随着保粮技术的日益成熟,立筒仓在粮库中的应用越来越受到人们重视。为了能充分发挥立筒仓的储粮功能,科研人员在立筒仓设计时把漏斗分为上下两部分,上部为钢筋混凝土结构,下部为钢板结构。该设计最大的优点就是可以在下部的钢斗上安装通风降温、熏蒸杀虫和自动化卸粮等设备,并应用物联网技术完成科学保粮工作,使立筒仓不再仅限于周转的功能。然而由于其结构特殊性,在钢斗安装过程中,常常因混凝土浇注误差、钢斗和连接法兰制造误差等不利因素,影响安装进度以及工程质量,甚至出现安全隐患。为了解决这一难题,降低安装难度,确保工程安装质量,下面以内径12m,预留孔直径8m,筒壁高度25m的立筒仓为例(见图1),详细叙述安装过程中常见的问题及对策。
1 钢斗安装现状及问题
1.1 钢斗安装现状
这一类立筒仓钢斗的安装大多由工程总包方委托钢结构制作工程队负责,这些工程队具有专业的作业技能和高空作业的经验,能较好地完成安装任务。但从以往钢斗安装的实例来看,可以发现工程队作业人员的综合素质差距甚大,工程监理人员的责任心有好有坏,土建施工中也常会出现较大浇注误差,因而不仅影响到钢斗的安装进度和安装质量,甚至会出现安全隐患。目前钢斗安装的过程如下。
如图1、图2所示,作业人员把钢斗运到预留孔正下方,组装升顶工装,把连接法兰固定到预埋螺栓上,当一切准备就绪后,作业人员将钢斗缓慢升到连接法兰相同高度,用加强螺栓连接钢斗和法兰,并对其连接处进行焊接,同时把加强螺栓和螺母、螺母和钢斗焊牢。焊接工作完成后,组织相关人员进行质量验收,发现问题及时整改。
1.2 安装中常见问题
由于预留孔混凝土的浇注误差以及钢斗和连接法兰的制造误差,整个安装过程常会出现以下问题。
(1)钢斗上段直径尺寸略大于预留孔直径尺寸或两直径的圆度误差较大,导致钢斗被筒仓底板卡住,无法上升到预定高度。
(2)由于钢斗和连接法兰的外形尺寸都很大,自身又重,同时各自存在较大的圆度误差,在其配合时常会出现焊缝间隙大小差异很大,钢斗与连接法兰配合焊接困难,因而严重影响焊接质量,甚至会出现钢斗和法兰无法连接。
(3)由于该安装方法的局限性,钢斗与连接法兰之间一条焊缝被遮挡,见图3中A处,无法进行焊接,削弱了钢斗的承载强度,给整个安装工程埋下安全隐患。
2 相应对策及改进后的工艺
2.1 相应对策
以上常见的安装问题,其实主要集中在钢斗与连接法兰之间的装配问题上,由于它们的外形尺寸都很大,制作时尺寸公差和形位公差难以控制,加之其自身分量又重,安装作业时的灵活度差,增加安装难度。为了能避免以上不利因素,降低安装难度,并能确保安装质量,我们从以下几个方面进行了改进。
(1)减 小 钢 斗 上 部 直 段 外 径 的 尺 寸 至7 910mm,与 预 留 孔 直 径8 000 mm之 间 存 在90mm的间隙,这样可以弥补浇注和制作过程中产生的误差,因而能解决前面讲述的第一个问题。
(2)正确选用连接法兰的材料型号,因为其大小不仅受制于其强度要求,而且与其他关联尺寸有关,该尺寸由以下几项累加得到:
①钢斗与预留孔之间一半的间距45mm;②预埋螺栓中心与预留孔孔壁之间的距离60mm;③连接法兰径向调节余量的二分之一25mm;④连接法兰上腰形孔外端到法兰外边线间的距离30mm。以上四项总和为160mm,因而选用16号等边角钢。
(3)把连接法兰均分六段(见图4),每件法兰段的内圆弧长度为4 130mm,比完整连接法兰的六分之一短11.67mm,这种设计可确保安装过程中相邻两件法兰段不会重叠,并且留出焊缝位置,增加钢斗与法兰段之间的焊接强度。每件法兰段上有5个腰形孔,腰形孔的方向同时指向钢斗的圆心,分别与5个预埋螺栓相配,各法兰段在钢斗的径向均有50mm的调节余量,可弥补钢斗和连接法兰制作过程中产生的误差,因而能解决前面讲述的第二个问题。寸能确保安装过程中加强螺栓的连接以及钢斗与连接法兰间焊缝的焊接空间,见图3中A点,因而可以解决前面讲述的第三个问题。
2.2 改进后的安装工艺
为了能更好的做好安装工作,确保工程质量,避免安装过程中无序、杂乱以及不安全操作等情况发生,下面介绍一种钢斗安装的新工艺。该工艺分以下五个阶段,它们分别是准备阶段、连接阶段、焊接修整阶段、复位验收阶段以及土建补复和清场阶段。
(1)准备阶段。在钢斗到位之前,首先清除安装作业区内的杂物,修整预埋螺栓螺纹,用M20的螺母把6件连接法兰段依次固定在预埋螺栓上,并用木块把法兰段垫起(见图3、图4)。同时把后道工序中需要的零件、工具和设备等放到预定点,方便下一步工作顺利开展,另外在筒仓底板上方安装充足的照明设备。相关作业人员就位待命(工作人员必须戴好必要的安全装备)。
(2)连接阶段。把钢斗运到立筒仓预留孔的正下方(钢斗在现场制作也可以),组装升顶工装,四根扒竿分别穿透钢斗上的四个通风孔,扒竿和竿间设有定位工装,扒竿的顶端各固定一只3t手拉葫芦,葫芦的吊钩分别钩住钢斗上预先焊接的固定吊环,当一切准备就绪后,有四位作业人员同时拉动四只葫芦慢慢将钢斗升起,当钢斗上升到图3虚线位置时,就位在预留孔工作平台上的作业人员用M20×50的加强螺栓把6件连接法兰段按直径方向成对和钢斗连接,在连接过程中,依靠法兰段上的腰形孔适当调节法兰段径向位置就能较轻松的把法兰段与钢斗相连,待6件法兰段全部与钢斗连接后,拧紧所有加强螺栓螺母。
(3)焊接修整阶段。螺母拧紧后,用割枪去除超过螺母部分的加强螺栓,并把螺母与螺栓、螺母与钢斗分别焊接,另外按照图纸要求焊接钢斗与法兰之间的全部焊缝。当焊接工作完成后,组织相关人员进行焊缝检测和安装工作检查,发现问题及时矫正。确保工程质量符合设计要求。
(4)复位验收阶段。当上述工作完成后,同时少量拉动四只葫芦,确保钢斗完全被吊起,清除全部衬垫木块,接着将钢斗缓慢放下直至平稳地落在预留孔平台上。松开预埋螺栓上的螺母,添加垫块再拧紧螺母,用割枪去除螺母上方的预埋螺栓,并把垫块与螺母、垫块与连接法兰分别焊接,在确保整个安装质量无误的情况下,组织工程监理和相关技术人员进行交工验收,发现问题组织整改,并拍摄相关照片交给监理备案。工程验收合格后,通知土建施工方进行下一步工作。
(5)土建补复和清场阶段。土建施工人员根据图纸要求完成筒仓底板上环形安装作业区混凝土漏斗的补复工作,见图3中△BCO区域。最后由安装作业人员清除筒仓内所有杂物,包括钢斗内壁上的辅助焊件。【图略】
[参考文献]
[1]GB 50322—2001,粮食钢板筒仓设计规范[S].
