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第一节 新工艺、新技术、新材料的应用 2004/7/11 14:31:25

宝钢工程建设中应用了一系列新技术、新工艺和新材料,主要有:

一、软土地基处理技术

宝钢厂址位于长江入海口的冲积平原软土层区,地下水位高,地基软弱,但是厂房设备基础荷重大,设备安装精度对沉降量和差异沉降,要求严格控制。工程动工前,对地基处理问题取慎重态度,先后邀集国内专家讨论三次,论证形成的共识是:大型设备、重型厂房基础和对沉降有严格要求的建筑,采用钢管桩,其他基础用混凝土桩,荷重轻的建筑物利用天然地基,矿石堆场则采用打砂桩加固地基。一、二期工程建设中,共打入钢管桩4.1526万根(34.4387万吨)、混凝土桩5.9555万根(30.0816万立方米),砂桩12.4816万根(82.4304万立方米)。原料码头的水下及水上工程,则打入Φ914毫米、Φ1200毫米、长度为70米的钢管桩(陆上打桩约深60米)。由于采用了一系列地基处理技术,使得宝钢在长江口的软土层区建厂取得可靠的基础。

为满足设计要求,解决软土地基处理的技术难题,在深层地基加固中大量采用60~70米钢管桩、45米预应力钢筋混凝土管桩和30米钢筋混凝土方桩,并且取得大量数据,充实了国内软土地基处理经验;对大面积堆载的原料堆场,大量采用砂桩、堆载预压、旋喷法和深层搅法等浅层地基加固技术,取得了良好的技术经济效果。

对桩基位移处理技术也进行了深入的探索:二十冶分指挥部在冶建院和上海基础公司的协助下,对位移桩的承载能力进行了大量的试验,找出了位移桩挠曲变形的零点区域,并对位移桩再作垂直载荷试验,桩均未达到屈服点,表明位移桩的承载力仍能满足设计要求。

为减少位移量及为预防措施提供依据,对打入桩全面地测定其位移量,用数理统计方法,找出其分布规律。试验研究的结果,为中日双方工程技术人员对位移桩认识的深化及采取有效对策,提供了科学依据,并为国内对桩基位移的理论研究获取了资料。弄清桩基位移的机理后,一般采用纠偏法,位移量过大则采用补桩等措施,实践证明是有效的。此项成果荣获1980年度“冶金部科技成果三等奖”。

与此同时,还在钢管桩打入、钢筋混凝土长桩技术、挤密砂桩、砂井及砂袋预压、三重管旋喷加固地基、深层搅拌加固、大型堆载试验方面和静力压桩技术等方面,积累了施工经验。

二、大面积、长时间、深层降水新技术

深层降水是宝钢工程一项重大技术课题,通过一系列的试验研究和工程实践,在大面积深层降水方面积累了经验,摸索出一套先进的降水工艺和技术。如轻型井点、喷射井点、射流喷射井点、电渗降水等。还研制成功了套管水冲枪,实现了井点群控,扩大了井点距离,取得了良好的降水效果,并在降水面积、降水深度、降水周期、井点间距等方面有了新的突破。

三、地下工程及水工建筑工程技术

1)初轧一号铁皮坑施工新技术。其开口区为3.7×10.5米,挖土深度22.5米,是宝钢一期工程最深的地下构筑物,施工中首次采用三重管旋喷桩加固坑底地基,创大面积、深层、长时间降水的新记录。

2)电厂取水泵房沉井施工。泵房长、宽各40米,埋深16米,在地面分三段制作,采用干法下沉、干封底。使工期缩短,造价降低,并确保了质量。

3)顶管法施工。电厂3根直径3米、长180米的进水钢管,引水工程输水泵房两根直径1.6米的进水钢管,生活区雨水泵房直径2.6米的钢板混凝土复合管,均采用了顶管法穿越长江大堤,顶管中心最大偏位仅3厘米(设计许可35厘米)。

4)盾构法施工。一号排水泵房过堤管长133.3米、内径3.5~3.7米,采用盾构掘进机施工,掘进中采用无气压施工及土压力纠偏等技术,确保了质量。

5)水池补胶技术。宝钢两个工业配水池,容积各为5万立方米,采用橡胶板铺设柔性防渗结构,这在国内还是首次。

6)码头栈桥水上施工。需打入长70米Φ914和Φ1200毫米的钢管桩,架设40×15.8米的组合钢结构桥面板,浇灌桥面混凝土。为此,采用悬挂钢模板及混凝土搅拌船完全在水上施工。

7)“超顶起吊、两次沉桩”新工艺。原料码头开始打桩时,因进口的80米高架打桩船延期交货。三航局原有打桩船打桩最大有效高度43米,而码头C段桩长56~59米,整根长桩无法施打,经采用“超顶起吊、两次沉桩”新工艺,共打桩800根,保证了工程进度和质量。

四、地下连续墙工程技术

1)热轧工程地下连续墙施工技术。热轧厂铁皮坑地下连续墙壁厚1.2米,壁深50米,槽段宽度9.72米,钢筋笼重85吨。经过调查和反复论证后,确定采用墙外喷射并点、深层降水、干式挖土新工艺。在结构方面,委托中国船舶工业总公司第九设计院对导墙、接头、槽段、钢筋笼等方面进行了设计。经反复试验,掌握了一整套泥浆配合比和泥浆再生的数据及经验;在高精度挖槽操作和超声波测深测宽方面,掌握了先进的大型钻机及其配套设备的性能;并推行情报化施工。

热轧铁皮坑地下连续墙仅用138天建成,工程质量优良,施工技术达到了国际同类工程先进水平,通过了冶金部科技成果鉴定。

2)连铸工程地下连续墙及拉锚施工技术。连铸工程深基础施工时,如何解决对炼钢厂已建的柱基产生位移等不利影响,并确保炼钢厂安全正常生产,是施工技术上重大难题。经过详细勘察,在理论上反复验算,提出将地下连续墙移到炼钢厂边上进行地面拉锚,对受位移威胁大的炼钢厂厂房三根D列柱也进行地面拉锚,以阻止其产生有害位移,经实践取得了圆满的成功,从而保证了深基础的基坑能大面积开挖,能整体连续施工,又确保了炼钢厂的安全生产,并缩短工期5~6个月,保证了工程质量和施工安全。

五、混凝土工程新技术

在混凝土工程施工中应用的主要新技术约30余项。采用程序控制的自动化搅拌站,集中搅拌商品混凝土,水泥和混凝土运输采用新型的散装水泥和混凝土搅拌运输车,浇灌作业全部采用泵车泵送,使混凝土工程彻底摆脱手工操作,实现了全盘机械化。为配合混凝土泵送工艺,混凝土配比由低流动性改为高流动态,应用减水剂和粉煤灰,增加和易性。浇灌和养护采用温控技术,控制大体积混凝土基础有害裂缝。模板全部采用自行研制的新颖组合钢模板和钢支撑,对烟囱等圆形截面构筑物,则普遍采用滑模工艺,并应用激光等技术,实现滑模自动纠偏、纠扭和收分;对电缆沟等构筑物采用了拉模技术。在三号高炉工程中采用钢筋冷挤压套管连接技术;在连铸工程中采用钢筋热大容剂连接技术;在连铸地脚螺栓预留孔施工时采用新颖的波纹套管。二期工程期间实现对国产混凝土搅拌站的技术改造,实现自动计量、过程控制和砂含水率在线控制,提高了混凝土生产水平;二期工程中还组建离心混凝土管桩生产线,生产Φ400毫米预应力混凝土管桩和高强混凝土管桩。

副总工程师王铁梦在解决混凝土基础裂缝问题方面为工程建设作出了突出贡献,被评为“冶金部劳动模范”。

六、钢结构工程新技术

1)钢结构整体吊装和大型构件吊运技术。厂房钢结构和工艺钢结构中的三超大件,采用整体吊装方案,使工效大大提高。原料码头栈桥共37跨,采用箱型梁相联,单根梁长40米,宽16~24米,重200~300吨,用400吨浮吊,直接整体吊装就位。初轧均热炉跨屋面,在地面分段拼装,然后整体吊装,单钩起吊覆盖面积680平方米,创国内厂房结构吊装新记录。电厂三座取水塔坐落在离江岸800米的江中,总重150吨,采用整体吊装,一次吊装就位,大大缩短了工期和水下作业时间。

2)铝合金围护结构。一期工程的围护结构,除了炼钢、初轧两个厂以外,全部采用防锈铝(铝镁合金)作围护材料。共用铝合金围护结构60万平方米。

3)大跨度箱型吊车梁。我国自行研制和安装的无缝钢管厂主厂房采用的10根箱形吊车梁,最大跨距48米,吊车起重量为40吨。

4)H型钢。厂房结构中的H型钢占70%,与国内传统的工、槽、角、扁型钢结构相比,可节约钢材15%~20%。装备了4条焊接H型钢生产线,生产出我国首批H型钢结构。

5)高强螺栓。一期厂房共采用扭剪型高强螺栓500万套,其中60%国内自行生产。研制过程中克服了材料、工艺和制造上的技术难题,二期工程全部采用国产高强螺栓。

6)压型板。建立四条压型板生产线,解决制作、安装技术难题和配套材料加工,成功地用国产铝板代替进口彩色钢板。在冷轧工程中还开发、采用内衬梁式保温墙板。

7)钢烟囱顶升。为安装烧结200米塔架式钢烟囱,研制专用液压顶升装置,采用逐节倒装顶升法,大量减少高空焊接作业。

七、焊接新技术

主要项目工地主焊缝总长度超过450公里,焊件最大厚度超过90毫米,最小仅几毫米,还有一些精密焊接。焊接质量要求很高,为此,施工中广泛采用了国内外各种焊接新技术,进口、自制各种焊割机具和材料,满足工程的要求,使我国工地自动焊、预热、退火、消除应力、探伤测试等技术也提高到一个新水平。二期全部立足国内,并有多项创新:C02气体保护全位置自动焊;自保护粉芯自动焊(NSA法);高炉炉壳厚板焊接;管道焊接;大型低合金钢球罐焊接;不锈钢焊接技术;管状焊条丝极电渣焊技术;钛管全位置自动焊技术;铝合金焊接技术;厚板T型焊缝全焊透技术;液压管道焊接技术等,还自制了一批新型焊割机具。

副总工程师曾乐,为解决工程建设中的某些焊接难题,作出了突出贡献,被评为“上海市科技精英”和“上海市劳动模范”。

八、筑炉新技术

采用喷涂、捣打、浇注新工艺,实现机械化施工,主要新技术有大型高炉筑炉工程技术;组合砖生产和施工技术;喷涂料的应用及施工技术;先立炉柱后砌筑焦炉施工新工艺;钢烟囱砼内衬喷涂法施工;耐火可塑料的应用及施工技术。

九、设备检测技术和仓储设备维护技术

该项技术主要有:码头钢管桩电气防腐采用阴极保护及其检验;六氟化硫开关品质检验技术;抗电磁干扰能力的测试技术;新型的内孔检测技术;液压元件品质检验装置的应用;可控硅元件现场快速测试技术;抗纵横干扰试验技术;FFT分析技术的掌握和应用;转炉耳轴的同轴歪斜度检测技术;仓储设备维护及动维护技术等。

十、设备安装调试新技术

在设备安装调试中,宝钢掌握了各项先进的安装调试和测试技术,设备安装达到预期的质量要求,确保了投料试车顺利成功。开发应用的主要技术有:无垫板安装新工艺;液压润滑管道施工新技术;在软土地基上安装大型、高速、高精度设备的安装技术;开发、采用金属表面衬胶、管道预膜、新型起重机轨道压轨器及复合橡胶垫板等新技术和新材料;在电气调试中开发采用计算机仿真调试技术、循环滑动分阶段最佳化调试技术、“画面对话”辅助调试技术、“在线过程模拟”技术、直流传动系统动态特性在线优选技术、专门化调试管理模式、集散型仪表网络统调法等。

十一、新型工程材料的应用

厂内电气室和计算机房等有较高的装饰要求,有的还有防静电要求。为此,在内装饰材料的选用上,进行了大量的调查研究和试制工作,广泛采用新型材料,满足设计要求,并形成了配套干法内装材料体系。

指挥部重视钢渣和粉煤灰在工程上的开发利用,为一期工程节约投资2000余万元,二期则进一步推广应用,扩展利用途径。