23 т. Каждую царгу собирали на стенде из семи свальцованных элементов. Верхняя царга была укрупнена совместно с замыкающим кольцом. Перед подъемом царги обстраивали подмостями. Это позволило максимально использовать грузоподъемность крана и исключить устройство подмостей на высоте.

Царги цилиндрической части бака монтировали трехлучевой разборной траверсой грузоподъемностью 14 т с поперечными балками, обеспечивающими строповку царг в шести точках. Перед монтажом конструкций покрытия установили поэлементно стойки бака (12 шт.) высотой по 4,75 м.

Конструкции покрытия бака монтировали укрупненными блоками-секторами массой до 5 т, состоящими из двух радиальных ферм со связями. Перед монтажом блоков-секторов покрытия укрупнили центральную ферму длиной 20 м с кольцом по центру из трубы 600х18 мм, на которую опирались одним кольцом укрупненные блоки-секторы ферм. Центральную ферму временно раскрепляли в двух точках канатом диаметром 15 мм.

Грануляционные башни предназначены для получения гранул азотных удобрений. Башня (рис.3) представляет собой монолитное железобетонное цилиндрическое сооружение диаметром до 30 м и высотой более 100 м с системой из восьми перекрытий из стальных конструкций и монолитного железобетона.

     
Рис.3. Схемы грануляционной башни и размещения монтажных средств:

1 - железобетонный ствол башни; 2 - монтажные проемы; 3 - защитный экран; 4 - перекрытия; 5 - постоянная маршевая лестница; 6 - монтажная балка; 7 - лебедка ЛМН-12,5; 8 - лифт; 9 - площадка для выхода рабочих из люльки; 10 - прислонный кран КБ-573; 11 - пристройка к башне

Каждое перекрытие, кроме нижнего, опирается на ствол башни концами двух несущих стальных балок через опорные плиты, устанавливаемые в специальных окнах. Второстепенные балки опираются на несущие и крепятся с помощью столиков и накладок к закладным деталям в железобетонном стволе. На железобетонную монолитную плиту каждого перекрытия устанавливают различное технологическое оборудование. Нижнее, восьмое, перекрытие (защитный экран) подвешено к основному перекрытию на отметке 60,6 м.

Пристройка грануляционной башни - многоэтажная этажерка размерами в плане 9х18 и высотой 120 м. Шаг колонн в пристройке 3 и 6 м, высота этажа 6 и 6,6 м. Несущие конструкции - стальные перекрытия из монолитного железобетона, ограждающие конструкции из железобетонных стеновых панелей с металлическими переплетами. Геометрическую неизменяемость каркаса пристройки обеспечивают вертикальные связи по колоннам, горизонтальные связи по каждому перекрытию и шарнирные соединения перекрытия с железобетонными стволами башни. Масса стальных конструкций башни 1583 т, в том числе перекрытий 883 т и пристройки 700 т.

Поэлементный и последовательный монтаж всех перекрытий от нижнего до верхнего одновременно с возведением железобетонного ствола башни в скользящей опалубке был возможен, но малоприемлем по следующим причинам: практически невозможно совместить непрерывное бетонирование ствола с производством монтажных работ; опирание конструкций перекрытий на свежеуложенный бетон недопустимо; не выпускается башенный кран грузоподъемностью 25 т на вылете стрелы до 30 м с высотой подъема груза до 125 м, необходимый в этом случае для установки несущих балок перекрытия; монтировать несущие балки перекрытия частями с укрупнительной сборкой в проектном положении невозможно из-за недостаточной несущей способности рабочей площадки, используемой для бетонирования. Поэтому более целесообразно было монтировать каждое перекрытие в целом виде. Для этого после окончания работ по возведению всего ствола и ствола до уровня следующего перекрытия вспомогательного оборудования (грузовых, пассажирских лифтов, рабочей площадки, домкратных устройств и т.д.) собирали перекрытие ствола башни на земле и поднимали в проектное положение стальные конструкции с монолитным железобетонным перекрытием, антикоррозийной защитой и с наиболее тяжелым оборудованием, установленным на данном перекрытии.

Укрупнительную сборку перекрытия выполняли внутри башни краном МКГ-25-БР, для его прохода предусматривали проем в стенах. Одновременно со сборкой конструкций генподрядная организация устанавливала опалубку для бетонирования перекрытия, производила армирование и укладку бетона. На готовое перекрытие устанавливали технологическое оборудование с его временным закреплением.

После набора бетонными перекрытиями 70% проектной прочности их поднимают на проектную отметку с помощью четырех 100-тонных полиспастов, подвешенных к временным монтажным балкам, которые опираются на верхний обрез железобетонного ствола, и двух траверс, подведенных под несущие балки перекрытий.