石化裝置超高鋼制設備框架施工技術

■梁志強 石從勝 陜西化建工程有限責任公司陜西西安712100

石化裝置超高鋼制設備框架施工技術

■梁志強 石從勝 陜西化建工程有限責任公司陜西西安712100

以延長石油（集團）公司楊莊河煉化項目120萬t/a重整裝置反應再生框架的施工為例，探討了大型超高鋼結構框架施工技術及施工過程中應注意的問題，介紹了此類工程施工的經(jīng)驗，對其它石化裝置超高設備框架的施工具有很好的參考價值。

超高設備框架施工

在石油化工裝置中由于操作工藝及設備安裝需要，超高鋼結構框架使用愈來愈多，伴隨著高層框架的增多，鋼框架的施工技術也獲得了較大的進步。在陜西延長石油（集團）公司楊莊河煉化項目120萬t/a連續(xù)重整裝置中，反應再生框架高84.67m，設計為H型鋼結構，共分為21層，金屬總重為1250t。東西共6軸，跨度26.7m，南北2軸跨度7.5m，此框架內(nèi)共安裝有48臺設備。鋼結構施工和設備安裝穿插進行，總工期90d。鋼結構施工方案的正確選擇，對整個裝置的施工進度有較大的影響。結合現(xiàn)場實際情況及現(xiàn)場大型吊車吊裝能力，經(jīng)過綜合論證，最終確定采取分片、分段組裝方式進行該框架的施工，現(xiàn)就該施工方法簡要介紹如下：

1 主要施工方法

1.1 總體施工方法的確定，鋼結構施工一般可分為三種

（1）單根立柱分段安裝，然后安裝橫梁。此方案高空作業(yè)較多，施工投入人力、機具較多，相對大型吊裝機具要求較少。

（2）立柱分片、分段在預制平臺上組裝，分段整體吊裝，然后安裝橫梁。此方案可減少一半高空作業(yè)，投入人員機具適中，大型吊裝機具要求一般。

（3）在預制平臺上將鋼結構分段預制成空間剛度模塊，采用大型吊車整體吊裝。此方案組裝幾何尺寸偏差要求高，受作業(yè)場地影響較大，需要預制空間較大，大型機具投入較多，針對本工程具體情況，選擇第二種方案進行施工。

1.2 立柱的分段及接頭原則石化裝置超高框架立柱一般采用焊接H型鋼，此類型鋼可結合現(xiàn)場實際情況進行分段，立柱分段長度一般控制在12m左右，可根據(jù)樓層間距適當調(diào)整，立柱接頭一般采取腹板與翼緣板各錯開200mm的方法接長，采用“Z”型接頭，此接頭方式現(xiàn)場組裝對口方便，便于施工。到貨后12m長的立柱可現(xiàn)場組對為24m左右長的整根（即分片組裝長度），以便后續(xù)組片施工。84.67m高的超高層鋼柱分為6節(jié)構件，鋼柱在放樣下料制作過程中應考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形，所以鋼柱的放樣下料長度不等于設計長度，即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節(jié)鋼柱截面完全相等時也不允許互換，對每節(jié)鋼柱應編號予以區(qū)別，正確安裝就位。1.3立柱劃線

（1）劃出每根立柱翼緣板及腹板的中心線，然后從柱底端向上1m劃出基準點，其尺寸偏差不大于±0.5mm，打上樣沖眼做出明顯標記，各層橫梁、吊車梁標高尺寸均從該點測起。

（2）由1m基準點量尺寸分別劃出立柱各層橫梁上表面的標高位置線，同時從1m基準點每隔4m向上劃點，并在柱中心線上打出樣沖眼，作為立柱找正、找方、測跨距的測點，如圖1所示。

（3）劃線應認真、細致，所用的工具要統(tǒng)一，拉尺時用力要均勻，所有橫梁標高要從1m基準點劃起，一次劃完，以減少累積誤差。應使用劃線針劃線，劃線尺寸允許偏差±0.5mm，劃線后要由質(zhì)檢人員復驗確認。

1.4 框架分榀分段組裝方法

基本施工方法：按AB向分①②③④⑤⑥軸線分片在地面平臺上預制、分段組對吊裝，從下往上逐層安裝橫梁及各層平臺梯子。分段吊裝時穿插進行相應層設備安裝。

（1）依據(jù)設計圖紙、現(xiàn)場施工場地、材料供應等情況，6SS4框架鋼結構施工計劃分為兩大施工階段：第一階段為標高41.0m以下框架施工；第二階段為標高41.0m以上框架施工。鋼結構框架施工中間穿插安裝6SS4框架內(nèi)大型設備。

（2）基本施工方法，按AB向①、②、③、④、⑤、⑥軸線進行分段后，分片組對吊裝。立柱分段依據(jù)設計文件、吊裝能力、大型設備操作方便及盡量減少高空作業(yè)的原則，綜合進行考慮。吊裝立柱找正后從下往上逐層安裝東西向橫梁、斜撐及各層平臺梯子。根據(jù)設備到場時間，預留北側吊裝通道，待設備安裝完畢后，再封北側通道，進行平臺的施工。

（3）第一階段41.0m以下框架組片及吊裝施工概述：①軸線按26.5m標高組成一片進行吊裝；②軸線分兩段安裝至41m標高，第一片組至17.3m標高變截面處進行吊裝，第二片從17.3m組至41m左右標高進行吊裝；③軸線同②軸線；④軸線分一片組至32.2m標高變截面處進行吊裝；⑤軸線同④軸線；⑥軸線分一片組至27.8m標高進行吊裝。相鄰兩軸分段吊裝找正結束后，安裝其間的橫梁及斜撐，平臺施工從下往上逐層安裝至41m。

（4）第二階段41.0m以上框架組片及吊裝施工概述：①軸線已經(jīng)在第一階段安裝結束；②軸線從41m標高至84.67m分兩段組片安裝，第一段從41m標高組至61.4m變截面處進行吊裝，第二段從61.4m變截面處組至84.67m標高進行吊裝；③軸線同②軸線；④軸線從32.2m至84.67m分兩段吊裝，第一段從32.2m標高至57.8m處進行吊裝，第二段從57.8m標高至84.67m處進行吊裝；⑤軸線從32.2m至77.8m分兩段組片吊裝，第一段從32.2m至58.2m處組片吊裝，第二段從58.2m至77.8m組片吊裝；⑥軸線從27.8m至60.4m分兩段分片吊裝，第一段從27.8m標高至50.7m組對吊裝，第二段從50.7m至60.4m組片吊裝。相鄰兩軸分段吊裝找正結束，安裝其間的橫梁及斜撐，平臺施工從下往上逐層安裝至頂層。

（5）吊裝機械：①、②、③、④、⑤、⑥按軸線預制成片，核算吊裝重量，根據(jù)吊車性能核算后可采用250t履帶吊車吊裝。1.5橫梁及斜撐的安裝改進石化裝置設備框架主要為承重框架，柱間加固主要采用斜撐結構。采用分片分段安裝法，片與片之間連接橫梁下的斜撐安裝為最大的施工難點，斜撐安裝全部為高空作業(yè)，存在嚴重的高空作業(yè)風險，且功效極低。為改進此斜撐的安裝，在6SS4鋼框架的施工中，將斜撐與上層橫梁在地面組裝焊成一個整體，即組裝為“大”字型，斜撐隨橫梁一同安裝，大大縮短了斜撐的安裝時間，提高了工作效率，降低了高空作業(yè)的風險。

2 施工質(zhì)量控制要點

2.1 組裝及幾何尺寸控制組裝平臺必須用水準儀進行找平，分片組裝后需預留焊接收縮余量，分片在寬度方向可加大5～8mm，以此減少焊接變形誤差。組裝的幾何尺寸可按表1控制：2.2標高及安裝偏差的控制

表1

標高及垂直度控制為高層框架施工控制的重點，標高按設計絕對標高控制，垂直度按跟蹤控制法進行。

（1）標高控制按設計標高控制。在第一節(jié)鋼柱底面劃定1.0m標高線，每節(jié)鋼柱的累加尺寸總和應符合設計要求的總尺寸。每一節(jié)柱子的接頭產(chǎn)生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應加到每節(jié)鋼柱加工長度中去。

（2)垂直度控制采用跟蹤控制的方法。在分片吊裝過程中必須將立柱在互成90°的兩個方向，用兩臺經(jīng)緯儀檢測，控制基準線不得在下節(jié)立柱引線，必須在底層立柱引線。兩個方向找正合格后用纜風繩固定后開始焊接，大型立柱的焊接應采取兩人雙面對稱焊接，以此減少受熱不均引起的焊接變形。在焊接過程中不得松動任何一側纜風繩，否則立柱由于根部焊接未結束，頂部存在拉力，鋼柱會偏向未松動纜風繩的一側。在安裝橫梁之前，兩片四根立柱必須再次校核垂直度，四根立柱必須同時矯直，需形成相互連接的網(wǎng)型結構后方可摘除纜風繩。

3 安全施工

施工安全管理是鋼結構施工中的重要環(huán)節(jié)，超高層鋼結構施工的特點是高空作業(yè)、交叉作業(yè)較多。為了杜絕安全事故，項目部成立了安全監(jiān)督小組，配備了專職安全員，制定了周密完善的安全生產(chǎn)管理辦法，對所有參與施工的職工進行了安全培訓。在嚴格管理的基礎上，進一步加大人力、物力、財力的投入，對施工現(xiàn)場各個作業(yè)面進行了嚴密的安全防護，確保了整個施工過程的安全進行。最終僅用了75d時間就順利完成了整個工程的施工。

4 結束語

此次楊莊河煉化項目120萬t/a重整裝置反應再生框架施工，由于前期準備工作充分，施工方案切實可行，現(xiàn)場又進行了科學周密的部署，整個施工過程進展順利，未發(fā)生任何質(zhì)量安全事故。

1中國建筑金屬結構協(xié)會建筑鋼結構委員會專家組，中國大型鋼結構工程設計與施工，中國建筑工業(yè)出版社，2008.

2郭耀杰，鋼結構穩(wěn)定設計，武漢大學出版社，2003.

3中華人民共和國建設部，鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50205-2001，中國計劃出版社，2001.

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