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(jì)，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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)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(shí)吊物碰到腳手架。外側(cè)護(hù)欄需要搭出一個(gè)可活動的安全門。這樣可以在吊籃靠近平臺時(shí)，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(gè)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(shí)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(shí)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(gè)預(yù)制段，將第六吊和第七吊一起預(yù)制組成一個(gè)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(gè)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(gè)，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(shí)在對口時(shí)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(gè)倒鏈，向上提升下層橫梁。并能夠在對口時(shí)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(gè)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(shí)設(shè)置了六個(gè)吊點(diǎn)，其中四個(gè)直接設(shè)置在四根主要的立柱上，另兩個(gè)設(shè)置在框架中部偏向較重的一側(cè)，中間的兩個(gè)吊點(diǎn)使用兩個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)回鉤，使吊裝段平穩(wěn)的與原結(jié)構(gòu)組對。安裝時(shí)，框架四個(gè)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(shí)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(gè)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(gè)節(jié)點(diǎn)上所有的螺栓劃線必須朝一個(gè)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(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)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

B

1672-9323（2010）06-0052-03

2010-09-20）