焦炉基础顶板及烟道一次预埋技术

焦炉基础顶板及烟道一次预埋技术

蒋成

（湖南省工业设备安装有限公司）

湖南  株洲  邮编：412000

摘要：炼焦行业经过改革开放的四十多年以来，现已成为我国重要的能源转化加工产业，焦炭生产是炼焦行业的核心环节，通过高温炼焦，将煤转化为焦炭，在炼焦过程中也会产生副产品，如煤气和煤焦油，这些产物都是能源行业中重要的资源，被广泛应用在钢铁、铝业化工行业等领域。本文作者分析了焦炉基础顶板及烟道一次预埋技术。

关键词：焦炉基础顶板；烟道；一次预埋技术

前言

炼焦行业经过改革开放的四十多年以来，现已成为我国重要的能源转化加工产业，焦炭生产是炼焦行业的核心环节，通过高温炼焦，将煤转化为焦炭，在炼焦过程中也会产生副产品，如煤气和煤焦油，这些产物都是能源行业中重要的资源，被广泛应用在钢铁、铝业化工行业等领域。而用煤炼制焦炭的窑炉就是焦炉，焦炉的炉体结构分为为为三室、（炭化室、燃烧室、蓄热室）两区、（斜道区、炉顶）基础和烟道，除焦炉基础和烟道是由钢筋混凝土结构组成，其余部分均是在焦炉基础顶板上用耐火材料砌筑而成。焦炉基础是支承整个炉体、炉体设备和焦炉机械的重量以及抵御焦炉高温腐蚀和气体冲击作用的重要构件。在炼焦过程中，会产生大量废气，这些废气分别收集到焦炉两侧分烟道，进而在端部的总烟道汇合进行处理最后导向烟囱进行排放。

而焦炉基础顶板和两侧烟道均埋设有大量的预埋管件，且预埋精度要求高。焦炉基础顶板上的煤气下喷管支管和下调孔管，其管距及各管与焦炉中心线距离允许公差为±3mm，垂直度允许误差为±1mm，管顶标高允许误差为-3~+5mm。而焦炉两侧烟道弯管平面位置和管顶标高允许偏差为±5mm。在实际土建施工过程中，由于浇筑混凝土搅动等原因，造成焦炉煤气下喷管埋设误差大，不符合耐火砖模数要求，造成砌砖时受到阻碍，被迫二次返工，重新埋设。也有的焦炉在投产后发现煤气下喷管与砖煤气道孔轴线不重合，影响砖煤气道喷浆和煤气流通，甚至出现管砖被拉裂、煤气渗漏的现象，严重影响安全生产。因此，焦炉顶板上的煤气下喷支管和下调孔管的预埋精度控制成功与否是关系到后期工序筑炉和生产安全的重要关键。

1、传统施工工艺

1.1焦炉顶板埋管传统施工工艺

在以往焦炉顶板实际施工中，安装焦炉煤气下喷管支管和下调孔管有两种方法。

第一种方法简称槽钢固定法，在焦炉基础顶板结构施工时，用大量的槽钢做固定支架或在槽钢上开相应大小的孔，在槽钢孔中固定煤气下喷管支管和下调孔管。该方法施工周期长，费用高，施工难度大且调整困难。

第二种方法简称二次预埋法，在焦炉基础顶板结构施工时预埋直径相近的钢管或波纹管，待混凝土浇筑后，二次埋设煤气下喷管支管和下调孔管；再进行二次灌浆，该方法施工周期长、费用高，且存在二次浇灌形成冷缝造成顶板漏水的弊端。

1.2烟道弯管传统施工工艺

而烟道弯管的埋设有采用普通脚手架钢管和钢管卡扣来固定烟道弯管，此种方法需要在烟道弯管上口和下口分别搭设固定架，通过卡扣来固定位置；也采用小槽钢或钢管，利用烟道壁，焊成井字形。以上施工方法繁琐，施工周期长，且安装后校正调整麻烦，成本也较高。

为解决原有施工方法中焦炉基础顶板埋管及烟道弯管施工的困难及高精度要求，我公司在攀钢钒3、4号焦炉基础顶板施工中，充分利用纵横两层角钢组成的固定钢架解决了焦炉基础顶板埋管和烟道弯管的高精度要求、预埋安装工期长的技术难题，且固定牢固，施工方法简单易于操作及拆除，并可重复利用周转，且预埋安装工期短。

2、焦炉基础顶板埋管角钢固定架施工工艺

2.1施工流程

施工工艺流程：焦炉基础顶板支撑脚手架、模板安装验收→测量放线→管件底座、管件安装→顶板钢筋绑扎→安装纵横角钢固定架→管件校核及固定→验收浇筑混凝土→角钢固定架拆除

2.2 施工方法

2.2.1焦炉基础顶板模板安装要求

焦炉基础顶板模板及支撑体系支设时，要严格控制轴线、标高及截面尺寸，并按方案要求间距搭设满堂支撑架，支架必须稳定、牢固、不下沉。模板安装时，层板要钉牢钉平不得出现有悬空现象，铺底的钢管及木方及模板拼缝尽量要避开预埋管的位置，以保证煤气下喷管支管和下调孔管的埋设。支架及模板支设完成并进行加固后组织各方进行验收，并应检查模板板面标高和板面平整度（高差宜控制在10mm内）、拼缝是否符合要求。

2.2.2施工测量及定位方法

焦炉基础顶板模板（梁模板需提前加固完成）及支撑架经收合格后，在模板上架设全站仪，通过焦炉四周埋设好的永久性控制坐标点进行放样，放样出焦炉纵横中心线及两端碳化室中心线的轴线点并引测至底模上并标记，再用全站仪依据放样出轴线点进行导线并弹墨线标记，并经联合验线合格后方可进行预埋管的放样定位工作。（焦炉纵向中心线可以引测到两端抵抗墙上，以备随时查验。）

使用经核准的钢尺沿焦炉纵向中心线分别对四条条主控线的距离进行核准，符合设计尺寸后，以四条主控线为基准线，按设计间距在模板上用墨斗弹出焦炉顶板每排埋管中心线位置的网格线并检验每排间距是否符合设计要求，符合要求后根据每排下喷管中心线分别向两侧按设计尺寸量取3个点连线成弹在模板上，这条线就是下调孔管的中心线。

把所有的预埋管件的底座定位线放样并弹线在模板上标记，墨线之间的误差和总公差控制在±3mm范围内，经检查复核合格后就可以用手电钻进行钻孔。

2.2.3固定立柱安装

固定立柱可在基础顶板框架梁钢筋绑扎时交叉提前进行制作（角钢立柱长度），待框架梁钢筋安装完成后，在焦炉顶板进行管座分线时开始进行固定角钢立柱安装，沿焦炉顶板所有轴线纵横双向布置，并将固定架角钢立柱固定架立柱角钢伸入柱内300mm并与柱主筋相焊接牢固（统一选择一根主筋进行焊接，尽可能保证立柱在一条线上），并高出混凝土面300mm。

2.2.3管座、管件安装

根据埋管中心点上用园规画出埋管外径后，再用手电钻按照底座螺栓位置进行打孔，打眼位置用管座对准中心点，圆规画出的外径进行辅助控制，打眼过程中不能跑偏，打眼后需进行复核，复核无误后开始用螺栓对管座进行安装，须固定牢固。

管座安装完成后，经复核位置准确无误后，开始进行管件安装（螺纹连接）。

2.2.4 顶板钢筋绑扎

待所有管件底座安装完成后，进行板底层筋铺设绑扎，管件与顶板钢筋绑扎可交叉进行（防止板筋无位置堆料和防止对已安装好的底座扰动及破坏，可预留一跨板不进行底座安装，作为堆料区，待其他部分板底筋绑扎完成后再安装此跨板的底座）。

2.2.5安装纵横角钢固定架

  角钢固定架由角钢立柱、纵向向角钢、横向角钢，共两层角钢，均采用L50*5角钢。以立柱为支撑点，纵横安设角钢形成固定架网，以此来控制埋管的标高和位置及垂直度。

  在固定立柱安装完成后，用检验合格后的水准仪，将引测在抵抗墙上的标高线，依次将标高传递到每一根固定立柱上进行标记，再根据立柱上的标高线开始安装第一层纵向角钢固定架，纵向固定架上皮标高为埋管孔口标高下40mm，第二层角钢上皮标高即埋管顶标高。

第一道纵向纵向固定架是作为基本骨架兼放线架作用，沿纵向通长铺设并依据立柱画记得标高线，牢固点焊在固定立柱上，要求在在一个水平面上（单根角钢可不在一条线上，允许带有少许弯曲，此部分可使用旧角钢，降低成本），接着在纵向固定角钢上布设横向固定角钢。

第一层纵向角钢安装完毕后，分别在焦炉中跨、两端炭化室位置，从模板上找出这三条横向轴线，采用吊线坠法将三条轴线引测至两侧角钢上做标记，并用錾子依据标记在角钢上錾出印子，分别向两端按设计尺寸进行分尺并用钢针在第一层角钢上画出每一横向下喷管中心线，再通过下喷管中心线分出两边吹扫管中心线，再根据每根埋管中心线分别分出埋管两侧边线，均用錾子在第一层角钢上錾出印子。

第二层横向角钢主要用于固定下喷管及吹扫管（角钢要求平直，不得有变形，须全部采用新角钢），按照之前在第一层角钢上錾出的印子，在埋管侧边和每条纵横角钢相交处均进行点焊固定，点焊程度要适中，既要保证固定牢固，又要保证施工完毕后焊点能被敲开，还要防止焊伤预埋管件。

2.2.6 埋管校正及固定

纵横角钢安装完成后，依据焦炉中跨和两端炭化室跨已精确安装固定好的埋管作为标杆，采用花篮螺栓挂细钢丝绳和钢尺逐排进行纵横方向测量校正，使其间距、标高、垂直度符合设计要求。

管顶标高高低通过管件螺纹旋高旋低进行调整，垂直度如有偏差即用撬棍和小锤辅助重新对横向角钢位置进行测量校正并点焊固定后，用直径14螺纹钢筋（间距1000mm）沿纵向布置，与横向角钢交叉点进行点焊，以此来增加固定架的刚度和稳定性。

2.2.7 验收

1、先进行验线，验收焦炉顶板的开间进深尺寸、控制线、标高基准点。

2、对焦炉顶板的预埋管件的各列的相对与绝对尺寸及埋管标高进行全数检查。

    3、纵向从焦炉中跨分别向两端每排进行挂线检查，横向每列在两端进行挂线全数检查，如有偏差的就在相应加固的角钢上用石笔进行画记，后续重新进行校正固定。

2.8混凝土施工

1、浇筑顶板混凝土前，先灌砂200mm高，以防混凝土从底座与模板之间的缝隙进入管中。

2、灌砂完成后，封堵管口（可用塑料保护帽），以防浇筑混凝土从上口进入。

3、浇筑混凝土前，对作业人员进行技术交底，浇筑混凝土前，泵送混凝土时注意下料方向不准直接对准预埋管，以防埋管出现位移。

4、焦炉基础顶板混凝土应一次连续浇灌，不得留设施工缝。

2.8 角钢固定架拆除

混凝土强度达到1.20N/m㎡，开始进行开始进行角钢加固件拆除，为避免管件与加固角铁槽钢在拆除过程中损坏，拆除应采用小锤配合角磨机进行切除。拆除后应及时吊至材料堆场分类堆码整齐，并进行覆盖保护，避免落灰生锈导致不能二次利用。

3、烟道弯管角钢固定架施工工艺

3.1安装前的准备工作

烟道拱顶以上立壁钢筋及内衬施工完毕，烟道拱顶内衬上安放烟道弯管孔洞已按设计要求留好，经复核大小、位置准确无误后进行烟道弯管固定架系统安装，烟道弯管固定架系统所用材料均从焦炉顶板埋管施工完成后拆除下来进行二次利用。

3.2 烟道弯管角钢固定架制作与安装

在烟道竖壁钢筋绑扎完成后，将烟道弯管孔顶标高引测至内侧烟道竖壁钢筋上，并在每个洞口中心位置的竖壁钢筋上进行画记。标高引测完成后，依据引测完成的标高进行角钢立柱的安装，即每个洞口的中心位置焊接一根角钢做为立柱，高度低于孔顶标高即可，要求焊接牢固，角钢支撑安装完成后，随根据烟道顶标高（即弯管的下口）进行通长水平角钢支撑安装，要求安装水平，并与立柱侧面进行焊接牢固。

内侧支撑安装完成后，外侧支撑底部角钢在烟道拱顶上沿纵向安装一条通长角钢，上层角钢根据标高与立柱支撑标高同高，上下层连接采用直径25钢筋（可用废料）进行连接。

内外支撑之间连接通过每隔2.4米一道焊接一根横向角钢进行连接，保证其刚度和稳定性。

内外支撑架安装完成后，依据焦炉两端炭化室中心线（烟道弯管的中心位于两端炭化室中心线的中间，即在炭化室中心线上）在内外两侧的纵向水平角钢上用钢尺按图纸尺寸进行每个弯管中心线画记。

并依据弯管的中心线按直径分出弯管的两侧并进行标记，在弯管的两侧进行横向角钢的焊接固定，以此保证弯管的水平方向不发生位移。

弯管两侧横向角钢焊接完成后，依据焦炉中心和设计图纸定出烟道弯管的纵向中心线位置，并在弯管两侧横向角钢进行标记。

  3.2烟道弯管的安装

角钢固定架安装完后，进行烟道弯管的吊装工作。先将吊杆插入烟道弯管的里边，用下端的V形钩挂住烟道弯管的下部，对应好管孔位置，吊放就位。沿烟道弯管纵向方向用提前准备好的角钢卡住烟道弯管的下口，作临时固定。

烟道弯管全部吊放、临时固定完，就可开始进行弯管的调校工作。依据已在纵横向设置好的十字中心线，用撬棍将烟道弯管位置调整到位，将之前临时固定角钢进行焊接固定。调校完成后，对烟道弯管进行整体加固，贴着烟道弯管底部通长设置角钢进行加固，以免浇筑拱顶混凝土，遭到扰动。

烟道弯管安装完成后，用粘土土砖和浇注料对烟道弯管的下端周围进行密封，密封时动作要轻，以免烟道弯管错位。

3.3烟道拱顶混凝土施工注意事项

烟道弯管安装完成后，开始绑扎烟道顶部钢筋，钢筋施工完经验收合格后， 将烟道弯管上口的孔口采用模板或钢架板对其封堵，以防浇筑混凝土过程中，混凝土落入烟道弯管内。

浇筑混凝土时，沿烟道长向，从一端往另一端，对称进行浇筑，混凝土浇筑时注意泵管不能直接冲击烟道弯管。

4、结束语

  通过总结经验，优化传统施工工艺，我公司在的攀钢3、4号项目的C、D两座焦炉基础及烟道施工，采用一次直埋角钢固定架施工技术，成功解决了埋管高精度施工控制这一难题，也缩短了工期，降低了成本，取得了良好的经济效益和社会效益。