雙機(jī)抬吊放空火炬塔架及空中組對(duì)

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(zhǎng)、成本高、風(fēng)險(xiǎn)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(guò)對(duì)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(zhǎng)、成本高、風(fēng)險(xiǎn)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(guò)對(duì)多種吊裝方案的對(duì)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(duì)的吊裝新工藝：主吊吊車(chē)選用1臺(tái)300t履帶吊和1臺(tái)260t履帶吊，溜尾吊車(chē)曹1臺(tái)65t汽車(chē)吊，歷時(shí)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(xiǎn)，又極大地節(jié)約了吊裝成本，縮短了吊裝工期，對(duì)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(duì)
1 工程概況
    川渝氣區(qū)某天然氣凈化廠設(shè)計(jì)規(guī)模為日處理天然氣1200×104m3，工程設(shè)計(jì)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(kāi)。
    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(wú)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)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(chǎng)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?yè)P(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(duì)現(xiàn)有場(chǎng)地進(jìn)行處理，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖、回填、轉(zhuǎn)運(yùn)及吊后恢復(fù)的土石方量極大，且涉及對(duì)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(zhǎng)。
    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(xiǎn)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(guò)大，易引起塔架自身永久性的變形。
    通過(guò)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(tái)組對(duì)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(guò)對(duì)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(tái)260t履帶吊、1臺(tái)300t履帶吊進(jìn)行雙機(jī)抬吊，1臺(tái)65t汽車(chē)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(guò)程中，宜按照以下原則進(jìn)行：
    1) 當(dāng)塔架橫隔處未設(shè)計(jì)平臺(tái)時(shí)，為方便搭設(shè)臨時(shí)組焊施工作業(yè)平臺(tái)，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(jì)有平臺(tái)時(shí)，首選平臺(tái)處作為分段界面，以便依附現(xiàn)有設(shè)計(jì)平臺(tái)為組焊施工平臺(tái)。
    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(jì)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(duì)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(jì)算及吊點(diǎn)確定
4.1 重心計(jì)算
    通過(guò)計(jì)算[1]，放空火炬塔架的重量及重心參數(shù)詳見(jiàn)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(gè)塔架底部0標(biāo)高位置計(jì)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(chē)受力計(jì)算[2]
    火炬塔架的受力計(jì)算如圖1所示。
 
    主吊吊車(chē)受力：F1=(G/2+G1)×K1×K2
    溜尾吊車(chē)?yán)碚撌芰Γ篎2=G×(L1L)/(L1-L3)
    溜尾吊車(chē)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(chē)受力；F2為溜尾吊車(chē)?yán)碚撌芰?；K2為不均衡系數(shù)取1.1；K1為動(dòng)載系數(shù)，取1.1；L2為塔架重心距離下段塔架底部長(zhǎng)度；L1為主吊點(diǎn)距離下段塔架底部長(zhǎng)度；L3為溜尾吊車(chē)距離下段塔架底部長(zhǎng)度。
5 吊耳選擇及加固
5.1 吊耳加固[3]
    經(jīng)過(guò)核算，放空火炬塔架上、下段吊耳均選擇兩個(gè)管軸式吊耳，管軸采用Ø273mm×12mm無(wú)縫鋼管，材質(zhì)Q345B，其余材質(zhì)Q235B，吊耳懸臂長(zhǎng)度400mm，吊耳制作如圖2所示。
 
5.2 加固措施
    為保證吊裝時(shí)吊點(diǎn)處塔架免遭變形，需要對(duì)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(jì)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(jì)δ=12mm更換為δ=18mm，材質(zhì)不變。
    上段火炬塔架吊點(diǎn)處無(wú)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(chē)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(wú)異常后，2臺(tái)主吊吊車(chē)緩緩向上提升塔架，同時(shí)3#溜尾汽車(chē)吊根據(jù)自身吊裝作業(yè)工況，隨時(shí)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(guò)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(shí)3#吊機(jī)完全卸載，隨后由2臺(tái)主吊履帶吊車(chē)將下段塔架安裝在指定位置。在完成以上吊裝作業(yè)過(guò)程中，每臺(tái)吊車(chē)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(chē)吊：臂長(zhǎng)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(wú)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(chē)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(tái)主吊吊車(chē)緩慢將上段塔架提升至55m高度，然后2臺(tái)履帶吊車(chē)緩緩向東同步移進(jìn)直至將上段塔架吊裝至上下段對(duì)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(zhǎng)90m，作業(yè)半徑14m，起吊重量40.8t。
260t履帶吊：臂長(zhǎng)87m，作業(yè)半徑14m，起吊重量37.2t。
    65t汽車(chē)吊：臂長(zhǎng)26.6m，作業(yè)半徑12m，起重量為10.0t。
7 空中組對(duì)
7.1 組對(duì)準(zhǔn)備
    高空組對(duì)是分段吊裝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為確保一次性組對(duì)成功，吊裝組對(duì)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(duì)角線、中心線尺寸偏差是否符合規(guī)范要求，偏差過(guò)大時(shí)，吊裝前須經(jīng)過(guò)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(duì)口處主肢外圍臨時(shí)施工作業(yè)平臺(tái)已經(jīng)搭設(shè)完畢，且下段塔架4個(gè)主肢對(duì)口處內(nèi)置導(dǎo)向定位板焊接完畢。
    4) 組對(duì)前的各種組對(duì)施工工具已捆綁于下段塔架頂部平臺(tái)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(duì)措施
    上下段塔架組對(duì)過(guò)程中，在塔架互成90°的兩個(gè)面上分別設(shè)置兩臺(tái)經(jīng)緯儀進(jìn)行配合找正，并利用對(duì)講機(jī)和高空組對(duì)施工人員及吊裝指揮人員及時(shí)保持聯(lián)絡(luò)，當(dāng)上下段塔架中心線對(duì)中偏差滿足規(guī)范要求后，進(jìn)行對(duì)口焊接，焊接完成后對(duì)上下段塔架進(jìn)行整
    為保證對(duì)口處的塔架強(qiáng)度，在每個(gè)主肢上對(duì)口位置分別焊接2塊互成90°的加固板，加固板規(guī)格：長(zhǎng)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(shí)1d，與整體吊裝相比，既降低了吊裝風(fēng)險(xiǎn)，縮短了吊裝工期，又極大地節(jié)約了吊裝成本，對(duì)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(jì)算與設(shè)計(jì)——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.
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(本文作者：蔣曉靈 席明 王開(kāi)云 劉樂(lè)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)