大型覆土罐殼頂安裝鋼桁架技術(shù)研究及應(yīng)用

劉賓

中國石油化工股份有限公司天然氣榆濟(jì)管道分公司 河南濮陽 457001

隨著國際局勢的變化及國防事業(yè)的發(fā)展，需要把部分石油儲罐隱蔽起來，這樣覆土罐就應(yīng)運(yùn)而生，覆土罐施工難度大，由于其多為保密工程，因此覆土罐施工技術(shù)方面的技術(shù)交流和成果推廣較少，特別是利用桁架安裝覆土罐殼頂施工技術(shù)。

目前，新建的覆土罐的罐容積也在向大型化發(fā)展，一般采用1×104m3覆土罐，鋼筋混凝土罐室結(jié)構(gòu)由圓弧混凝土墻及殼頂兩部分組成，一般來說圓弧混凝土墻多采用滑模施工技術(shù)，而殼頂（也叫穹頂）施工多采用滿堂紅腳手架模板支撐或者鋼桁架及大跨度模板支撐技術(shù)[1]。使用傳統(tǒng)的滿堂紅腳手架進(jìn)行施工，不但施工困難，耗費(fèi)大量的材料，而且存在較大的安全隱患。

1 鋼桁架及大跨度模板支撐技術(shù)

殼頂模板支撐體系主要采用工具式型鋼桁架，鋼桁架上部搭設(shè)鋼管龍骨。以1×104m3覆土罐為例，鋼管龍骨上部鋪設(shè)50×90mm 木枋加12mm 厚復(fù)合板組成殼頂?shù)啄！Ｔ阡撹旒艿讓訚M鋪操作平臺。

鋼桁架組裝采用高強(qiáng)度螺栓連接（10．9 級高強(qiáng)度螺栓），鋼桁架組裝及環(huán)形鋼管鋪設(shè)在地面進(jìn)行。鋼桁架自重及環(huán)形鋼管總重79．425t；組裝完成后采用18 個電動葫蘆（7．5t）提升。鋼桁架與罐壁上鋼牛腿連接，組成支撐體系[2]。

2 殼頂施工應(yīng)用

以1×104m3覆土罐為例，覆土罐內(nèi)徑33．00m，罐壁高度17．00m，罐壁厚度0．50mm，殼頂高度22．13m，殼頂混凝土厚度為0．20-0．50mm。在罐壁滑模拆除完畢后，在罐室中地面組裝封頂鋼桁架平臺。

2.1 組裝鋼桁架

在罐室內(nèi)根據(jù)鋼桁架主梁位置搭設(shè)18 個支墩，確保支墩上表面在同一水平面。

在罐內(nèi)筏板上，定出中心點(diǎn)位置。從中間往兩邊拼裝，以減少拼裝過程中的累計(jì)誤差。

根據(jù)節(jié)點(diǎn)大樣先安裝中心盤下部結(jié)構(gòu)。由于中心盤為上大下小結(jié)構(gòu)，所以在中心盤下部結(jié)構(gòu)安裝完成后連接鋼桁架下弦主梁防止安裝中心盤時發(fā)生倒塌。然后繼續(xù)安裝中心盤上部結(jié)構(gòu)。

已拼裝柱腳部分下弦放射性主梁與中心盤圓形鋼梁拼接。主梁與中心盤均采用高強(qiáng)螺栓連接。

2.2 環(huán)梁外操作平臺

罐壁施工過程中，在罐壁標(biāo)高14．650、13．650處預(yù)埋鋼埋件（埋件規(guī)格200×200×8mm），水平間距1．2m。而后在埋件上焊接鋼腳手管，在腳手管外沿設(shè)置外立桿扶手，水平桿間距600mm。然后在操作平臺上滿鋪腳手板，并用鐵絲綁扎牢固。同時在立桿上滿掛安全立網(wǎng)。待施工完成后，用吊車吊住操作平臺，工人乘坐吊籃將其割除。

2.3 鋼桁架監(jiān)測

鋼桁架在組裝完成后，從中心鼓圈中心處（即罐體圓心處），設(shè)置線墜一個（25Kg 重），用鋼絲繩下垂至中心圓點(diǎn)上10cm 處。在模板制作完成后，鋼筋綁扎完成后，澆筑混凝土?xí)r根據(jù)線墜與圓心的距離，實(shí)時監(jiān)測鋼桁架是否有變形、下垂，允許變形量為41mm（鋼桁架的中心至邊緣長度的1/400）。

2.4 鋼桁架吊裝

在罐壁頂部（垂直鋼桁架吊位置）各安裝一個起吊架，起吊架由900mm 長的16#槽鋼中間加200×360×18mm 的鋼板焊接而成，放在罐壁頂部，外部支架與墻體預(yù)埋件焊接，使吊架不能向內(nèi)翻入。然后將電動葫蘆連接吊架鋼板的開孔位置。

采用18 臺電動葫蘆（7．5t）起吊。鋼桁架平臺自重76．035t，環(huán)形鋼管3．39t，合計(jì)79．425t；18 臺電動葫蘆起重量為135t，大于鋼桁架及環(huán)形鋼管重量79．425t，滿足起重條件。

2.5 鋼牛腿焊接

（1）提前將連接鋼牛腿的預(yù)埋件制作好，在罐壁混凝土施工時，將預(yù)埋件預(yù)埋到罐壁內(nèi)，確保標(biāo)高和軸線位置準(zhǔn)確。模板滑過后，立即清除表面的混凝土，使其外露。

（2）精確定位標(biāo)高，將制作好的18 個鋼牛腿焊接在罐壁預(yù)埋件上。

（3）為確保焊接質(zhì)量，在牛腿焊接前，要求電焊工進(jìn)行同條件試焊，試焊合格后方可進(jìn)行正式焊接。

2.6 鋼桁架上部環(huán)管模板支撐

在鋼桁架平臺上直接按照600mm-900mm 的間距固定環(huán)向鋼管，在龍骨上布設(shè)木方及模板。

罐頂板支模施工用支撐環(huán)管，罐壁部分為圓弧混凝土墻，半徑16．00m，圓弧混凝土墻頂部為加強(qiáng)環(huán)梁，頂部殼體厚度200-500mm 厚，為便于頂部殼體施工，在頂部殼體和鋼桁架平臺之間支撐環(huán)管采用Ф48×3．2mm，根據(jù)標(biāo)高控制線安裝梁側(cè)模板。梁側(cè)模板制作高度應(yīng)根據(jù)梁高及殼頂模板來確定。

2.7 殼頂板、梁混凝土澆筑

殼頂板、梁混凝土用商砼，采用汽車泵進(jìn)行澆筑。鋼筋綁扎、模板支設(shè)完畢并加固牢固，預(yù)埋、預(yù)留準(zhǔn)確。拱殼結(jié)構(gòu)屬于大跨度空間結(jié)構(gòu)，其外形尺寸的準(zhǔn)確與否對結(jié)構(gòu)受力性能有很大關(guān)系，因此，在施工中不僅要保持準(zhǔn)確的外形，同時，對混凝土的均勻性、密實(shí)性、整體性都較普通結(jié)構(gòu)要求高。澆筑程序要以拱殼結(jié)構(gòu)的外形構(gòu)造和施工特點(diǎn)為基礎(chǔ)，著重注意施工荷載的對稱性和連續(xù)作業(yè)[3]。澆筑應(yīng)先澆筑外圈上環(huán)梁，由外到內(nèi)，分層同一方向逆時針澆筑，每層澆筑寬度不宜大于1000mm，球形薄殼結(jié)構(gòu)，自薄殼的周邊向殼頂呈放射線狀或螺旋狀環(huán)繞殼體對稱澆筑間結(jié)構(gòu)，其外形尺寸的準(zhǔn)確與否對結(jié)構(gòu)受力性能有很大關(guān)系，因此，在施工中不僅要保持準(zhǔn)確的外形，同時，對混凝土的均勻性、密實(shí)性、整體性都較普通結(jié)構(gòu)要求高。

3 結(jié)語

總體來說，對大容積覆土罐殼頂施工采用鋼桁架技術(shù)，不但減少施工中的風(fēng)險因素，而且有利于縮短施工周期，對于單臺覆土罐來說缺點(diǎn)價格較高，但對于覆土罐群來說，經(jīng)濟(jì)效益比較明顯，因此對類似覆土罐殼頂施工具有一定的指導(dǎo)意義，具有較好的推廣應(yīng)用價值。