受限空間下大型石化設備吊裝技術

盧厚青

南京金陵石化建筑安裝工程有限公司 江蘇南京 210033

1 工程概況

現場進料換熱器框架（標高為EL+21.8m）位于新進料換熱器框架（標高為EL+41.8m）北側，新進料換熱器框架西側為“丁”字路口空地，而西側距離進料換熱器框架16m 位置有D315、T204 等設備。該空間內吊車可以進入，但無旋轉空間（后配重會碰撞D315 和T204 等設備），所以吊車無法在進料換熱器正西側空地站車進行吊裝施工。而且該區域周邊有操作室、管廊，地下有窨井蓋、排污溝等物體，環境較為復雜。因此，需要吊車站位到新進料換熱器框架西側“丁”字路口空地，臂桿翻越新進料換熱器框架進行吊裝作業。綜合以上現場情況，再考慮臂桿的扛桿情況，將本方案吊車選定為750t 履帶吊（SCC7500），H 工況，工作半徑為16m，主臂長度為72m，足以跨過新進料換熱器框架（標高42m）。由于西側距離新進料換熱器框架54m 有一過路儀表橋架，導致750t 履帶吊的72m 臂桿無法在地面上組裝，因此決定采用空中組對的方式完成吊裝組裝。圖1 為新舊進料換熱器框架的立面圖和現場平面圖。

圖1 新舊進料換熱器框架的立面圖和現場平面圖

2 吊裝流程及相關參數

規劃的吊裝流程為：裝置停工→辦理相關作業票據→進行地基處理→拆除舊進料換熱器外側保溫→拆除舊進料換熱器裙座混凝土→750t 履帶現場組車→現場站250t、130t 汽車吊配合空中組車→拆除新進料換熱器框架頂立柱和橫梁→500t 汽車吊車站車→750t 履帶吊拆除舊進料換熱器→平板車將舊進料換熱器運到指定位置→新進料換熱器二次倒運到吊裝位置→750t履帶吊將新進料換熱器吊裝就位→把緊裙座地腳螺栓并進行焊接固定→750t 履帶吊收車。

表1—表3 為新舊進料換熱器的相關參數，圖2 和圖3 分別為新舊進料換熱器的主吊和溜尾吊重分配圖。

表3 新進料換熱器E201 吊裝參數表

圖2 舊進料換熱器主吊和溜尾吊重分配圖

圖3 新進料換熱器主吊和溜尾吊重分配圖

表1 新舊進料換熱器的設備參數

表2 舊進料換熱器E201 吊裝參數表

3 吊裝工藝方法

舊E201、新E201 均采用單主機抬吊遞送法進行吊裝，主吊車為SCC7500 型750t 履帶吊，溜尾吊車采用LTM- 1500t 汽車吊。設備主吊耳均為管軸式吊耳，溜尾吊耳為板式吊耳，采用卸扣與鋼絲繩連接。

3.1 舊E201 吊裝工序

將鋼絲繩（型號為Φ80- 6×61+IWR- 1870MPa）用運輸車運至現場，將鋼絲繩卸車后，掛到750t 履帶吊鉤頭上，鋼絲繩另一端掛到舊E201 管式吊耳上，此時吊裝半徑為16m；用氣割割除裙座地腳螺栓與裙座環板連接焊縫，抽出裙座螺栓；750t 履帶吊先進行試吊，然后正式起吊，用750t 履帶吊將舊E201 慢慢吊起，穿過框架平臺，將其吊出板換框架；750t 履帶吊向逆時針旋轉59.6°，慢慢向西南側移動車體9m，然后繼續逆時針旋轉104°，將舊E201 吊到西側地面；500t 吊車在750t 履帶吊西側站車，其主臂伸長為31.7m，最大工作半徑為12m，配重為105t，額定吊重為107t；750t履帶吊和500t 吊車配合將舊E201 放至平板車鞍座上，然后用運輸車將舊E201 運走。

3.2 新E201 吊裝工序

用平板車將新E201 運輸至指定位置，750t 履帶吊配合將新進料換熱器卸車完成后，平板車撤場；500t 吊車在新進料換熱器北側附近站車，其主臂伸長為31.7m，最大工作半徑為12m，配重為105t，額定吊重為107t；750t 履帶吊作為主吊，500t 吊車作為溜尾吊車，將新進料換熱器E201 由水平狀態轉化為豎直狀態，500t 吊車收車；再用液壓扳手將溜尾吊蓋螺栓和溜尾吊蓋拆除；采用750t 履帶吊將新進料換熱器E201慢慢吊起，順時針旋轉104°，臂桿到正北方向，然后慢慢向東北方向移動9m，吊裝半徑為16m，停止移動；750t 履帶吊繼續順時針旋轉59.6°到安裝框架上方，慢慢將E201 放到安裝位置；由施工人員將E201 調整方位安裝（由于0°建北，調整E201 反應產物出入口朝向西位置），把緊裙座連接16 顆螺栓，再由焊工按照施工圖要求焊接螺栓與裙座環板周邊角焊縫，角焊縫高度為5mm。

3.3 吊耳選型

舊進料換熱器吊耳利用原有吊裝吊耳，主吊吊耳為管式吊耳，溜尾吊耳為焊接在器壁上的板式吊耳。在吊裝施工前，對主吊管式吊耳和溜尾板式吊耳焊接焊縫進行100%UT 檢測+100%滲透檢測。吊耳規格形狀和尺寸見圖4。

圖4 舊進料換熱器E201 的吊耳規格形狀及尺寸

新進料換熱器吊裝主吊吊耳和溜尾吊耳選用吊裝吊蓋形式，由新進料換熱器生產廠家設計、校核、出圖、制造，具體形狀及尺寸見圖5。主吊吊蓋與設備管口b法蘭進行裝配，溜尾吊蓋與設備管口d 設備頭法蘭裝配，吊蓋裝配時需襯墊橡膠或者石棉板對法蘭密封面進行保護。

圖5 新進料換熱器E201 的主吊吊蓋和溜尾吊蓋

3.4 鋼絲繩及卸扣的選擇

鋼絲繩效率系數計算見式（1）—（3）。

3.4.1 舊進料換熱器

舊進料換熱器E201 吊裝利用設備管式吊耳，舊E201 重量（Q）為148.3t；鋼絲繩選用GB/ T8918- 2006中型號Φ80- 6×61+IWR- 1870MPa，鋼絲繩最小破斷力（P破）為4216kN。

吊裝鋼絲繩（四股）校核結果如下：

安全系數大于6，表明用該鋼絲繩吊裝設備安全。

3.4.2 新進料換熱器

新進料換熱器吊裝利用常規吊蓋，新E201 重量（Q）為154.5t；鋼絲繩選用GB/ T8918- 2006 中型號Φ80- 6×61+IWR- 1870MPa，鋼絲繩最小破斷力（P破）為=4216kN。吊裝鋼絲繩（四股）校核如下：

安全系數大于6，表明采用該鋼絲繩吊裝設備安全。

3.4.3 溜尾吊

溜尾吊重量為82.3t，并用1 個卸扣進行溜尾施工，溜尾吊耳孔徑為96mm。綜合考慮，選用卸扣T- BX110- 3 作為本次溜尾吊裝卸扣，其承受載荷為110t，銷軸直徑為85mm。

4 地耐力及地基處理

4.1 吊裝時履帶吊對地壓強計算

鋼板鋪設如圖6 所示，共采用6000mm×2200mm×250mm 走道板10 塊。

圖6 750t 履帶式起重機鋼板鋪設圖

750t 履帶式起重機總重量為610t，中央配重為100t，后配重為240t，設備重量最大為154.5t；鋼板重量：10×8=80t；取綜合系數1.5；得到走道板對地壓力P＝（610+100+240+154.5+80）×1.5÷（6×2.2×10）＝13.46t/ m2。

4.2 地下設施保護方法

4.2.1 閥門井保護方法

對于閥門井，可用沙袋進行填充。待工程結束后，將沙袋重新取出即可。

4.2.2 地下管線保護方法

對于淺層地下管線，可在管線下方及兩側澆筑混凝土保護層，隔層內用細沙填充。管線兩側混凝土上鋪設鋼筋混凝土蓋板，蓋板上堆放兩層沙袋作為緩沖層，混凝土墻及沙袋外側填充毛石換填層。

4.2.3 地下電纜保護方法

地基處理開挖前要明確處理區域內有無地下電纜，若區域內有電纜，必須清除電纜位置及標高，在明確具體位置后才能開挖地基，且開挖時必須有專職人員指揮。為了有效保護地下電纜，電纜所在區域內的地基開挖一般采取機械開挖和人工開挖相結合的方法。即在機械開挖至地下電纜標高以上300～400mm 距離時停止機械開挖，采取人工開挖，土建施工人員使用鐵鏟、鐵鍬等工具小心將電纜線徑向四周填土清除，然后進行下一步施工。基坑回填時，電纜的保護方法是在電纜線徑向四周回填500mm 厚的沙，然后在沙層上面鋪300～400mm 厚的毛石，并將毛石大面朝下平整，頂部200mm 回填碎石及碎石粉混合物并壓實。

4.2.4 消防線、消防炮保護方法

消防線位于地下部分，按照地下管線保護方法進行保護。對于突出地面的消防線、消防炮，先將可拆除部件拆除，再將管線在路面標高- 200mm 左右截斷，周圍填充沙子，然后按照要求進行地基處理。

4.3 地基承載力檢測方法

依據SH/ T3515- 2017《石油化工大型設備吊裝工程施工技術規程》，采用壓重法進行處理后地基地耐力的檢測。根據起重機械對地壓強的要求，計算每個測試點需要壓重塊的數量。壓重塊通過底排將壓力傳導于地基。放置壓重塊后的底排對地壓強應按式（4）計算（底排重量忽略不計）。

式中：S——底排接地面積，m2；

G——每塊壓重質量，t；

f——底排對地壓強，t/ m2；

fc——起重機路基箱對地壓強；

n——每個測試點需要壓重塊的數量。選擇起重機吊裝作業時對地壓強最大的位置，疊放壓重塊，確定一個基準點，均布找出壓重塊上的4 個位置作為測量點，并做好標記；壓重塊應靜置24h，測量記錄壓重塊4 個位置的沉降量，如4 個點最大沉降量不大于50mm，則證明處理的地基合格。

本次吊裝做地耐力檢測時，采用3 塊10t 配重塊，壓在面積為1m2的底排，取fc=13.46t/ m2。根據式（4），得式（5）。

可見，滿足公示要求，因此地耐力檢測符合相關規定。

5 750t 履帶吊空中組對

750t 吊車組裝流程：主機卸車→組裝履帶→卷揚、門架安裝→組裝車體配重、超起桿安裝→主臂安裝至42m→剩余30m 主臂地面整體組對→利用超起拉板與42m 主臂處的拉板連接→利用超起桿漲桿將主臂調整至合適的位置→260t、130t 抬吊30m 主臂→適當調整主臂角度→利用登高車運輸組裝人員完成空中組對→穿繞鉤頭、信號線安裝→負載實驗。

經查閱SCC7500 資料，剩余的30m 主臂由兩節12m 和一節6m 組成，分別重12t 和6t。載荷分布如圖7 所示。

圖7 剩余30m 主臂載荷分布圖

根據力矩平衡原理式（6）—式（7）：

可得，F1=12.73t，F2=17.27t。

因此，在260t、130t 吊車進行抬吊時，可滿足雙機抬吊不得超過80%的條件。260t 吊車使用47.5t 配重，主臂46.7m、工作半徑18m 時，額定起重量24.4t 可滿足吊裝條件；130t 吊車使用10t 配重，主臂36.9m、工作半徑16m 時，額定起重量19.8t 完全滿足抬吊條件。

6 結束語

石化公司在狹小空間進行吊裝作業時，大噸位履帶吊可發揮起重量大、節約作業時間的優勢，但是對于履帶吊的安裝、拆卸，吊裝工藝的選擇、吊裝過程的控制提出了更高的要求。在環境受限時，可適當調整以往的施工經驗，在做好各項保障措施的條件下，對傳統施工方法進行總結、創新，才能保證在受限空間下安全高效地完成吊裝作業。