Из опыта разработки и внедрения временных железнодорожных передаточных эстакад при реконструкции объектов комплекса доменных печей Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 669.162.2/4.004.68

ЮГОВ А.М., д.т.н., профессор (Донбасская национальная академия строительства и архитектуры)

ШЕВЧЕНКО В.Д., старший преподаватель (Донбасская национальная академия

строительства и архитектуры) ТИМОШКО А.А., ассистент (Донбасская национальная академия строительства и архитектуры)

Из опыта разработки и внедрения временных железнодорожных передаточных эстакад при реконструкции объектов комплекса доменных печей

Yugov A.M., Doctor of Technical Science, Professor (DONNACEA) Shevchenko V.D., Senior Lecturer (DONNACEA) Tymoshko A.A., Assistant (DONNACEA)

From the experience of the development and implementation of temporary railway transfer overpasses in reconstruction of the blast furnace complex facilities

Введение

Реконструкция зданий и сооружений на предприятиях в условиях действующего производства, безусловно, является актуальной проблемой. В условиях современных экономических реалий остановка практически любого производства даже на незначительный по времени период реконструкции может обернуться для владельцев предприятия большими убытками, вследствие чего

единственным адекватным способом ремонта и замены конструкций зданий и сооружений является реконструкция без остановки основного технологического процесса предприятия. Данный метод реконструкции несет в себе определенные сложности, такие, как: стеснённые условия монтажной площадки; отсутствие прямого доступа к тем или иным частям сооружения; невозможность доставки конструкций на монтажную площадку

традиционными путями и т.д. Поэтому

инженерам, зачастую, необходимо разрабатывать нестандартные пути решения вышеуказанных проблем, чтобы добиться необходимого уровня качества, безопасности и скорости проведения реконструкции.

Анализ последних исследований и публикаций

В настоящее время существует большое количество разнообразных пособий и руководств касательно организации строительного

производства при реконструкции промышленных предприятий, как более новые, к примеру [1], так и более старые, такие как [2, 3, 4]. Кроме того, в разных странах существует ряд специальных нормативных документов, регламентирующих проведение

реконструкции зданий и сооружений, например, в Украине существует документ [5], а в России был разработан документ [6]. Кроме того, процесс

реконструкции и выполняемые работы не должны противоречить положениям общестроительных нормативных

документов, таких как [7]. Важным вопросом также является обеспечение безопасности при проведении работ по реконструкции. Требования

безопасности также указаны в нормативных документах различных стран, к примеру [8] - для Украины, и [9] - для России. Однако, как уже было отмечено ранее, в определенных случаях необходимо прибегать к нестандартным технологическим

решениям, которые не описаны в пособиях, рекомендациях и

нормативных документах, для обеспечения более рациональной организации работ с достаточной степенью их безопасности.

Цель работы

Целью статьи является анализ опыта авторов при реконструкции доменной печи №4 завода «Азовсталь» в условиях действующего цеха с использованием временных

железнодорожных передаточных

эстакад.

Основная часть

На заводе «Азовсталь» была осуществлена реконструкция комплекса доменной печи №4, в результате которой объем печи увеличился до 1800 м3.

Выполнение строительно-

монтажных работ в стесненных условиях действующего доменного цеха с непрерывным технологическим процессом предопределило основные решения по организации монтажной площадки - размещение монтажных

механизмов, площадок для

складирования и укрупнительной сборки строительных конструкций, устройство временных и постоянных железнодорожных путей для подачи строительных конструкций, а также места установки временных стендов для сборки доменной печи и пылеуловителя (рис. 1).

Доменная печь №4 расположена в середине доменного цеха между действующими шлако- и

чугуновозными путями, ограниченными с одной стороны бункерной эстакадой, а с другой - блоком воздухонагревателей.

Одной из сложных технических задач подготовительного периода, связанных с надвижкой полностью зафутерованной доменной печи, являлся правильный выбор места сборки печи и устройство временного сборочного стенда. Согласно проекта производства работ (далее - ППР), место сборки доменной печи было определено на расстоянии 35 м от ее проектного положения под углом 25° к продольной оси цеха между существующими воздухонагревателями печи №4 и действующими шлаковозными путями (рис. 1, поз. 13).

Место сборки блока

пылеуловителя, лифта и маршевой лестницы располагалось на расстоянии 47,5 м от проектного положения пылеуловителя на оси существующего пути №6, временно перекрытого со стороны доменной печи №3 (рис. 1, поз. 14).

В соответствии с ППР для реконструкции объектов комплекса печи были установлены пять башенных кранов (рис. 1):

1) БК-1000 №1 - для монтажа непосредственно доменной печи с колошниковым устройством, основной части поддоменника, литейного двора №2, здания колошникового подъемника и переходных мостов;

Рис. 1. Схема монтажной площадки доменной печи №4:

1 - доменная печь; 2 - воздухонагреватели; 3 - пылеуловитель; 4 - машзал; 5 - КНП; 6 - литейный двор; 7 - вытяжная станция литейного двора; 8 - скиповая яма; 9 - кабельная галерея; 10 - здание ЦВС и фильтронасосной; 11 - скруббер; 12 - бункерная эстакада; 13 - стенд для сборки доменной печи;

14 - стенд для сборки пылеуловителя; 15 - временная передаточная эстакада №1; 16 - временная передаточная эстакада №2; 17 - эстакада под кран; 18 - кран БК-1000 №1; 19 - кран БК-1000 №2; 20 - кран БК-1000; 21 - кран БК-900; 22 - кран БК-300; 23 - кран БК-406М; 24 - козловой кран УКП-50-50; 25 - гусеничный кран СКГ-40

2) БК-1000 №2 - для монтажа литейного двора №1 и поддоменника, наклонного моста, сливной ямы, подъемника коксовой мелочи;

3) БК -1000 - для монтажа нисходящего газопровода, литейного двора №1, здания КНП, переходных мостов;

4) БК-900 - для монтажа блока воздухонагревателей, установки для взятия печи на тягу, электрокабельной галереи, промпроводок;

5) БК-300 - для монтажа блоков пылеуловителя, газоочистки и другие.

Управление ходом реконструкции комплекса печи базировалось на применении поузлового метода организации строительства. Весь комплекс был разбит на 16 узлов, для каждого из которых был разработан узловой сетевой график.

Основные работы по

укрупнительной сборке конструкций доменной печи, воздухонагревателей и литейного двора производились на специально отведенных на рудном дворе площадках, обслуживаемых кранами УКП-50-50 и БК-406 м

грузоподъемностью 50 т. На данных площадках выполнялись следующие работы:

- разгрузка и складирование конструкций, прибывших с завода-изготовителя;

- учет и сортировка по технологическим узлам;

- правка отдельных элементов, поврежденных при транспортировке;

- изготовление мелких конструкций и приспособлений для монтажа;

- укрупнительная сборка конструкций и частично складирование.

Укрупненные на рудном дворе блоки конструкций массой до 50 т подавались на монтажную площадку по временным передаточным эстакадам №1 (рис. 2) и №2 (рис. 3), сооруженным над действующими промпроводками и железнодорожными путями доменного цеха. По рельсовым железнодорожным путям указанных эстакад (длиной соответственно 66 и 232 м с шагом

колонн 6.. .12 м) перемещались площадки-тележки грузоподъемностью 50 т, которые были изготовлены на базе ходовых тележек крана БК -300, приводимых в движение

электрическими лебедками,

установленными в торцах эстакад.

Эстакада длиной 36 м под башенный кран (рис. 1, поз. 17) в конструктивном отношении

представляла собой металлические рамы пролетом 18 м, связанные между собой по верхнему поясу балками-мостами пролетом 6.12 м.

Положительное влияние на организацию работ по укрупнению конструкций на рудном дворе оказала разработка в составе ППР чертежей КМД по принципу «чертеж -монтажный блок». Всего для объектов центрального узла разработано до 125 таких чертежей. Одновременно с разработкой блока решались вопросы его строповки.

Рис. 2. Передаточная эстакада № 1: 1 - кран УКП-50-50 на рудном дворе; 2 - кран БК-406БМ; 3 - эстакада №2; 4 - тележка для подачи конструкций; 5 - кран БК-1000 №1

Рис. 3. Передаточная эстакада № 2: 1 - кран УКП-50-50 на рудном дворе; 2 - кран БК-406БМ; 3 - эстакада №1; 4 - тележка для подачи конструкций; 5 - кран БК-1000 №2; 6 - кран БК-1000; 7 - кран БК-900; 8 - эстакада №3

Монтаж конструкций доменной печи на временном стенде производился при помощи гусеничного крана СКГ-40 БС - для сборки конструкций ниже мораторного кольца, и башенного крана БК-1000 №1 - для конструкций выше мораторного кольца. Укрупнительная сборка кожуха в монтажные блоки массой до 50 т производилась на рудном дворе при помощи козлового крана.

В общем объеме монтажных работ при сооружении доменной печи значительная часть приходится на работы, связанные с монтажом холодильных плит. Холодильные плиты монтировались при помощи

специального прижимистого

приспособления и тельфера

одновременно с основными

конструкциями доменной печи. Они подавались в печь на тележке, установленной на временные блоки, которые были закреплены на кожухе доменной печи и кольцевом

воздуховоде горячего дутья. В кожухе печи был вырезан проем для заезда тележки с холодильником.

В процессе монтажа качество выполняемых работ регулярно контролировалось производственным персоналом, а геометрические размеры и высотные отметки - геодезической службой монтажного управления.

Временный стенд, на котором собиралась доменная печь, представлял собой платформу размером 18х21 м, состоящую из балок высотой 1,8 м, связанных между собой

вспомогательными блоками, настилом и залитую бетоном. Платформа опиралась на накаточное устройство, состоящее из нижних неподвижных слябов толщиной 150 мм и стали Ст5, роликов диаметром 150 мм длиной 1400 мм и верхних неподвижных слябов толщиной 120 мм из стали 10 Г2С1.

Роликовый накаточный путь представлял собой звенья по 4... 8 роликов с шагом 200 мм. Звенья

соединялись планками в общую цепь, длина которой была рассчитана так, чтобы при подвижке не требовалась перекладка звеньев.

Для лучшего сцепления с бетоном к нижним плоскостям слябов приварены уголки 100х10 с шагом 500 мм. По обеим сторонам сляба через 1,5...2 м были закреплены установочные болты диаметром 30 мм, верхняя горизонтальная плоскость которых тщательно выверялась перед

подливкой слябов.

Для ограничения смещения доменной печи при надвижке относительно продольной оси в плане к платформе приварили четыре специальных роликовых упора (рис. 4). Часть стенда, которая примыкала к фундаменту печи, а также пути надвижки, проходящие по фундаменту печи, были устроены после её остановки и разборки.

Рис. 4. Схема устройства накаточных путей:

1 - кожух доменной печи; 2 - накаточная платформа; 3 - упорные катки; 4 - ролик

Надвижка печи осуществлялась с помощью 15-ниточных полиспастов суммарным тяговым усилием 260 тс и двух тяговых лебедок усилием 12,5 тс каждая. В начальный момент надвижки усилие лебедок составляло 129 ст, а в процессе надвижки - 98 тс. Усилие в полиспасте контролировалось

динамометром, установленным на уравнительной нитке полиспастов. Для преодоления сил инерции при трогании

с места позади печи на каждом накаточном пути были установлены два 200 - тонных гидравлических домкрата.

После очистки накаточных путей от строительного мусора при натянутых полиспастах синхронно включались два гидравлических домкрата и доменная печь в составе: кожуха, колошникового устройства, холодильных плит, горна и шахты, футеровочных плит купола, защитных сегментов колошника,

огнеупорной кладки горна, свечей кольцевого воздухопровода,

сантехнического и электротехнического оборудования, другими словами, стопроцентной готовности, была передвинута в проектное положение за 1 час 25 мин. Техническая скорость надвижки при этом составила 0,012 м/с. Период от остановки старой печи до пуска новой - 98 суток. Общая масса надвигаемого блока 12500 т.

Проектное положение печи контролировалось по нанесенным на платформе и фундаменте рискам вдоль поперечной и продольной оси. Одновременно выполнялась проверка положения печи оптическим квантовым генератором АГ-56.

Выводы

При реконструкции доменных печей площадки укрупнительной сборки зачастую необходимо устраивать вне пределов доменного цеха. В таком случае они должны быть связаны с монтажной зоной железнодорожными путями, по которым в монтажную зону будут подаваться укрупненные и

подготовленные к монтажу блоки. Выбор места для устройства площадок особенно осложняется при монтаже доменных печей, расположенных в середине доменного цеха и ограниченных с двух сторон действующими печами, а также действующими железнодорожными путями завода.

Таким образом, укрупнение блоков целесообразно производить на рудном дворе за пределами монтажной площадки с устройством временных железнодорожных эстакад, на которых устанавливаются передаточные тележки грузоподъемностью 50 тс

электрическим приводом, посредством которых выполняется передача укрупненных блоков с рудного двора к месту монтажа.

Данный метод можно

рекомендовать в качестве типового метода реконструкции такого типа сооружений.

Список литературы:

1. Жадановский Б. В. Организация строительного производства в условиях реконструкции зданий и сооружений : учеб. пособие [Текст] / Б.В. Жадановский, М.Ф. Кужин. - М.: «Ассоциации строительных ВУЗов», 2010. - 50 с.

2. Шагин А.Л. Реконструкция зданий и сооружений : учеб. пособие для строит, спец. вузов [Текст] / А.Л. Шагин, Ю.В. Бондаренко, Д.Ф. Гончаренко, В.Б. Гончаров; Под ред. А.Л. Шагина. - М.: Высш. шк., 1991. - 352 с.

3. Руководство по организации строительного производства в условиях реконструкции промышленных предприятий, зданий и сооружений [Текст] / ЦНИИОМТП Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1982. - 223 с.

4. Разработка проектов организации строительства и проектов производства работ для реконструкции действующих предприятий, зданий и сооружений [Текст] / ЦНИИ организации, механизации и техн. помощи стр-ву. - М.: Стройиздат, 1990. - 68 с.

5. ДБН В.3.1-1-2002. Государственные строительные нормы. Ремонт и усиление несущих и ограждающих строительных конструкций и оснований промышленных зданий и сооружений [Текст на укр.]. - М.: Гос. комитет

Украины по строительству и архитектуре, 2003. - 52 с.

6. СТО НОСТРОЙ 98-2013. Стандарт организации. Организация строительного производства. Промышленное строительство. Реконструкция зданий и сооружений [Текст] / ООО «ЦНИОМТП». - М.: Национальное объединение строителей, 2012. - 120 с.

7. СП 70.13330.2012. Свод правил. Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87 [Текст] / Мин-во рег. развит. Российской Федерации. - М.: Минрегион России, 2012. - 170 с.

8. ДНАОП 6.1.00-1.12-01. Государственный нормативный акт по охране труда. Правила безопасности при реконструкции зданий и сооружений промышленных предприятий [Текст]. - К.: Мин. труда и соц. политики, 2000. - 51 с.

9. СП 12-136-2002. Свод правил по проектированию и строительству. Безопасность труда в строительстве. Решения по охране труда и промышленной безопасности в проектах организации строительства и проектах производства работ [Текст]. -М.: Госстрой России, 2003. - 10 с.

Аннотации:

Статья посвящена анализу авторского опыта при реконструкции комплекса доменной печи в условиях действующего производства. Приведена схема реальной монтажной площадки с указанием расположения главных элементов. В тексте рассмотрены принципы организации монтажной площадки и управления процессом возведения. Также изложены и подробно разобраны предложенные

авторами технологические решения для обеспечения процесса укрупнительной сборки, монтажа и надвижки доменной печи, а именно: использование временных железнодорожных эстакад для передачи блоков конструкций от места укрупнения до монтажной площадки; конструкция, место расположения и принцип работы временного стенда для укрупнения доменной печи, а также перечень и назначение монтажных механизмов. Кроме того, в статье затронуты вопросы реконструкции

вспомогательных сооружений, например, пылеуловителя. В конце статьи изложен непосредственно процесс надвижки печи в проектное положение и сделаны выводы о целесообразности применения избранных технологических решений.

Ключевые слова: доменная печь, метод надвижки, блочный монтаж, укрупнительный стенд, временная эстакада, железнодорожный путь, стесненные условия.

The article is devoted to the analysis of the author's experience in reconstruction of the blast furnace complex in the functioning manufacture conditions. The scheme of a real construction site with indication the location of main elements is shown. Principles of organizing of construction site and construction process management are discussed in the text. A technological solutions proposed by the authors regarding the process of pre-assembly, installation and sliding of a blast furnace, namely : using of temporary railway overpasses for transmission of structural units from the place of enlargement to the construction site; structure, location and working principle of a temporary stand for enlargement of a blast furnace; the list and purpose of used construction cranes are also outlined and detailed in the article. Moreover, an issues related to the reconstruction of auxiliary facilities, for example a dust collector, are covered in this article. A description of the directly process of sliding the furnace into the design position and conclusions made about the appropriateness of applying the selected technological solutions are described at the end of the article.

Keywords: blast furnace, sliding method, block assembly, enlargement stand, temporary overpass, railway, cramped conditions.