JP5039304B2 - ボイラ用架構の構築方法 - Google Patents

Description

本発明はボイラ用架構の構築方法に係り、特に火力発電用大型ボイラの建設に好適なボイラ用架構の構築方法に関する。

火力発電用大型ボイラの架構は高さが６０〜１００ｍに達する巨大構造物である。このようなボイラ用架構の構築方法としては、鉄骨支柱と大梁とによって全体の骨組みを完成させた後に、ブレース、中梁、小梁、根太、グレーチング、手摺などの単品部材を個々に高揚程のクレーンにより各階に吊り上げ搬送し、所定位置に取り付ける方法が一般に行われている。しかしながら、このようなシリーズ式の建設手順は高所作業の比率が高くなり、また、単品部材の頻繁なクレーン搬送に多大な手間と時間がかかる。このため、作業効率が低くなり、建造コストの高騰と工期の長期化を招く。

このため、近年では建造コストの低減と工期の短縮を目的として、ボイラ用架構の構築にブロック工法を採用する気運が高まっている。特許文献１にはブロック工法の一例が開示されている。このブロック工法では柱、大梁、ブレース、中梁、小梁、根太、グレーチング、手摺などを所定区画単位に内作工場などで組立ててブロック化し、これらのブロックを建設現場においてクレーンで吊り上げながら積み上げていく。

このような、ブロック工法によればブロックの組立を作業環境のよい地上の内作工場で行うことができる。また、ブロックを低層階から高層階の順に製作することによって、ブロックの組立と建設現場でのブロック積み上げ工事とを併行して実施できるので、工期の大幅な短縮を図ることができる。
特許第２９３２８１８号公報

しかしながら、従来のブロック工法では現地工事においてブロックの吊り上げ、搬送のための高揚程のクレーンが必要となり、また、クレーンの能力によってブロックの重量や寸法が大きく制限されるという問題点がある。また、強風時や降雪時のクレーン作業は危険であり、悪天候によって作業中止を余儀なくされる事態がしばしば発生する。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を改善し、高揚程のクレーンの使用を必要最小限とし、ブロックの重量や寸法の制限が少なく、かつ、悪天候でも作業性がさほど低下しないボイラ用架構の構築方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るボイラ用架構の構築方法は、先行して立設した複数の鉄骨支柱の途中階に上層階のフロアユニットを仮固定し、前記鉄骨支柱の頂部相互を梁によって連結するとともに、前記仮固定した上層階のフロアユニットに下層階のフロアユニットを地上側で連結して複数階層のフロアユニットを形成した後に、前記仮固定を解除し、該複数階層のフロアユニットを上昇移動させて、各フロアユニットをそれぞれの設定階に取り付けることを上層階側から下層階側に向けて繰り返して架構の構築をなすことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係るボイラ用架構の構築方法は、ボイラ用架構を形成する複数の鉄骨支柱を頂部高さまで建て込みつつ、その途中階に最上階フロアユニットを仮固定するとともに、前記複数の鉄骨支柱の頂部相互を梁によって連結した頂部エリアにジャッキを装備する第１工程と、前記ジャッキから吊り下ろした牽引手段に前記最上階フロアユニットよりも下層階のフロアユニットを接続してジャッキアップしつつ、複数階層のフロアユニットを地上側で連結する第２工程と、前記第２工程で連結した複数階層のフロアユニットを前記ジャッキによって吊り上げて前記最上階フロアユニットに連結する第３工程と、前記複数階層のフロアユニットの内、下層階側のフロアユニットを前記複数の鉄骨柱の途中階に仮固定した後に、該下層階側のフロアユニットを前記複数階層のフロアユニットから切り離す第４工程と、前記最上階フロアユニットの仮固定を解除した後に、当該最上階フロアユニットと下層階フロアユニットとが連結した複数階層のフロアユニットをジャッキアップして、各フロアユニットをそれぞれの設定階に取り付ける第５工程と、を含むことを特徴とする。
前記ジャッキはセンターホール式のジャッキであることが望ましい。

本発明の方法では、複数の鉄骨支柱の途中階にフロアユニットを仮固定して鉄骨架構としての強度を十分に確保した状態で、荷重の大きな複数階層のフロアユニットをまとめてジャッキなどによって吊り上げた後に、各フロアユニットをそれぞれの設定階に取り付けることができる。また、請求項２に係る方法では、第２工程において複数階層のフロアユニットを地上側で連結するので高所作業を著しく低減できる。

このため、本発明の方法によれば、高揚程のクレーンの使用を必要最小限にとどめて、予め内作した各フロアユニットを順次、それぞれの設定階に効率よく安全に取り付けることができる。また、第２工程以降は高揚程のクレーンを使用する必要がないので、ブロックとしてのフロアユニットの重量や寸法の制限が少なく、かつ、悪天候でも作業性がさほど低下しないボイラ用架構の構築方法を実現することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は石炭焚きボイラ用架構の概略構成を例示した平面図、図２は同じくその側面図である。
架構１０はボイラ火炉壁Ｘやケージ壁Ｙなどが配置される中央部１２、コールバンカＺなどが配置される前部１４、空気予熱器などが配置される後部１６、小機器や配管が配置され中央部１２に配置された機器の操作保守エリアともなる側部１８とによって構成される。

上記構成の架構１０の内、特に側部１８が本発明に係るボイラ用架構の構築方法の好適な対象エリアとされる。この側部１８は例えば高さＨが７５ｍ、階数は９階に達する。図１に示した４区画の側部１８に対して、本発明に係るボイラ用架構の構築方法を各区画別に適用することができる。以下、１区画分の側部１８について本発明に係るボイラ用架構の構築方法を適用する場合を説明する。

図３は１区画分の側部１８の完成状態を示した概略斜視図である。地上フロア２２から立設させた４本の鉄骨支柱２０に対して、２階フロアユニットＦ_２から最上階である９階フロアユニットＦ_９までの各フロアユニットがそれぞれの設定階に取り付けられている。４本の鉄骨支柱２０の頂部は相互を大梁３４、３４によって連結されて頂部エリア３６を形成している。

図４は側部１８を構築するための第１工程を示した側面図である。まず、地上フロア２２から鉄骨支柱２０を建て込んでいく。鉄骨支柱２０には各フロアユニットＦ_２〜Ｆ_９をそれぞれの設定高さに固定するためのブラケットＢ_２〜Ｂ_９を取り付けておく。図４（１）に示したように鉄骨支柱２０の建て込みが中間高さの途中階に達した段階で、予め内作工場で組立てておいた最上階である９階フロアユニットＦ_９を７階用のブラケットＢ_７に仮固定する。

図５は９階フロアユニットＦ_９の斜視図である。図示のように９階フロアユニットＦ_９は各鉄骨支柱２０を連結する大梁２４を４辺に備えている。これらの大梁２４に囲われた区画内に中梁、小梁、根太、グレーチングを取り付けてフロア２６を形成し、必要位置には手摺２８を備えている。また、必要に応じて階段（図示せず）やダクトや配管などを配置させるための開口部３０を備える。さらに、当該９階フロアユニットＦ_９の上下に配置される小機器やダクト、配管類を予め組立ておくことも可能である。

長辺側の大梁２４には当該９階フロアユニットＦ_９をクレーンや後述のジャッキ３８によって吊り上げるための吊り部３２が外側に張り出して取り付けられている。したがって、図４（１）に示したように９階フロアユニットＦ_９を途中階に仮固定する場合には、クレーンから垂下させた吊り索を吊り部３２に係合した後、９階フロアユニットＦ_９をブラケットＢ_７の位置まで吊り上げ搬送する。そして、９階フロアユニットＦ_９の各コーナをブラケットＢ_７に仮固定する。この９階フロアユニットＦ_９の仮固定によって、４本の鉄骨支柱２０が中間高さ位置で連結され、鉄骨架構としての強度が飛躍的に向上する。

後述する各階のフロアユニットＦ_８〜Ｆ_２も９階フロアユニットＦ_９と同様な構成であり、フロア２６、手摺２８、吊り部３２、配管などを内作工場で組立てた後に、順次建設現場に運び込まれる。

第１工程では図４（１）に示した状態から、さらに、各鉄骨支柱２０の建て方を進め、図４（２）に示したように頂部高さまで建て込む。次に、各鉄骨支柱２０の頂部相互を大梁３４によって連結して、頂部エリア３６を形成する。そして、頂部エリア３６にジャッキ３８を装備する。

図６はジャッキ３８の装備状況を示す斜視図である。頂部エリア３６の外側に張り出して４箇所のジャッキベース４０を取り付け、各ジャッキベース４０にセンタホ―ル式のジャッキ３８を搭載する。センタホ―ル式のジャッキ３８は１ストローク又は数ストロークに相当する長さ数十ｃｍの単位ロッドをネジ連結することによって牽引手段としての吊りロッド４２を形成し、ジャッキ３８中央の貫通孔に通した吊りロッド４２を油圧作動機構によって１ストロークづつ昇降させる構造のジャッキである。単位ロッドの連結数を任意に選択し、長尺の吊りロッド４２を形成することが可能なので、高揚程のジャッキ手段として特に有用である。このジャッキ３８から垂下させた吊りロッド４２を前記フロアユニットＦ_２〜Ｆ_９の各吊り部３２に係合することによって、各フロアユニットＦ_２〜Ｆ_９をジャッキアップすることができる。

図７は本実施形態の第２工程を示した側面図である。なお、この図７及び後掲の図８〜図１１においては、便宜上、ブラケットＢ_２〜Ｂ_９の一部を省略して図示する。この第２工程では、まず、図７（１）に示したように地上フロア２２においてジャッキ３８から吊り下ろした吊りロッド４２に８階フロアユニットＦ_８を接続する。次に、図７（２）に示したように８階フロアユニットＦ_８をジャッキ３８によって一階分だけジャッキアップした後に、連結手段４４を用いて８階フロアユニットＦ_８の下方に７階フロアユニットＦ_７を地上フロア２２において連結する。次に、図７（３）に示したように８階フロアユニットＦ_８と７階フロアユニットＦ_７とが連結した２階層のフロアユニットをジャッキ３８によって更に一階分だけジャッキアップした後に、連結手段４４Ａによって７階フロアユニットＦ_７の下方に６階フロアユニットＦ_６を地上フロア２２において連結する。この結果、８階フロアユニットＦ_８と７階フロアユニットＦ_７と６階フロアユニットＦ_６とが３階層に連結される。

図８は本実施形態の第３工程と第４工程を示した側面図である。第３工程では、図８（１）に示したように第２工程で連結した複数階層のフロアユニットをジャッキ３８によって吊り上げた後、先にブラケットＢ_７に仮固定しておいた９階フロアユニットＦ_９に対して連結手段４４Ｂによって８階フロアユニットＦ_８を連結する。第４工程では、図８（２）に示したように複数階層のフロアユニットの内、下層階側の６階フロアユニットＦ_６のみを中間高さ位置にあるブラケットＢ_４に仮固定した後、連結手段４４Ａを取り外すことによって、当該６階フロアユニットＦ_６を７階フロアユニットＦ_７から切り離す。

図９は本実施形態の第５工程を示した側面図である。まず、図９（１）に示したように、ブラケットＢ_７に対する９階フロアユニットＦ_９の仮固定を解除する。その結果、フロアユニットＦ_９の荷重はブラケットＢ_７側から吊りロッド４２側に移行する。前記第４工程で中間高さ位置にあるブラケットＢ_４に６階フロアユニットＦ_６を仮固定してあるため、４本の鉄骨支柱２０が６階フロアユニットＦ_６を介して連結され、鉄骨架構としての強度が保証される。

次に、図９（２）に示したようにフロアユニットＦ_９、Ｆ_８、Ｆ_７からなる複数階層のフロアユニットをまとめてジャッキアップした後に、各フロアユニットをそれぞれの設定階に取り付ける。フロアユニットＦ_９、Ｆ_８、Ｆ_７を各階に固定することによって、鉄骨架構としての強度はより一層、向上する。

したがって、第５工程以降の下層階側フロアユニットの取り付けは、比較的自由な手順で実施することができる。図１０と図１１はその後の第６工程と第７工程の一例を示した側面図である。第６工程では、図１０（１）に示したように、吊りロッド４２の接続点を９階フロアユニットＦ_９から６階フロアユニットＦ_６に吊り替えた後に、ブラケットＢ_４に対する６階フロアユニットＦ_６の仮固定を解除する。次に、図１０（２）に示したように、６階フロアユニットＦ_６をジャッキアップした後に、設定階であるブラケットＢ_６に固定する。

第７工程では、前記した第２工程と同様な方法で、ジャッキ３８から吊り下ろした吊りロッド４２に５階フロアユニットＦ_５を接続してジャッキアップしつつ、４階フロアユニットＦ_４以下のフロアユニットを順々に地上フロア２２において連結する。この結果、図１１（１）に示したように、５階フロアユニットＦ_５、４階フロアユニットＦ_４、３階フロアユニットＦ_３、２階フロアユニットＦ_２が４階層に連結された、複数階層のフロアユニットが形成される。

次に、図１１（２）に示したように、この複数階層のフロアユニットをまとめてジャッキ３８によって吊り上げた後に、各フロアユニットをそれぞれの設定階に取り付ける。複数階層のフロアユニットを形成する際に用いた連結手段４４、４８などは各フロアユニットを取り付けた後に取り外すことができるが、そのまま架構の一部として残すように設計してもよい。また、適当な時期に各フロアユニット間にブレース５０を取り付けて、架構強度を向上する。その後、ジャッキ３８や図５に示した各フロアユニットの吊り部３２、図６に示したジャッキベース４０などを取り外して側部１８に関する一連の構築作業が完了する。他区画の側部１８についても同様の方法で構築を進める。

上述のとおり、本実施形態のボイラ用架構の構築方法によれば、第２工程において地上側で連結した複数階層のフロアユニットＦ_８〜Ｆ_６をまとめてジャッキ３８によって吊り上げた後に、第３〜第５工程を経て各フロアユニットをそれぞれの設定階に取り付ける。同様に、地上側で連結した複数階層のフロアユニットＦ_５〜Ｆ_２をまとめてジャッキ３８によって吊り上げた後に、各フロアユニットをそれぞれの設定階に取り付ける。このため、予め作業環境のよい地上工場で内作した各フロアユニットを順次、それぞれの設定階に効率よく取り付けることができる。また、第２工程以降では高揚程のクレーンを使用する必要がないので、ブロックとしてのフロアユニットＦ_９〜Ｆ_２の重量や寸法の制限が少なく、かつ、悪天候でも作業性がさほど低下しないボイラ用架構の構築方法を実現することができる。

また、第１工程や第４工程において、鉄骨支柱２０の途中階にフロアユニットＦ_９又はフロアユニットＦ_６を仮固定し、鉄骨架構としての強度を十分に確保した状態で、荷重の大きな複数階層のフロアユニットのジャッキアップを行うようにした。このため、安全で効率のよいボイラ用架構の構築方法を実現することができる。

なお、前記実施形態では鉄骨支柱２０の途中階に仮固定するフロアユニットとして、フロアユニットＦ_９又はフロアユニットＦ_６が１階分のみの場合を説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、仮固定するフロアユニットを必要に応じて複数階分を仮固定しながら、構築を進める方法も含む。

また、上記実施形態ではボイラ架構の全体構成の内、側部１８を構築する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、ボイラ架構の全体構成に対して任意に適用することができる。

石炭焚きボイラ用架構の概略構成を例示した平面図である。 石炭焚きボイラ用架構の概略構成を例示した側面図である。 １区画分の側部１８の完成状態を示した概略斜視図である。 側部１８を構築するための本実施形態の第１工程を示した側面図である。 ９階フロアユニットＦ_９の斜視図である。 ジャッキ３８の装備状況を示す斜視図である。 本実施形態の第２工程を示した側面図である。 本実施形態の第３工程と第４工程を示した側面図である。 本実施形態の第５工程と第６工程を示した側面図である。 本実施形態の第７工程を例示した側面図である。 本実施形態の第８工程を例示した側面図である。

符号の説明

１０………架構、１２………中央部、１４………前部、１６………後部、１８………側部、２０………鉄骨支柱、２２………地上フロア、２４………大梁、２６………フロア、２８………手摺、３０………開口部、３２………吊り部、３４………大梁、３６………頂部エリア、３８………ジャッキ、４０………ジャッキベース、４２………吊りロッド、４４，４４Ａ，４４Ｂ、４８………連結手段、５０………ブレース、Ｂ_２〜Ｂ_９………ブラケット、Ｆ_２〜Ｆ_９………フロアユニット。

Claims (3)

1. 先行して立設した複数の鉄骨支柱の途中階に上層階のフロアユニットを仮固定し、前記鉄骨支柱の頂部相互を梁によって連結するとともに、前記仮固定した上層階のフロアユニットに下層階のフロアユニットを地上側で連結して複数階層のフロアユニットを形成した後に、前記仮固定を解除し、該複数階層のフロアユニットを上昇移動させて、各フロアユニットをそれぞれの設定階に取り付けることを上層階側から下層階側に向けて繰り返して架構の構築をなすことを特徴とするボイラ用架構の構築方法。
2. ボイラ用架構を形成する複数の鉄骨支柱を頂部高さまで建て込みつつ、その途中階に最上階フロアユニットを仮固定するとともに、前記複数の鉄骨支柱の頂部相互を梁によって連結した頂部エリアにジャッキを装備する第１工程と、
   前記ジャッキから吊り下ろした牽引手段に前記最上階フロアユニットよりも下層階のフロアユニットを接続してジャッキアップしつつ、複数階層のフロアユニットを地上側で連結する第２工程と、
   前記第２工程で連結した複数階層のフロアユニットを前記ジャッキによって吊り上げて前記最上階フロアユニットに連結する第３工程と、
   前記複数階層のフロアユニットの内、下層階側のフロアユニットを前記複数の鉄骨柱の途中階に仮固定した後に、該下層階側のフロアユニットを前記複数階層のフロアユニットから切り離す第４工程と、
   前記最上階フロアユニットの仮固定を解除した後に、当該最上階フロアユニットと下層階フロアユニットとが連結した複数階層のフロアユニットをジャッキアップして、各フロアユニットをそれぞれの設定階に取り付ける第５工程と、
   を含むことを特徴とするボイラ用架構の構築方法。
3. 前記ジャッキがセンターホール式のジャッキであることを特徴とする請求項２に記載のボイラ用架構の構築方法。

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