雙機(jī)抬吊放空火炬塔架及空中組對

摘 要

摘要：川渝氣區(qū)某天然氣凈化廠工程放空火炬塔架高、大、重，若采用傳統(tǒng)的吊裝工藝則工期長、成本高、風(fēng)險大。為了經(jīng)濟(jì)、安全、快速地將放空火炬塔架吊裝就位，通過對多種吊裝方案
摘要：川渝氣區(qū)某天然氣凈化廠工程放空火炬塔架高、大、重，若采用傳統(tǒng)的吊裝工藝則工期長、成本高、風(fēng)險大。為了經(jīng)濟(jì)、安全、快速地將放空火炬塔架吊裝就位，通過對多種吊裝方案的對比分析論證，最終確定采取“雙機(jī)抬吊、單機(jī)溜尾”分段吊裝、空中組對的吊裝新工藝：主吊吊車選用1臺300t履帶吊和1臺260t履帶吊，溜尾吊車曹1臺65t汽車吊，歷時24h一次性成功地將火炬塔架吊裝就位。工程實(shí)踐證明：該吊裝工藝既確保了塔架的施工質(zhì)量、降低了吊裝風(fēng)險，又極大地節(jié)約了吊裝成本，縮短了吊裝工期，對相關(guān)工程具有一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞：火炬塔架；分段；吊點(diǎn)；雙機(jī)抬吊；空中組對
1 工程概況
    川渝氣區(qū)某天然氣凈化廠設(shè)計規(guī)模為日處理天然氣1200×104m3，工程設(shè)計有3座大型塔架，尾氣煙囪塔架2座，放空火炬塔架1座，其中放空火炬塔架的質(zhì)量和高度均為3座塔架之最，且難以采用整體吊裝工藝，火炬塔架的吊裝將成為本工程的關(guān)鍵控制點(diǎn)之一，火炬塔架能否順利吊裝將直接影響到后續(xù)工程的順利展開。
    放空火炬塔架位于該凈化廠西南側(cè)火炬放空區(qū)內(nèi)，塔架兩面環(huán)山，一面背向斜坡，塔架總重110t，高99.5m，主肢及主橫桿采用Ø273mm×12mm的Q345B無縫鋼管，其余桿件材質(zhì)為Q235B，塔架底部尺寸17m×17m，頂部尺寸3.8m×3.8m。
2 吊裝工藝
    通過現(xiàn)場實(shí)地測量，塔架東側(cè)靠山20m，南側(cè)靠山22m，北側(cè)毗鄰20°的斜坡18m，現(xiàn)場尺寸難以滿足火炬塔架整體吊裝施工的需要，若采用整體吊裝工藝，則存在以下不足：
    1) 利用大型履帶吊機(jī)雙機(jī)抬吊或卷揚(yáng)機(jī)作牽引進(jìn)行整體扳吊，塔架南北或東西方位擺放，均需要對現(xiàn)有場地進(jìn)行處理，現(xiàn)場開挖、回填、轉(zhuǎn)運(yùn)及吊后恢復(fù)的土石方量極大，且涉及對當(dāng)?shù)剞r(nóng)民農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)賠償，吊裝經(jīng)濟(jì)成本高且吊裝工期長。
    2) 吊點(diǎn)偏離基礎(chǔ)中心位置，將塔架東西方向擺放，利用大型履帶吊機(jī)雙機(jī)抬吊，主吊點(diǎn)處在距離塔架底部53.3m標(biāo)高位置，塔架吊起直立后需雙機(jī)同步行走約40m距離，吊裝指揮及雙機(jī)配合難度極大，吊裝安全風(fēng)險太大。
    3) 塔架重達(dá)110t，高99.5m，主肢采用Ø273mm×12mm鋼管，整體吊裝塔架撓度過大，易引起塔架自身永久性的變形。
    通過分析論證，本次火炬塔架最終采取分段吊裝，空中搭設(shè)平臺組對就位。第一次吊裝0～53.3m段(塔架下段)，第二次吊裝53.3～99.5m(塔架上段)。通過對川渝地區(qū)大型吊裝機(jī)具調(diào)查，兩段火炬塔架吊裝均采用1臺260t履帶吊、1臺300t履帶吊進(jìn)行雙機(jī)抬吊，1臺65t汽車吊溜尾。
3 塔架分段
    根據(jù)吊裝及組焊施工需要，在塔架分段過程中，宜按照以下原則進(jìn)行：
    1) 當(dāng)塔架橫隔處未設(shè)計平臺時，為方便搭設(shè)臨時組焊施工作業(yè)平臺，分段宜選擇在每層塔架橫隔位置作為分段界面。
    2) 當(dāng)塔架橫隔處設(shè)計有平臺時，首選平臺處作為分段界面，以便依附現(xiàn)有設(shè)計平臺為組焊施工平臺。
    3) 分段后的上段塔架的吊點(diǎn)設(shè)置位置必須滿足在現(xiàn)有可選吊裝機(jī)具作業(yè)工況范圍內(nèi)。
    4) 塔架主吊點(diǎn)的設(shè)置一般宜處在主橫桿節(jié)點(diǎn)板位置，分段后的每段塔架依附現(xiàn)有設(shè)計結(jié)構(gòu)宜以不加固即可滿足吊裝施工需要為原則。
    5) 盡量減少塔架分段節(jié)數(shù)，以減少高空作業(yè)強(qiáng)度及對口難度。
    綜合以上幾點(diǎn)，本次塔架共分為兩段，塔架下段：0～53.3m，塔架上段：53.3～99.5m。
4 相關(guān)計算及吊點(diǎn)確定
4.1 重心計算
    通過計算[1]，放空火炬塔架的重量及重心參數(shù)詳見表1。
表1 放空火炬塔架的重量及重心參數(shù)表[1]
分段
總重量(kg)
總力矩(kg·m)
重心(m)
備注
下段
70000
1778000
25.4
0～53.3m
上段
40000
3068000
76.7
53.3～99.5m
注：1)上段塔架的重心高度是以整個塔架底部0標(biāo)高位置計算。
4.2 吊點(diǎn)確定
    結(jié)合塔架本體結(jié)構(gòu)，兩段塔架主吊吊點(diǎn)均選擇在受力強(qiáng)度較好的主橫桿節(jié)點(diǎn)板位置，下段塔架吊點(diǎn)選擇在▽0以上27.7m位置，上段塔架吊點(diǎn)選擇在▽0以上81.8m位置。
4.3 吊車受力計算[2]
    火炬塔架的受力計算如圖1所示。
 
    主吊吊車受力：F1=(G/2+G1)×K1×K2
    溜尾吊車?yán)碚撌芰Γ篎2=G×(L1L)/(L1-L3)
    溜尾吊車實(shí)際受力：F3=(F2+G2)×K1×K2
式中：G為放空火炬塔架重量；G1為主吊吊鉤重量；G2為溜尾吊鉤重量；F1為主吊吊車受力；F2為溜尾吊車?yán)碚撌芰?；K2為不均衡系數(shù)取1.1；K1為動載系數(shù)，取1.1；L2為塔架重心距離下段塔架底部長度；L1為主吊點(diǎn)距離下段塔架底部長度；L3為溜尾吊車距離下段塔架底部長度。
5 吊耳選擇及加固
5.1 吊耳加固[3]
    經(jīng)過核算，放空火炬塔架上、下段吊耳均選擇兩個管軸式吊耳，管軸采用Ø273mm×12mm無縫鋼管，材質(zhì)Q345B，其余材質(zhì)Q235B，吊耳懸臂長度400mm，吊耳制作如圖2所示。
 
5.2 加固措施
    為保證吊裝時吊點(diǎn)處塔架免遭變形，需要對放空火炬下段塔架采取如下加固措施：
    1) 標(biāo)高27.7m處主橫桿由原設(shè)計Ø219mm×6mm更換為Ø273mm×12mm鋼管，材質(zhì)不變。
    2) 標(biāo)高27.7m處主橫桿上下兩側(cè)節(jié)點(diǎn)板由原設(shè)計δ=12mm更換為δ=18mm，材質(zhì)不變。
    上段火炬塔架吊點(diǎn)處無需進(jìn)行加固即可滿足吊裝施工要求。
6 吊裝方法
6.1 吊裝平面布置
    吊裝前，各吊車如圖3所示位置分別站立到位，并做好吊裝前的一切準(zhǔn)備工作。
6.2 下段塔架吊裝
    1) 1#、2#、3#吊機(jī)在統(tǒng)一指揮下，共同將下段塔架緩慢吊離地面約200mm，并靜觀10～15min。
    2) 靜觀檢查無異常后，2臺主吊吊車緩緩向上提升塔架，同時3#溜尾汽車吊根據(jù)自身吊裝作業(yè)工況，隨時旋轉(zhuǎn)吊臂向前遞送塔架，確保起重能力滿足溜尾負(fù)荷要求，通過以上操作緩慢將火炬塔架下段升起，直至塔架垂直豎立，此時3#吊機(jī)完全卸載，隨后由2臺主吊履帶吊車將下段塔架安裝在指定位置。在完成以上吊裝作業(yè)過程中，每臺吊車的作業(yè)工況如下：
    300t履帶吊：主臂60m，作業(yè)半徑14m，起重量為90.6t。
    260t履帶吊：主臂57m，作業(yè)半徑14m，起重量為74.5t。
    65t汽車吊：臂長34.3m，作業(yè)半徑14m，起重量為8.0t。
6.3 上段塔架吊裝
    1 )上段塔架3機(jī)抬吊試吊無異常后，按照下段塔架吊裝方式先吊至垂直豎立狀態(tài)，隨后撤除溜尾汽車吊，并雙機(jī)緩慢抬吊至塔架基礎(chǔ)西側(cè)約2m位置。
    2) 2臺主吊吊車緩慢將上段塔架提升至55m高度，然后2臺履帶吊車緩緩向東同步移進(jìn)直至將上段塔架吊裝至上下段對口位置。
    上段塔架搬運(yùn)及吊裝均按照如下作業(yè)工況進(jìn)行：
    300t履帶吊：臂長90m，作業(yè)半徑14m，起吊重量40.8t。
260t履帶吊：臂長87m，作業(yè)半徑14m，起吊重量37.2t。
    65t汽車吊：臂長26.6m，作業(yè)半徑12m，起重量為10.0t。
7 空中組對
7.1 組對準(zhǔn)備
    高空組對是分段吊裝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為確保一次性組對成功，吊裝組對前，重點(diǎn)應(yīng)做好以下準(zhǔn)備工作：
1) 吊裝前，檢查塔架上、下段對角線、中心線尺寸偏差是否符合規(guī)范要求，偏差過大時，吊裝前須經(jīng)過校核至合格。
    2) 從事各種高空作業(yè)的施工人員必須經(jīng)體檢滿足登高作業(yè)要求。
    3) 塔架對口處主肢外圍臨時施工作業(yè)平臺已經(jīng)搭設(shè)完畢，且下段塔架4個主肢對口處內(nèi)置導(dǎo)向定位板焊接完畢。
    4) 組對前的各種組對施工工具已捆綁于下段塔架頂部平臺上并隨下段塔架吊裝就位。
    5) 上段塔架吊裝前，下段塔架已經(jīng)進(jìn)行了初找正。
7.2 組對措施
    上下段塔架組對過程中，在塔架互成90°的兩個面上分別設(shè)置兩臺經(jīng)緯儀進(jìn)行配合找正，并利用對講機(jī)和高空組對施工人員及吊裝指揮人員及時保持聯(lián)絡(luò)，當(dāng)上下段塔架中心線對中偏差滿足規(guī)范要求后，進(jìn)行對口焊接，焊接完成后對上下段塔架進(jìn)行整
    為保證對口處的塔架強(qiáng)度，在每個主肢上對口位置分別焊接2塊互成90°的加固板，加固板規(guī)格：長1000mm，寬150mm，厚12mm。
8 結(jié)論
    1) 采用本吊裝工藝極大地減少了塔架本體的加固量，避免了塔架永久性變形，保證了塔架施工質(zhì)量。
    2) 本次放空火炬塔架吊裝歷時1d，與整體吊裝相比，既降低了吊裝風(fēng)險，縮短了吊裝工期，又極大地節(jié)約了吊裝成本，對相關(guān)工程具有一定的借鑒
參考文獻(xiàn)
[1] 孫曉驥，任興文，徐捷，等.高聳鋼結(jié)構(gòu)火炬塔架結(jié)構(gòu)計算與設(shè)計——以蘇里格第三天然氣處理廠為例[J].天然氣工業(yè),2008(增刊B)：131-134.
[2] 楊文柱.重型設(shè)備吊裝工藝與計算[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1984.
[3] 顧滿林.石油化工設(shè)備檢修手冊：第十一分冊吊裝工程[M].北京：中國石化出版社，1998.
 
(本文作者：蔣曉靈 席明 王開云 劉樂意 川慶鉆探工程公司四川石油天然氣建設(shè)工程有限責(zé)任公司)