沙特項(xiàng)目123m高空火炬鋼結(jié)構(gòu)框架安裝工藝探討

■ 王 鋒 中國石化集團(tuán)南京工程公司設(shè)備工程分公司 江蘇南京 210000

沙特項(xiàng)目123m高空火炬鋼結(jié)構(gòu)框架安裝工藝探討

■ 王 鋒 中國石化集團(tuán)南京工程公司設(shè)備工程分公司 江蘇南京 210000

隨著施工企業(yè)國際化的不斷深入，要想在國際化的舞臺上站穩(wěn)腳跟，就要擁有自已獨(dú)特的優(yōu)勢技術(shù)，并不斷的開創(chuàng)新的施工工藝。文章以沙特阿拉伯王國卡揚(yáng)火炬工程為例，對123m超高空火炬鋼結(jié)構(gòu)框架安裝，采用升降車、吊籃和腳手架配合使用的這一新的施工工藝進(jìn)行一番探討。

高空火炬 火炬鋼結(jié)構(gòu)框架 框架安裝

1 基本情況介紹

此套火炬由地火炬和高空火炬組成，其中高空火炬鋼結(jié)構(gòu)框架高123m，側(cè)面有七套火炬系統(tǒng)，5套安裝，2套預(yù)留，在國內(nèi)目前沒有如此大型的火炬鋼結(jié)構(gòu)框架。高空火炬系統(tǒng)由美國的CALLIDUS公司設(shè)計，火炬塔架底部占地30×30m，高度123m，共分14層。北側(cè)面垂直，71.6m以下，東、西、南三面往內(nèi)傾斜；在71.6m處，東西、南北跨距縮減為23.8×12m；從71.6m至頂部為立方體結(jié)構(gòu)。塔架北面外側(cè)安裝14根導(dǎo)軌，用于提升和固定七條高空火炬系統(tǒng)。整個火炬塔架以鋼管為支撐主體，連接形式以法蘭和連接板為主，采用螺栓連接。

2 施工特點(diǎn)與難點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)塔架高度高、體積大，節(jié)點(diǎn)連接復(fù)雜，橫梁跨距大、支撐少，梁的彈性變形量大，不利于組對。高空作業(yè)多，吊裝受天氣影響大。同樣形式的火炬系統(tǒng)分別于2006年和2008年在中國新疆獨(dú)山子和泰國各建一套，新疆的火炬有三條火炬線，泰國的有兩條火炬線，但是大跨距的七條火炬線還是沒有先例的。而且在鋼結(jié)構(gòu)塔架的中心增加了1個立柱，增加了吊裝和安裝難度。

3 施工工藝介紹

(1)采用750t吊車作為主吊吊車；

(2)以37m標(biāo)高為節(jié)點(diǎn)，標(biāo)高37m以下的鋼結(jié)構(gòu)直接在基礎(chǔ)上進(jìn)行單件施工，其中25m標(biāo)高以下采用升降機(jī)施工，25m到37m之間采用吊籃直接安裝，37m以上火炬塔架分成了七個吊裝段進(jìn)行組裝見表1；

(3)采用腳手架和吊籃配合施工，在對口處搭設(shè)組對平臺，中心柱的位置直接采用吊籃施工，人員用吊籃運(yùn)送到對口的位置組對，施工完成后由吊籃接至地面；

表1 塔架分段尺寸及重量

(4)采用工字型組合式平衡梁進(jìn)行吊裝。

4 主要安裝施工過程

4.1 基礎(chǔ)驗(yàn)收

嚴(yán)格按圖紙檢查基礎(chǔ)的幾何尺寸；

4.2 材料驗(yàn)收

逐件核對安裝部件的尺寸，并進(jìn)行分類擺放、編號；

4.3 地基處理

確定升降機(jī)及吊車的站位，并對地基進(jìn)行處理。站升降機(jī)處地基一般墊100mm的粘土并夯實(shí)或在平整的地面上墊木板，750t吊車站位和行走處需墊路基箱，其他履帶吊行走路線的轉(zhuǎn)彎處需要墊鋼板。

4.4 吊籃制作

吊籃除了強(qiáng)度要滿足要求外還要注意細(xì)節(jié)，吊籃的整個外表面不能有突出的部件，所有的拐點(diǎn)都要打磨光滑。吊籃的底部要有一定的重量，使吊籃的中心要盡量的偏下。吊籃焊接必須使用合格的焊工，主要節(jié)點(diǎn)和吊耳焊道要進(jìn)行著色檢查。吊籃制作完成后要委托第三方進(jìn)行檢測，檢查吊籃的施工質(zhì)量并確認(rèn)吊籃的額定吊重。

4.5 吊耳制作

根據(jù)吊裝需要的不同規(guī)格，按照對口法蘭頂部的尺寸制作法蘭式吊裝吊耳，吊耳焊接選用合格的焊工，保證焊道全焊透，在焊道的根部和表面進(jìn)行著色檢查，保證焊接質(zhì)量。

4.6 組對腳手架的搭設(shè)

預(yù)制時在立柱接頭的位置搭設(shè)組對腳手架，腳手架要有足夠的工作面，采用升降車進(jìn)行搭設(shè)。腳手架必須牢固，欄桿不能有特別突出的部位，欄桿的立柱和欄桿不能超過鋼結(jié)構(gòu)立柱的頂面。防止吊裝過程中或回鉤時吊物碰到腳手架。外側(cè)護(hù)欄需要搭出一個可活動的安全門。這樣可以在吊籃靠近平臺時，用吊籃的門與平臺安全門相對。將吊籃與平臺綁在一起，打開門即可方便人員來往，保證高空作業(yè)人員安全。

4.7 平衡梁的組合

根據(jù)框架的重量和寬度選擇兩根合適的平衡梁，四個吊點(diǎn)設(shè)在框架的立柱上，保證立柱只受垂直方向的力，減少吊裝變形，兩根平衡梁的上部用一根大的平衡梁連接，這樣的三根平衡梁組成的工字型平衡梁組合解決了框架不穩(wěn)定、吊裝變形大的問題

4.8 框架預(yù)制

框架預(yù)制采用升降機(jī)進(jìn)行單件安裝，先施工立柱，然后使用封繩固定，再逐次安裝主要橫梁、次梁和斜撐等，預(yù)制時不能強(qiáng)力組對，更不能進(jìn)行修改。為減少施工誤差，減少高空作業(yè)，保證吊裝時能一次成功，嚴(yán)格按圖紙尺寸制作5套預(yù)制成框胎具，將第四吊和第五吊一起預(yù)制組成一個預(yù)制段，將第六吊和第七吊一起預(yù)制組成一個預(yù)制段。

4.9 吊裝及組對

25m以下采用升降機(jī)進(jìn)行安裝，升降機(jī)可使用一臺：橫梁固定一頭，然后再安裝另一頭，如果場地允許也可以用兩臺升降機(jī)施工，可以提高吊車的利用率和勞動效率。25m至37m采用吊籃直接安裝，37m以上火炬塔架分成了七個吊裝段進(jìn)行組裝。由于框架體積大且重，框架的四根立柱又都不是完全垂直的，預(yù)制完成后的立柱傾斜角度是否滿足需要還不敢保證，為此需對第二吊進(jìn)行試吊，即在第一吊裝段吊裝之前先將第二段吊到第一段上進(jìn)行預(yù)組裝。試吊的目的有兩個，其一是確認(rèn)吊裝方案的可行性，吊裝就位的難度到底有多大；其二是確認(rèn)預(yù)制段的各種尺寸是否滿足安裝要求，保證高空安裝作業(yè)的順利進(jìn)行。

(1)用一臺倒鏈固定對口立柱的立面斜撐，防止吊裝過程中斜撐擺動導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)板變形，同時在對口時可以用調(diào)整斜撐的位置。

(2)在上下兩層橫梁之間設(shè)置一個倒鏈，向上提升下層橫梁。并能夠在對口時有效地防止由于下部橫梁的自重所引起的立柱下口跨距變大。

起吊前在各個立柱之間設(shè)置倒鏈和鋼絲繩拉索，用來調(diào)整因吊裝過程中諸多不確定因素帶來的跨距或者對角線變大的問題。吊裝時設(shè)置了六個吊點(diǎn)，其中四個直接設(shè)置在四根主要的立柱上，另兩個設(shè)置在框架中部偏向較重的一側(cè)，中間的兩個吊點(diǎn)使用兩個10t的倒鏈直接連接在主吊車的吊鉤上，作用是調(diào)整偏重框架的平衡，保證框架的平面是水平的，便于中心立柱的組對。吊裝時中心立柱會因自重而提前相碰，中心的倒鏈先將立柱略往上提，保證了框架的四根主立柱能順利就位。吊裝時采用組合式平衡梁，使框架不受向心力的作用，減少了吊裝變形量。吊裝時鋼結(jié)構(gòu)框架上設(shè)置兩根溜繩，控制起吊后框架的擺動幅度，當(dāng)框架提升到合適的高度后，主吊車回轉(zhuǎn)臂桿，當(dāng)框架處在已完成的結(jié)構(gòu)正上方時回鉤，使吊裝段平穩(wěn)的與原結(jié)構(gòu)組對。安裝時，框架四個主要立柱接口處需用吊籃將作業(yè)人員送至腳手架平臺進(jìn)行組對，中心立柱組對由作業(yè)人員在吊籃內(nèi)直接進(jìn)行。

4.10 構(gòu)件安裝

由于塔架的主要作用是支撐北側(cè)的導(dǎo)軌以及導(dǎo)軌中的火炬，因此塔架安裝和找正的重點(diǎn)是北側(cè)的垂直面。只要確保北面南北方向垂直，以及北側(cè)兩根立柱東西方向有同樣的傾斜角度即可使得框架垂直度達(dá)到規(guī)范要求。構(gòu)件安裝的基本原則是：先安裝立面，再安裝平面；從北向南依次安裝。北側(cè)的構(gòu)件在安裝時都是處于自由狀態(tài)，將預(yù)制和基礎(chǔ)的誤差集中到南側(cè)，即使出現(xiàn)個別構(gòu)件裝不上的情況，現(xiàn)場修改后也不會影響到北側(cè)垂直面的尺寸。每裝一層都需要進(jìn)行找正，測量立柱頂部法蘭跨距，對角線和水平標(biāo)高。只有測量合格后方可進(jìn)行下一層的安裝。

4.11 螺栓緊固

螺栓全部穿入螺栓孔以后，首先要對螺栓預(yù)緊。預(yù)緊以后在連接板、螺栓頭和螺母上畫一條直線，同一個節(jié)點(diǎn)上所有的螺栓劃線必須朝一個方向整齊排列，然后根據(jù)表2的數(shù)據(jù)，用一支扳手轉(zhuǎn)動螺母，達(dá)到要求的轉(zhuǎn)到圈數(shù)。

表2

5 安全管理

高空火炬鋼結(jié)構(gòu)的安裝高空作業(yè)多，安裝難度大，采用升降機(jī)和吊籃的安裝方式，存在的安全風(fēng)險高，為此安全管理必須嚴(yán)格到位。對施工每一過程進(jìn)行安全風(fēng)險評估，做好安全防護(hù)措施，升降機(jī)、吊籃、腳手架等使用前要嚴(yán)格檢查，做好安全交底和技術(shù)交底工作，施工過程中安全管理人員全程監(jiān)控，高空作業(yè)人員一定要健康狀況良好，吊裝過程禁止無關(guān)人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)域。

6 需要進(jìn)一步探討的問題

(1)本火炬塔架吊裝采用的是750t履帶吊，受吊裝能力的限制分段多，吊車工況更換多，增加了工作量和高空作業(yè)，加大了施工難度，建議采用1250t吊車吊裝，可以根據(jù)吊車的性能增加預(yù)制量，減少高空作業(yè)，提高勞動效率。

(2)大型的火炬塔架安裝也可以采用內(nèi)部搭設(shè)腳手架的方法施工，采用完全腳手架配合的方式施工。

(3)在國際施工方法中也有采用人騎單梁進(jìn)行施工的方式，但是風(fēng)險太大，不建議采用。

7 總結(jié)

超高鋼結(jié)構(gòu)框架施工前一定要做好施工策劃，編制切實(shí)可行的施工方案，選擇合理的施工機(jī)具。施工過程中要嚴(yán)格按照方案進(jìn)行，嚴(yán)格控制檢查，確保每一施工步驟的質(zhì)量，確保施工順利進(jìn)行。

1 鋼結(jié)構(gòu)安裝規(guī)范.B02-S02第二版.2004年6月.SABIC規(guī)范.

2 設(shè)備和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)灌漿.B51-S03第0版1997年6月9日.SABIC規(guī)范.

3 制造廠商的文件和安裝說明.美國CALLIDUS公司.質(zhì)量保證和質(zhì)量控制文件.沙特卡揚(yáng)工程招標(biāo)文件附件E.

TE96

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1672-9323（2010）06-0052-03

2010-09-20）