洞庫(kù)金屬油罐施工技術(shù)分析與探討

王志朋

中國(guó)化學(xué)工程第四建設(shè)公司 湖南岳陽(yáng) 414000

洞庫(kù)金屬油罐施工技術(shù)分析與探討

王志朋

中國(guó)化學(xué)工程第四建設(shè)公司 湖南岳陽(yáng) 414000

本文結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)分析了14萬(wàn)m3山洞洞庫(kù)金屬油罐制作安裝施工技術(shù)方案的比較與選擇；并分別就油罐頂板運(yùn)輸與組裝，洞內(nèi)構(gòu)件吊裝與堆放，洞內(nèi)油罐提升，洞內(nèi)油罐焊接工藝，洞內(nèi)降低煙塵及通風(fēng)等方面的關(guān)鍵技術(shù)措施，進(jìn)行了詳細(xì)深入細(xì)致的闡述并進(jìn)行了簡(jiǎn)明扼要的技術(shù)總結(jié).

洞庫(kù) 油罐 運(yùn)輸 吊裝提升 焊接

在大型石油油庫(kù)建設(shè)中，絕大部份油庫(kù)為地面露天油庫(kù)，小量為半地下式覆土油庫(kù)，山洞洞穴式油庫(kù)建造得很少。主要為國(guó)防戰(zhàn)備油庫(kù)，近幾十年國(guó)內(nèi)鮮有建造。有著制作安裝工作面狹小，運(yùn)輸困難，大型機(jī)械設(shè)備無(wú)法進(jìn)入作業(yè)；封閉洞穴內(nèi)施工焊接生產(chǎn)的焊煙等有害氣體，影響施工人員身體健康等特點(diǎn)，如果不做好充分的切實(shí)可行的技術(shù)設(shè)計(jì)方案和充足的施工準(zhǔn)備工作，就會(huì)產(chǎn)生如延誤工期，影響施工生產(chǎn)，危害職工身體健康，增加施工成本，造成安全事故等不良后果。國(guó)家在增加石油儲(chǔ)備和國(guó)防戰(zhàn)備工程中，今后將更進(jìn)一步增大洞庫(kù)建設(shè)規(guī)模，因此，在對(duì)洞內(nèi)油罐制作安裝施工技術(shù)進(jìn)行探討有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

國(guó)家物資儲(chǔ)備局一戰(zhàn)略儲(chǔ)備油庫(kù)，為28臺(tái)共計(jì)14萬(wàn)m3金屬焊接油罐，該油庫(kù)為葡萄式洞庫(kù)，28臺(tái)5000m3油罐布置在一條E字型巷道兩側(cè)，巷道總長(zhǎng)1680m，巷道開(kāi)挖后毛段面尺寸為寬乘高為3.6m*3.9m，巷道被復(fù)后尺寸為2.5m*2.8m，每臺(tái)油罐間距約為50m。

油罐罐室被復(fù)后尺寸為Φ24m*18.2m，油罐尺寸為Φ22250mm*16302mm，為焊接固定拱頂式油罐，主巷道與罐室連接的支巷道長(zhǎng)9m。安裝操作空間相當(dāng)小，運(yùn)輸和吊裝困難，罐室無(wú)通風(fēng)豎井，所有通風(fēng)換氣均必須通風(fēng)巷道口部通風(fēng)換氣。

該油庫(kù)建設(shè)工期要求很緊，洞庫(kù)石方爆破掘進(jìn)12萬(wàn)m3，混凝土12000m3，28臺(tái)油罐制安及工藝管道，電氣、儀表、通風(fēng)安裝在內(nèi)工期為18個(gè)月，因此必須在掘進(jìn)被復(fù)和安裝交叉作業(yè)條件下進(jìn)行，狹窄的巷道為唯一的交通運(yùn)輸通道，也無(wú)法采用封閉區(qū)域作業(yè)，油罐制安工期只能控制在8個(gè)月內(nèi)，給施工帶來(lái)相當(dāng)困難。

2 洞庫(kù)5000m3油罐施工方案的比選

由于工期緊，罐室空間作業(yè)面狹小，巷道狹窄，運(yùn)輸困難和洞內(nèi)排煙通風(fēng)困難等不利因素，給施工組織和技術(shù)方案的確定帶來(lái)很大困難。

2.1 油罐運(yùn)輸及預(yù)制方案的選擇

（1）方案一：根據(jù)巷道實(shí)際情況，所有頂板及壁板全部預(yù)制成長(zhǎng)寬尺寸不超過(guò)6m*1.5m，采用平板拖車(chē)，運(yùn)到罐室后，用2t液壓叉車(chē)卸板，罐室內(nèi)預(yù)制扇形頂板。

(2)方案二：油罐扇形頂板在室外加工廠預(yù)制成長(zhǎng)寬10152mm*1380mm設(shè)計(jì)尺寸，采用專(zhuān)用運(yùn)輸車(chē)輛及專(zhuān)用卸板機(jī)械運(yùn)輸卸板。

(3)方案三：根據(jù)50年代洞庫(kù)曾采用人工抬運(yùn)方案（成本高，工效低，不予考慮）

(4)方案一與方案二優(yōu)缺點(diǎn)比較

選用方案一，運(yùn)輸相對(duì)容易，機(jī)械設(shè)備易配置，但在罐室內(nèi)要二次預(yù)制和轉(zhuǎn)運(yùn)，工期相對(duì)長(zhǎng)，工效低，工作環(huán)境差，而且叉車(chē)等機(jī)械對(duì)油罐基礎(chǔ)瀝青砂漿絕緣層可能破壞等缺點(diǎn)。

選用方案二：縮短了在罐室施工時(shí)間，全部預(yù)制在預(yù)制加工廠進(jìn)行，可提前預(yù)制，工期短，質(zhì)量有保證，工作環(huán)境好，對(duì)基礎(chǔ)無(wú)影響，但施工機(jī)械設(shè)備無(wú)現(xiàn)成設(shè)備，而且在可行性方面存在技術(shù)上的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)試驗(yàn)和反復(fù)研究論證，成功開(kāi)發(fā)和制作了小角度轉(zhuǎn)彎半徑的專(zhuān)用拖車(chē)和專(zhuān)用旋轉(zhuǎn)門(mén)式桁吊，運(yùn)輸和卸板，并兼顧考慮油罐頂板安裝組對(duì)的施工方法。

2.2 油罐組裝和罐室桁吊卸板布置圖提升方案比選

(1)方案一：采用先圍頂層壁板，扇形頂板分次進(jìn)場(chǎng)，罐帽頂安裝桁吊，整體蓋頂或人工蓋頂，內(nèi)置桅桿機(jī)械提升圍板倒裝施工方法。

(2)方案二：采用先將所有扇形頂板一次性運(yùn)到罐室內(nèi)，采用工具式頂板組裝胎具，先分段分區(qū)組裝頂板，采用內(nèi)外相結(jié)合，機(jī)械提升圍倒裝施工方法。

(3)方案一與方案二的優(yōu)缺點(diǎn)比較

選用方案一，是比較常用的施工方法，工人對(duì)技術(shù)操作熟練，油罐幾何尺寸方便控制，變形小，但勞動(dòng)強(qiáng)度高，頂蓋組裝胎架用料多，施工成本高，而且罐頂板開(kāi)安裝孔，增加焊接量，對(duì)油罐質(zhì)量不利，工期長(zhǎng)。

選用方案二，勞動(dòng)強(qiáng)度低，特別是旋轉(zhuǎn)桁吊已兼顧考慮到頂板的吊裝任務(wù)，工具式組裝胎具節(jié)約材料和反復(fù)利用，工程成本低，采用外內(nèi)二次提升，油罐頂板不需要開(kāi)施工洞口，減少了焊接工作量，對(duì)油罐質(zhì)量有利。但工人操作相對(duì)困難，幾何尺寸和變形相對(duì)不易控制，增加了一次桅桿立拆工作量。

經(jīng)反復(fù)分析考慮，采用了分段分區(qū)蓋頂，內(nèi)外相結(jié)合機(jī)械提升倒裝的施工方案。

2.3 降煙和通風(fēng)方案的比選

(1)方案一：采用手工電弧焊接，巷道內(nèi)設(shè)通風(fēng)管道，機(jī)械通風(fēng)換氣施工方法。

(2)方案二：采用CO2氣體保護(hù)焊接，主巷道用射流風(fēng)機(jī)，罐室內(nèi)用軸流風(fēng)機(jī)抽煙，鼓風(fēng)機(jī)補(bǔ)氣的施工方法。

(3)方案一與方案二優(yōu)缺點(diǎn)比較

選用方案一，焊接耗料少，焊工不需另行培訓(xùn)，焊接和通風(fēng)設(shè)備易配置，用電量少。但施工工效低，工期較長(zhǎng)，煙塵大，風(fēng)管需要數(shù)量多，且影響土建爆破和不利于巷道粉塵及有害氣體排除，成本高。

選用方案二，施工工效高，工期短，成本低，煙塵少，有利于土建施工交叉作業(yè)，但焊接需要另行培訓(xùn)，施工機(jī)械設(shè)備要另行配置，一次投入較多，用電負(fù)荷大。

經(jīng)過(guò)反復(fù)權(quán)衡和考慮，確定按氣體保護(hù)焊接工藝，無(wú)風(fēng)管通風(fēng)換氣方法施工。

3 洞庫(kù)油罐施工技術(shù)措施

3.1 組織方案設(shè)計(jì)

3.1.1 工序組織安排

根據(jù)洞庫(kù)施工的實(shí)際情況，劃為三個(gè)流水作業(yè)段（班組），即施工機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備和預(yù)制加工、半成員運(yùn)輸及鋪底置頂、組裝焊接及提升和試驗(yàn)檢驗(yàn)三個(gè)錯(cuò)位平行流水作業(yè)段均衡流水，組織施工。

3.1.2 重點(diǎn)考慮的幾個(gè)方面

(1)在施工準(zhǔn)備期，準(zhǔn)備為所需的機(jī)械設(shè)備和器材，并檢查檢驗(yàn)其可行性和可靠性。

(2)因洞庫(kù)場(chǎng)地有限，合理考慮預(yù)制工作的提前量，太早開(kāi)始造成半成品無(wú)場(chǎng)地可堆放，人員窩工，太遲影響正常施工進(jìn)度。

(3)嚴(yán)把預(yù)制半成品質(zhì)量關(guān)。

(4)合理安排各流水作業(yè)段人員數(shù)量、機(jī)械設(shè)備配備。

(5)保證各流水段工作合理銜接。

3.2 運(yùn)輸與鋪板

3.2.1 認(rèn)真檢查油罐基礎(chǔ)絕緣層的平整度和密實(shí)度，保證底板鋪裝后與基礎(chǔ)吻合，以免運(yùn)輸、立桅桿及桁吊對(duì)底板外力產(chǎn)生變形。

3.2.2 平板車(chē)要滿足洞內(nèi)巷道旋轉(zhuǎn)要求，運(yùn)輸平板車(chē)上要有固定鎖具裝置和駕駛員防護(hù)欄，防止鋼板變形和傷害司機(jī)及其它人員。

3.2.3 運(yùn)輸車(chē)采用140馬力拖拉機(jī)牽引，6m長(zhǎng)雙輪平板車(chē)，前后帶可調(diào)節(jié)伸長(zhǎng)調(diào)高的支架，分別滿足運(yùn)輸?shù)装澹诎搴晚敯逵?，可一次運(yùn)輸?shù)装?、壁?塊或扇形頂蓋板2塊。

3.2.4 運(yùn)輸車(chē)在巷道內(nèi)運(yùn)行，要采用低速和單向行駛，安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)指揮調(diào)度。

3.2.5 運(yùn)輸鋼板前，要先在檢查合格的基礎(chǔ)上，彈線標(biāo)出油罐底板安裝位置，先后依次運(yùn)輸邊緣板，中幅底板，并采用間斷焊，預(yù)組裝底板，以安裝旋轉(zhuǎn)桁吊吊卸頂板和壁板。

3.2.6 底板預(yù)裝完后，安裝旋轉(zhuǎn)桁吊，桁吊高度應(yīng)滿足頂板組裝要求，高度高于頂拱高800mm，中心固定立柱用Φ219*7mm鋼管制作，桁梁為格構(gòu)式，設(shè)兩個(gè)吊點(diǎn)，邊吊點(diǎn)在懸挑端，滿足壁板靠墻就位，中吊點(diǎn)滿足扇形頂板卸車(chē)就位和組裝起吊用。旋轉(zhuǎn)立柱為格均式，腳帶兩個(gè)承力導(dǎo)向膠輪，保證旋轉(zhuǎn)行走時(shí)不損傷底板鋼板。

3.2.7 按施工排版圖位置，在罐室墻面標(biāo)明位置，按底內(nèi)頂外依次運(yùn)輸就位罐壁板，緊靠墻面立放，并固定，防止傾覆。

3.2.8 在罐底板上，彈線放樣，焊接固定壁板臨時(shí)定位板，焊接安裝包邊角鋼，在確定定位板和安裝包邊角鋼時(shí)，應(yīng)考慮焊接收縮量和頂蓋焊接收縮包邊角鋼下邊外翹變形量2-3mm余量，防止產(chǎn)生油罐幾何尺寸誤差和壁板組對(duì)變形。

3.2.9 運(yùn)輸就位油罐扇形頂板，頂板要集中側(cè)立堆放，臨時(shí)支護(hù)，盡可能少占空間和位置。

3.2.10 分區(qū)段固定頂板組裝工具式組合胎具，第一次組裝的面積，以頂板堆放外全部位置為宜。

3.2.11 組裝扇形頂板，先組裝未堆放區(qū)段，隨頂板堆放依次組裝合垅，扇形頂板安裝完后，拆除旋轉(zhuǎn)桁吊，最后安裝中心頂板。

3.3 壁板組對(duì)與提升

3.3.1 油罐頂蓋組裝完后，在罐外邊園周等分布置18根外提升桅桿，桅桿采用Φ159*5mm鋼管，高度3m，桅桿安裝位置應(yīng)放在立放壁板搭接位置，便于壁板圍板方便。

3.3.2 桅桿立于油罐基礎(chǔ)砼外環(huán)梁上，頂部與罐室墻面預(yù)埋螺栓拉結(jié)固定要牢固，防止提升過(guò)程中失穩(wěn)傾倒。

3.3.3 因電源容量有限，采用18臺(tái)10t手動(dòng)葫蘆提供。

安全性能計(jì)算

油罐壁板 二層以上所需提升總重量為72t。

K=18*10/72=2.5 滿足需要

3.3.4 在已組裝好在油罐拱頂，按外置桅桿位置，均布焊接固定吊點(diǎn)，然后提升至頂層壁板高度，檢查調(diào)整好水平標(biāo)高和水平位移誤差后，圍焊頂層壁板。

3.3.5 外置提升，要重點(diǎn)注意水平位移，在提升時(shí)各受力點(diǎn)要均勻，提升同步，并在四個(gè)方向的底板外邊和壁板、頂蓋角鋼上做好中心標(biāo)記，提升完后檢查并調(diào)正偏差，以防油罐水平位移產(chǎn)生扭曲變形。

3.3.6 外置提升油罐壁板時(shí)，要使內(nèi)置脹圈與壁板緊貼并焊牢，外吊點(diǎn)要與脹圈與壁板焊點(diǎn)位置一致，以防止提升時(shí)把壁板拉變形。

3.3.7 按上方法依次提升油罐頂部1～2層壁板。

3.3.8 在頂部第三層壁板圍板組對(duì)焊接完后，在罐內(nèi)安裝桅桿，桅桿數(shù)量為18根，園周分布。桅桿高度略大于2層壁板高度為宜，固定拉結(jié)牢固，設(shè)中心立柱，防止傾斜變形。提升采用18臺(tái)10t手動(dòng)葫蘆。

3.3.9 圍板采用在罐外壁臨時(shí)固定吊點(diǎn)，用1t手動(dòng)葫蘆圍板。

3.3.10 內(nèi)提組裝方法與常規(guī)地面油罐倒裝方法相同。

3.4 降煙及通風(fēng)換氣

3.4.1 利用洞庫(kù)主巷道口設(shè)計(jì)地勢(shì)高差6m的有利條件，利用空氣壓差自然通風(fēng)換氣。地勢(shì)低的2#洞口作為進(jìn)氣口，1#、3#洞口作為排氣口，在不施工產(chǎn)生煙塵尾氣的情況下，能保證主巷道內(nèi)空氣質(zhì)量滿足要求。

3.4.2 在1 # 和3# 主巷道轉(zhuǎn)角處，增設(shè)機(jī)械通氣設(shè)備，強(qiáng)制抽風(fēng)，以達(dá)到加速主巷道內(nèi)空氣流動(dòng)速度，增快2#口進(jìn)風(fēng)速度，以達(dá)到稀釋巷道內(nèi)有害氣體濃度，滿足人體需要。

3.4.3 主巷道通風(fēng)采用67kw射流風(fēng)機(jī)。射流風(fēng)機(jī)的控制在油罐焊接上班作業(yè)前2h開(kāi)機(jī)，下班以后2h關(guān)機(jī)，爆破后3h關(guān)機(jī)，以保證主巷道內(nèi)空氣質(zhì)量，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)控制和檢查。

3.4.4 洞庫(kù)罐通風(fēng)換氣和焊接煙塵的排放，采用2臺(tái)3kw軸流風(fēng)機(jī)外排，其中一臺(tái)安裝在油罐頂上的通風(fēng)透光孔上，抽油罐內(nèi)的煙塵；一臺(tái)裝在罐室，排出罐室內(nèi)煙塵。設(shè)一臺(tái)3kw鼓風(fēng)機(jī)安裝在罐室入口，向內(nèi)補(bǔ)充空氣。

3.4.5 罐室內(nèi)軸流風(fēng)機(jī)配拉鏈?zhǔn)椒纪L(fēng)軟管，引出罐室口20m，風(fēng)管懸掛在主巷道頂部，風(fēng)管出口與射流風(fēng)機(jī)通風(fēng)方向一致，以減少和降低罐室補(bǔ)風(fēng)空氣污染程度。

3.4.6 洞內(nèi)影響空氣質(zhì)量的主要污染源是巷道內(nèi)車(chē)輛尾氣、掘進(jìn)爆破粉塵、焊接產(chǎn)生的焊煙。其中以焊煙為最大污染源，如采用電弧焊接，按工期要求，幾十臺(tái)焊機(jī)工作，所產(chǎn)生的焊煙根本無(wú)法施工。故選擇焊煙少、工效快的半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊接工藝。

3.4.7 罐室內(nèi)油罐焊接。除定位焊采用手工電弧焊外，其余焊接全部采用CO2氣體保護(hù)焊。

3.4.8 油罐制作安裝順序，根據(jù)主巷道罐室布置，從出風(fēng)口向進(jìn)風(fēng)口依次制作安裝，以保讓煙塵順風(fēng)排出，減少巷道內(nèi)空氣質(zhì)量重復(fù)污染。

3.4.9 油罐焊接要均衡，每臺(tái)罐安排6臺(tái)CO2氣體保護(hù)焊機(jī)，2臺(tái)手工電弧焊機(jī)（定位焊用），每天焊接工作量，以白天一個(gè)班完成一圈壁板組對(duì)焊接量為原則。晚上時(shí)間做無(wú)損檢測(cè)工作，以保證第二天能繼續(xù)圍板提升。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在洞庫(kù)油罐施工的特殊作業(yè)環(huán)境和條件下，合理制定施工工藝方法和采用專(zhuān)用施工設(shè)備，實(shí)行了洞庫(kù)油罐流水作業(yè)與平行作業(yè)并舉，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工效，創(chuàng)造了較好的施工作業(yè)環(huán)境，有效地保證了工程施工安全、工程質(zhì)量和工程進(jìn)度。受到建設(shè)單位提供的電源容量限制，不能采取電動(dòng)機(jī)械提升方法，否則施工將更為方便、輕松。另外因?yàn)楣て诎才?，油罐安裝正趕上夏秋季節(jié)，洞內(nèi)結(jié)露，給焊接帶來(lái)困難，應(yīng)盡可能選擇春冬季節(jié)在洞庫(kù)制作安裝油罐?？偟膩?lái)說(shuō)，該庫(kù)油罐施工的成功，為同類(lèi)油庫(kù)的建設(shè)安裝提供了良好的借鑒作用和參考價(jià)值。

1立式金屬油罐設(shè)計(jì)規(guī)范.GB50314—2003.

2立式金屬油罐施工驗(yàn)收規(guī)范.GB50128—2005.

3后方油料倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范.GJB5758—2006.（總后勤部）.

4洞庫(kù)工程施工驗(yàn)收規(guī)定.2007.10.30.（總裝研究總院）.

TE8

B

1672-9323（2011）02-0069-04

2011-01-09）