山地大型塔架式放空火炬施工技術(shù)

摘要：塔架式放空火炬是氣田開發(fā)建設(shè)中保障站場和裝置安全的重要設(shè)施，隨著我國西部山區(qū)大型氣田的不斷發(fā)現(xiàn)和開發(fā)建設(shè)，山地施工塔架式放空火炬安裝工藝技術(shù)成為亟待解決的重要課題。文章以“普光氣田P102、P106集氣站放空火炬”施工為例，介紹山地施工塔架式放空火炬安裝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：山地施工；放空火炬；塔架式；氣田開發(fā)

中圖分類號：TE682 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0084-02

“普光氣田”的開發(fā)地處川東北的重山峻嶺中，勝利石油化工建設(shè)有限責(zé)任公司施工的P106、P102集氣站放空火炬，建設(shè)場地位處于半山腰地段，火炬塔架高71m，火炬頭頂標(biāo)高75.3m，根開10m，標(biāo)高71m處設(shè)置外平臺，25m處設(shè)置內(nèi)平臺；塔架內(nèi)主火炬筒體直徑DN300mm，火炬筒體上端與火炬頭采用法蘭方式相接。設(shè)計基本風(fēng)壓為350N/m2；地震烈度為6°。施工區(qū)域內(nèi)植被灌木茂盛，山坡坡度約為25°～30°。由于作業(yè)場地狹窄，大型吊裝施工機具施展不開，不能采用傳統(tǒng)安裝工藝，為解決這一施工難題，在廣泛調(diào)研和充分論證的基礎(chǔ)上，確定采用合理分段、正裝與倒裝交替進行的安裝施工工藝。

1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→0～9m塔架組裝→第一段火炬筒組對h-10m（倒裝）→9～20m塔架組裝→第二段帶火炬頭火炬筒組對h-2×10m（倒裝）→20～30m塔架組裝→第三段火炬筒組對h-3×10m（倒裝）→30～40m塔架組裝→第四段火炬筒組對h-4×10m（倒裝）……頂段（H-10m）塔架組裝→底部筒體組對→施工機具拆除、現(xiàn)場清掃。

注：塔架高度——H，塔架分段長度——10m?；鹁嫱哺叨取猦，火炬筒分段長度——10m。

2 操作要點

2.1 塔架安裝

2.1.1 塔架安裝施工工藝流程圖：施工準(zhǔn)備→組立塔腿→豎立抱桿→提升抱桿→吊裝塔架組件→組件安裝→拆除工具→清理現(xiàn)場。

2.1.2 塔架的吊裝：塔架吊裝采用內(nèi)懸浮式抱桿進行吊裝。內(nèi)拉線懸浮抱桿由朝天滑車、朝地滑車及抱桿構(gòu)成。在抱桿兩端設(shè)有連接拉線系統(tǒng)和承托系統(tǒng)用抱桿帽及抱桿底座，抱桿選用薄壁鋼管Φ159×12m，插入式接頭組合。抱桿露出已組塔段的長度及插入已組塔段的長度保持7∶3。為了方便構(gòu)件安裝就位，抱桿可以稍向吊起的構(gòu)件側(cè)傾斜，其傾角不大于10°。

2.1.3 抱桿的承托系統(tǒng)：抱桿的承托系統(tǒng)由承托鋼絲繩、平衡滑車和雙鉤等組成。承托繩由兩條鋼絲繩穿過各自的平衡滑車，其端部直接纏繞在已組塔段的節(jié)點上，通過專用夾具固定于塔架主要組件上，起吊繩選用Φ12.5規(guī)格的鋼絲繩。牽引設(shè)備選用30kN機動絞車，用地錨固定。絞車距塔位的距離不小于1.2倍塔高，絞車操作手能觀測到起吊構(gòu)件。

2.1.4 豎立抱桿：豎立抱桿過程中先將塔架塔腿組立好，以便固定抱桿進行塔架組件吊裝作業(yè)。豎立抱桿之前，將各段抱桿按順序組合進行調(diào)整，使其成為一個整體，將接頭螺栓擰緊；當(dāng)抱桿立至80°角時停止?fàn)恳谒壬戏绞站o抱桿前方拉線達(dá)到抱桿立正的目的，同時將抱桿拉線固定于塔腿主組件上。

2.1.5 抱桿提升系統(tǒng)：抱桿提升系統(tǒng)主要包括抱桿、拉線、起吊滑車、牽引繩、朝地滑車、機動絞車、地滑車等，提升抱桿的鋼絲繩一端固定在已組裝塔段上端主組件接點處，通過朝地滑車和起吊滑車導(dǎo)引至地滑車和機動絞車。為保證吊裝過程的安全，采用單件吊裝。

2.2 抱桿承托系統(tǒng)及塔架主構(gòu)件受力分析計算

抱桿所受的軸向力及抱桿自重，經(jīng)由抱桿底座傳遞給承托系統(tǒng)作用到塔架主構(gòu)件上進行受力分析。

S1——抱桿的起吊構(gòu)件側(cè)承托繩的合力，kN；S2——抱桿的起吊構(gòu)件對側(cè)承托繩的合力，kN；G0——抱桿自身重力，kN；m——承拖繩合力線與鉛垂線間的夾角；n——抱桿與鉛垂線間的夾角。

S1=[（N+G0）sin（m+n）]/sin2m；

S2=[（N+G0）sin（m-n）]/sin2m。

比較兩式可以看出，S1大于S2，即抱桿的起吊構(gòu)件側(cè)的承托繩比抱桿另一側(cè)承托繩受力大，故取S1作為承托繩的選擇依據(jù)。塔架主構(gòu)件所受的最大軸向壓力F1=S1cosw，最大垂直拉力F2=S1sinw。

2.3 火炬筒體安裝及機具

火炬筒體提升過程中利用塔架節(jié)點三角平面作為承力平臺，平臺上安裝的倒鏈以更替的方式進行筒體吊裝，由于倒鏈升程有限，當(dāng)下層承力平臺上的倒鏈升程接近臨界點時，由上層承力平臺上的倒鏈將火炬筒體固定，松開下層平臺倒鏈，移至更高層承力平臺上固定提升位置，然后兩平臺倒鏈同時提升。隨著筒體組裝高度不斷增加，承力平臺不斷增多，火炬筒體的吊裝點增加。當(dāng)有多處承力平臺上安裝的倒鏈同時提升筒體需更替倒鏈時，一次只更換其中的一組，其他承力平臺上的倒鏈保持受力狀態(tài)。

火炬筒體加火炬頭吊裝時重量較大，每處承載平臺上的吊裝點需采用多個，以增加起吊過程的安全性。起吊工具為3T倒鏈，倒鏈與火炬筒體的連接采用吊帶索扣。

2.4 塔架及火炬的找正

塔架組對過程的找正采用全站儀找正，每組對一段塔架，用水準(zhǔn)儀沿垂直方向找正，每一段塔架的斜桿“十”字交叉點，在垂直線上，兩個方向都達(dá)到要求為塔架組對合格。采用細(xì)鋼絲繩在兩個互為90°的方向進行筒體直線度的測量，滿足要求后對筒體進行焊接。

3 質(zhì)量控制

施工前制定詳細(xì)的質(zhì)量控制計劃和質(zhì)量保證措施，根據(jù)塔架式放空火炬的施工特點，確定停檢點和質(zhì)量控

制點。

對參加施工的管理人員及操作人員進行施工前的質(zhì)量培訓(xùn)工作，做到人人對施工規(guī)范心中有數(shù)。

所有用于鋼結(jié)構(gòu)制作的鋼材的品種、型號、規(guī)格和性能必須符合設(shè)計要求或規(guī)范規(guī)定，嚴(yán)格按照進貨檢驗程序進行控制。

預(yù)制件嚴(yán)格控制以下項目：連接同一構(gòu)件的任意兩組安裝孔距離、節(jié)點間平直度、柱身扭曲、柱截面幾何尺寸、桿件節(jié)點與桿件幾何中心交匯點。

安裝過程中嚴(yán)格控制以下項目：軸線偏移、斷面尺寸、傾斜度。

火炬筒體焊接前，按有關(guān)規(guī)定進行焊接工藝評定，并依據(jù)評定合格的焊接工藝編制焊接作業(yè)指導(dǎo)書。

4 安全、環(huán)保（HSE）措施

HSE方針：安全第一、預(yù)防為主、全員參與、遵規(guī)守法、以人為本、保護健康、預(yù)防污染、保護環(huán)境、科學(xué)管理、持續(xù)發(fā)展。

HSE目標(biāo)：項目主要負(fù)責(zé)人、安全管理人員和特種作業(yè)人員全部持證上崗；事故負(fù)傷率小于2‰，杜絕重大安全事故；環(huán)境監(jiān)測率100%，污染物達(dá)標(biāo)排放；工程施工不破壞周邊自然環(huán)境，不影響周邊社區(qū)居民正常生活。

HSE控制措施：工程開工前，由該項目的HSE管理組織機構(gòu)對施工地理位置、自然環(huán)境、社會環(huán)境等特點進行全面調(diào)查，制定出符合本工程的HSE控制措施，嚴(yán)格進行項目工程的危險源辨識、風(fēng)險評價和控制措施，環(huán)境因素辨識、評價和預(yù)防污染措施。

安全措施：（1）根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定、條例，結(jié)合施工單位實際情況和工程的具體特點，組成專職安全員和班組兼職安全員以及工地安全用電負(fù)責(zé)人參加的安全生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，執(zhí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確各級人員的職責(zé)，抓好工程的安全生產(chǎn)；（2）施工現(xiàn)場按符合防火、防風(fēng)、防雷、防洪、防觸電等安全規(guī)定及安全施工要求進行布置，并完善布置各種安全標(biāo)識；（3）在以火炬為中心的10m半徑范圍內(nèi)架設(shè)安全網(wǎng)，在火炬的塔架臨邊處設(shè)置可靠的防護欄桿，并作醒目標(biāo)識。

5 結(jié)語

本工藝與傳統(tǒng)安裝工藝相比，占用施工場地小，不需要大型施工機具，吊裝作業(yè)安全簡單，安裝工期短，施工機具少，以“普光氣田P106集氣站放空火炬”施工為例，提前工期25天，節(jié)約成本21萬元。人工費和機械臺班費大幅下降，施工成本顯著降低，經(jīng)濟效益顯著。

本工藝豐富了塔架式放空火炬的安裝施工工藝，提高了安裝工程質(zhì)量，解決了塔架式放空火炬在山地施工特殊環(huán)境下的安裝技術(shù)難題，對今后施工此類工程具有指導(dǎo)和借鑒意義，具有明顯的社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 衛(wèi)建良，尹國梁，劉素，滕圣康.150m多筒體自提升塔架式火炬結(jié)構(gòu)與施工[J].石油工程建設(shè)，2006，（5）.

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作者簡介：尹潘（1977—），男，山東濱州人，勝利石油化工建設(shè)有限責(zé)任公司管道容器廠副廠長，工程師，研究方向：油氣儲運及工程管理。

（責(zé)任編輯：文 森）