中國二十冶:料場建設的智慧與突破
起初,鋼鐵行業所用原料皆為露天堆放,其占地面積廣,物料損耗甚巨,且堆放時對周邊設備及鋼結構腐蝕性極強,揚塵狀況極為嚴重,環境承載能力已達到極限,因此開始建造封閉式原料場地。料場項目已然樹立了綠色清潔生產的典范,環保效益顯著。
中國二十冶集團素有“料場建設先鋒”之美譽,自承建國內首個 C 型料場——寶鋼C1料場伊始,迄今,全國共計21個C型料場,中國二十冶集團承建數量達15個之多。
有人認為,不過是搭建個用于堆料的倉庫罷了,有何難?實則不然,其中所涉技術難點與科技含量數不勝數。料場由最初的簡易搭棚起始,發展至當下智能、環保、先進的 C 型料場,歷程足可彰顯二十冶集團“冶金建設國家隊”的智慧建造之功。
如何將料場建設得具備占地面積小、堆料高、儲量大、廠房空間利用率高、環保性能優,且能使后續生產線作業效率提升等特性,恰為施工單位長期以來的研究課題。探索進程中,中國二十冶集團自主研發與科技創新,獲取專利、省部級工法、技術標準、核心論文等科技成果80余項。
特別值得一提的是,中國二十冶集團承建的武鋼 C 型料場,填補了國內 C 型封閉式環保料場建造技術的空白,推動了原料場領域的建造技術進步,對原料場的快速封閉改造意義重大,契合當下環保、綠色的發展理念。
C型料場建成之后,達成了多種礦石原料的高效儲運,減少儲存占地 10%-20%、降低綜合能耗 10%,節約原料場投資成本 10%-25%。空氣中顆粒物排放濃度降至 1.0mg/m3,極大程度改善了周邊環境生態現狀,徹底消弭了露天環境作業以及設備、鋼結構快速腐蝕所帶來的生產安全隱患。粉狀物料損耗率由 0.65%降至 0.3575%,塊狀物料損耗率由 0.45%降至 0.2475%。以武鋼 C3 料場為例,每年可減少整粒礦物料和熔劑礦物料損耗分別為 10591t 和 5022t,因減少物料損耗節約直接成本 1500 萬元以上。
武鋼原料區域項目群涵蓋 3 座 C 型料場(武鋼 C1、C2、C3)和 2 座 B 型料場(武鋼 B1/B2),系國內在建的最大智能化原料場群,亦是技術領先、工藝先進的原料場群。
該項目群坐落于既有露天料場區域,原露天料場堆積區域預壓板結,樁基施工難度頗高;料場鋼筋混凝土擋墻結構尺寸龐大、截面異形相貫,卸料平臺長 500 米、高 29.5 米、自重巨大;封閉鋼結構跨度達 90 米、單側屋架長 58 米、安裝高度近 50 米、安裝坡度 39 度。
彼時,面臨諸多技術難題,尤為突出的主要有三項:其一,C 型料場樁基類型多樣(PHC、CFG)、數量眾多,施工相互影響頗大,極易因擠土效應致使樁體破損或位移;超長、超高、變截面異形連續結構施工難度極大、主擋墻大體積混凝土施工要求頗高;雙層懸挑平臺,懸挑寬度大,高度甚高。其二,C 型料場主廠房長 500m,寬 90m,最大高度約 50m,鋼結構構件跨度大,安裝高度高,受場地所限,結構運輸、組裝、高空安裝難度極大;管桁架長度約 58m,屬大跨度超長構件,就位坡度約 35°,吊裝難度大,高空對接作業量龐大,安全管控難度高,安裝精度要求嚴苛。其三,半門式刮板取料機倒“L”型門架重 54.6t,長 39.2m,寬 1.67m,箱體截面高 2.8m,屬大型異形設備,占地面積廣,設備組裝困難。安裝就位高差約 20.26m,吊裝就位難度極大;上段擺動端梁安裝標高+23.3m,下端固定端梁安裝標高+4.2m,跨度較大,安裝調整困難。
為化解技術難題,在攻堅創新之中發生了諸多鮮為人知的小故事。于超高懸挑平臺的新模架體系施工技術創新方面,原本,料場鋼筋混凝土擋墻,結構尺寸極大,約長 635 米、高 21 米、厚 2.8 米左右,且每個鋼筋混凝土結構的面各異,有長方形,有正方形,亦有三角形,將其相互連接施工難度極大(截面異形相貫等特點)。卸料平臺懸挑寬 20m、高達 31m,一根主梁重量達 120 多噸。往昔皆采用扣件式腳手架系統支撐,鋼管用量將近 8000 噸,且此腳手架支撐系統的搭建、拆除周期漫長。
中國二十冶集團技術團隊總是想改良一下,但久久研究討論都沒結果,后來有一天,分公司總工在看到高架橋的時候,突然來了靈感,看到橋的背景架,就想C型料場可以不用笨辦法,可以做托架,也就是現在現場使用的施工辦法。原來要8000噸鋼材,現在只用了1000多噸,而且縮短了工期大約60天,單項節約成本大概80萬左右,且占地面積小、安全性高。此舉可謂突破了 C 型料場土建施工的核心技術瓶頸,樹立了 C 型料場卸料平臺施工之標桿,成為國內 C 型料場施工的重點推廣技術。
還有在大跨度倒三角管桁架的精確快速安裝技術研發中,大棚的鋼結構屋架梁,長 58 米,屋面坡度極大,達 39 度,最高點 50 米,最低點 16 米,其截面為倒三角形,寬 2.4 米,高 2.7 米。在安裝之時,中間擋墻的混凝土已然澆筑完畢,鋼柱亦已安裝妥當,如此一來,58 米長的屋架梁要在 45 米跨內安裝就位,就成了大難題。
原來,就是選用大型履帶吊來吊裝的笨辦法,既不好吊裝,危險性又大,還容易對已經施工好的部分造成破壞。這次在武鋼料場這個辦法更是行不通,后來中國二十冶集團技術團隊經過到現場反復試驗、推敲、計算,最后想出辦法,對大跨度、倒三角管桁架屋架梁進行合理拆分,再精確拼裝,建立一套完善的模塊組裝和高空對接方法,有效提高了施工效率,保證了施工質量。如此操作,大概縮短了工期1個月,節約了成本約60萬。同時也減少高空作業,大大降低了安全風險。目前該項技術也已經申請了專利。
借由這些技術的應用,成功實現了料場的安全、高效、綠色建造。建成后,料場降塵量由 140t/km2·月驟降至 10t/km2·月,空氣中顆粒物排放濃度低于 1.0mg/m3,物料損耗率低至 0.25 - 0.36%。這一系列顯著成果,不僅是技術創新的有力證明,更是對“綠水青山就是金山銀山”理念的深度踐行,為行業樹立了可持續發展的光輝典范,推動了整個鋼鐵領域在環保與效益之間找到精妙平衡,為構建綠色、低碳、循環的經濟體系貢獻了卓越力量,彰顯了中國二十冶在推動產業升級和環境保護方面的貢獻與責任擔當。