受限空間下大型石化設(shè)備吊裝技術(shù)

盧厚青

南京金陵石化建筑安裝工程有限公司 江蘇南京 210033

1 工程概況

現(xiàn)場進(jìn)料換熱器框架（標(biāo)高為EL+21.8m）位于新進(jìn)料換熱器框架（標(biāo)高為EL+41.8m）北側(cè)，新進(jìn)料換熱器框架西側(cè)為“丁”字路口空地，而西側(cè)距離進(jìn)料換熱器框架16m 位置有D315、T204 等設(shè)備。該空間內(nèi)吊車可以進(jìn)入，但無旋轉(zhuǎn)空間（后配重會碰撞D315 和T204 等設(shè)備），所以吊車無法在進(jìn)料換熱器正西側(cè)空地站車進(jìn)行吊裝施工。而且該區(qū)域周邊有操作室、管廊，地下有窨井蓋、排污溝等物體，環(huán)境較為復(fù)雜。因此，需要吊車站位到新進(jìn)料換熱器框架西側(cè)“丁”字路口空地，臂桿翻越新進(jìn)料換熱器框架進(jìn)行吊裝作業(yè)。綜合以上現(xiàn)場情況，再考慮臂桿的扛桿情況，將本方案吊車選定為750t 履帶吊（SCC7500），H 工況，工作半徑為16m，主臂長度為72m，足以跨過新進(jìn)料換熱器框架（標(biāo)高42m）。由于西側(cè)距離新進(jìn)料換熱器框架54m 有一過路儀表橋架，導(dǎo)致750t 履帶吊的72m 臂桿無法在地面上組裝，因此決定采用空中組對的方式完成吊裝組裝。圖1 為新舊進(jìn)料換熱器框架的立面圖和現(xiàn)場平面圖。

圖1 新舊進(jìn)料換熱器框架的立面圖和現(xiàn)場平面圖

2 吊裝流程及相關(guān)參數(shù)

規(guī)劃的吊裝流程為：裝置停工→辦理相關(guān)作業(yè)票據(jù)→進(jìn)行地基處理→拆除舊進(jìn)料換熱器外側(cè)保溫→拆除舊進(jìn)料換熱器裙座混凝土→750t 履帶現(xiàn)場組車→現(xiàn)場站250t、130t 汽車吊配合空中組車→拆除新進(jìn)料換熱器框架頂立柱和橫梁→500t 汽車吊車站車→750t 履帶吊拆除舊進(jìn)料換熱器→平板車將舊進(jìn)料換熱器運(yùn)到指定位置→新進(jìn)料換熱器二次倒運(yùn)到吊裝位置→750t履帶吊將新進(jìn)料換熱器吊裝就位→把緊裙座地腳螺栓并進(jìn)行焊接固定→750t 履帶吊收車。

表1—表3 為新舊進(jìn)料換熱器的相關(guān)參數(shù)，圖2 和圖3 分別為新舊進(jìn)料換熱器的主吊和溜尾吊重分配圖。

表3 新進(jìn)料換熱器E201 吊裝參數(shù)表

圖2 舊進(jìn)料換熱器主吊和溜尾吊重分配圖

圖3 新進(jìn)料換熱器主吊和溜尾吊重分配圖

表1 新舊進(jìn)料換熱器的設(shè)備參數(shù)

表2 舊進(jìn)料換熱器E201 吊裝參數(shù)表

3 吊裝工藝方法

舊E201、新E201 均采用單主機(jī)抬吊遞送法進(jìn)行吊裝，主吊車為SCC7500 型750t 履帶吊，溜尾吊車采用LTM- 1500t 汽車吊。設(shè)備主吊耳均為管軸式吊耳，溜尾吊耳為板式吊耳，采用卸扣與鋼絲繩連接。

3.1 舊E201 吊裝工序

將鋼絲繩（型號為Φ80- 6×61+IWR- 1870MPa）用運(yùn)輸車運(yùn)至現(xiàn)場，將鋼絲繩卸車后，掛到750t 履帶吊鉤頭上，鋼絲繩另一端掛到舊E201 管式吊耳上，此時(shí)吊裝半徑為16m；用氣割割除裙座地腳螺栓與裙座環(huán)板連接焊縫，抽出裙座螺栓；750t 履帶吊先進(jìn)行試吊，然后正式起吊，用750t 履帶吊將舊E201 慢慢吊起，穿過框架平臺，將其吊出板換框架；750t 履帶吊向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)59.6°，慢慢向西南側(cè)移動車體9m，然后繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)104°，將舊E201 吊到西側(cè)地面；500t 吊車在750t 履帶吊西側(cè)站車，其主臂伸長為31.7m，最大工作半徑為12m，配重為105t，額定吊重為107t；750t履帶吊和500t 吊車配合將舊E201 放至平板車鞍座上，然后用運(yùn)輸車將舊E201 運(yùn)走。

3.2 新E201 吊裝工序

用平板車將新E201 運(yùn)輸至指定位置，750t 履帶吊配合將新進(jìn)料換熱器卸車完成后，平板車撤場；500t 吊車在新進(jìn)料換熱器北側(cè)附近站車，其主臂伸長為31.7m，最大工作半徑為12m，配重為105t，額定吊重為107t；750t 履帶吊作為主吊，500t 吊車作為溜尾吊車，將新進(jìn)料換熱器E201 由水平狀態(tài)轉(zhuǎn)化為豎直狀態(tài)，500t 吊車收車；再用液壓扳手將溜尾吊蓋螺栓和溜尾吊蓋拆除；采用750t 履帶吊將新進(jìn)料換熱器E201慢慢吊起，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)104°，臂桿到正北方向，然后慢慢向東北方向移動9m，吊裝半徑為16m，停止移動；750t 履帶吊繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)59.6°到安裝框架上方，慢慢將E201 放到安裝位置；由施工人員將E201 調(diào)整方位安裝（由于0°建北，調(diào)整E201 反應(yīng)產(chǎn)物出入口朝向西位置），把緊裙座連接16 顆螺栓，再由焊工按照施工圖要求焊接螺栓與裙座環(huán)板周邊角焊縫，角焊縫高度為5mm。

3.3 吊耳選型

舊進(jìn)料換熱器吊耳利用原有吊裝吊耳，主吊吊耳為管式吊耳，溜尾吊耳為焊接在器壁上的板式吊耳。在吊裝施工前，對主吊管式吊耳和溜尾板式吊耳焊接焊縫進(jìn)行100%UT 檢測+100%滲透檢測。吊耳規(guī)格形狀和尺寸見圖4。

圖4 舊進(jìn)料換熱器E201 的吊耳規(guī)格形狀及尺寸

新進(jìn)料換熱器吊裝主吊吊耳和溜尾吊耳選用吊裝吊蓋形式，由新進(jìn)料換熱器生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)、校核、出圖、制造，具體形狀及尺寸見圖5。主吊吊蓋與設(shè)備管口b法蘭進(jìn)行裝配，溜尾吊蓋與設(shè)備管口d 設(shè)備頭法蘭裝配，吊蓋裝配時(shí)需襯墊橡膠或者石棉板對法蘭密封面進(jìn)行保護(hù)。

圖5 新進(jìn)料換熱器E201 的主吊吊蓋和溜尾吊蓋

3.4 鋼絲繩及卸扣的選擇

鋼絲繩效率系數(shù)計(jì)算見式（1）—（3）。

3.4.1 舊進(jìn)料換熱器

舊進(jìn)料換熱器E201 吊裝利用設(shè)備管式吊耳，舊E201 重量（Q）為148.3t；鋼絲繩選用GB/ T8918- 2006中型號Φ80- 6×61+IWR- 1870MPa，鋼絲繩最小破斷力（P破）為4216kN。

吊裝鋼絲繩（四股）校核結(jié)果如下：

安全系數(shù)大于6，表明用該鋼絲繩吊裝設(shè)備安全。

3.4.2 新進(jìn)料換熱器

新進(jìn)料換熱器吊裝利用常規(guī)吊蓋，新E201 重量（Q）為154.5t；鋼絲繩選用GB/ T8918- 2006 中型號Φ80- 6×61+IWR- 1870MPa，鋼絲繩最小破斷力（P破）為=4216kN。吊裝鋼絲繩（四股）校核如下：

安全系數(shù)大于6，表明采用該鋼絲繩吊裝設(shè)備安全。

3.4.3 溜尾吊

溜尾吊重量為82.3t，并用1 個(gè)卸扣進(jìn)行溜尾施工，溜尾吊耳孔徑為96mm。綜合考慮，選用卸扣T- BX110- 3 作為本次溜尾吊裝卸扣，其承受載荷為110t，銷軸直徑為85mm。

4 地耐力及地基處理

4.1 吊裝時(shí)履帶吊對地壓強(qiáng)計(jì)算

鋼板鋪設(shè)如圖6 所示，共采用6000mm×2200mm×250mm 走道板10 塊。

圖6 750t 履帶式起重機(jī)鋼板鋪設(shè)圖

750t 履帶式起重機(jī)總重量為610t，中央配重為100t，后配重為240t，設(shè)備重量最大為154.5t；鋼板重量：10×8=80t；取綜合系數(shù)1.5；得到走道板對地壓力P＝（610+100+240+154.5+80）×1.5÷（6×2.2×10）＝13.46t/ m2。

4.2 地下設(shè)施保護(hù)方法

4.2.1 閥門井保護(hù)方法

對于閥門井，可用沙袋進(jìn)行填充。待工程結(jié)束后，將沙袋重新取出即可。

4.2.2 地下管線保護(hù)方法

對于淺層地下管線，可在管線下方及兩側(cè)澆筑混凝土保護(hù)層，隔層內(nèi)用細(xì)沙填充。管線兩側(cè)混凝土上鋪設(shè)鋼筋混凝土蓋板，蓋板上堆放兩層沙袋作為緩沖層，混凝土墻及沙袋外側(cè)填充毛石換填層。

4.2.3 地下電纜保護(hù)方法

地基處理開挖前要明確處理區(qū)域內(nèi)有無地下電纜，若區(qū)域內(nèi)有電纜，必須清除電纜位置及標(biāo)高，在明確具體位置后才能開挖地基，且開挖時(shí)必須有專職人員指揮。為了有效保護(hù)地下電纜，電纜所在區(qū)域內(nèi)的地基開挖一般采取機(jī)械開挖和人工開挖相結(jié)合的方法。即在機(jī)械開挖至地下電纜標(biāo)高以上300～400mm 距離時(shí)停止機(jī)械開挖，采取人工開挖，土建施工人員使用鐵鏟、鐵鍬等工具小心將電纜線徑向四周填土清除，然后進(jìn)行下一步施工?；踊靥顣r(shí)，電纜的保護(hù)方法是在電纜線徑向四周回填500mm 厚的沙，然后在沙層上面鋪300～400mm 厚的毛石，并將毛石大面朝下平整，頂部200mm 回填碎石及碎石粉混合物并壓實(shí)。

4.2.4 消防線、消防炮保護(hù)方法

消防線位于地下部分，按照地下管線保護(hù)方法進(jìn)行保護(hù)。對于突出地面的消防線、消防炮，先將可拆除部件拆除，再將管線在路面標(biāo)高- 200mm 左右截?cái)啵車畛渖匙?，然后按照要求進(jìn)行地基處理。

4.3 地基承載力檢測方法

依據(jù)SH/ T3515- 2017《石油化工大型設(shè)備吊裝工程施工技術(shù)規(guī)程》，采用壓重法進(jìn)行處理后地基地耐力的檢測。根據(jù)起重機(jī)械對地壓強(qiáng)的要求，計(jì)算每個(gè)測試點(diǎn)需要壓重塊的數(shù)量。壓重塊通過底排將壓力傳導(dǎo)于地基。放置壓重塊后的底排對地壓強(qiáng)應(yīng)按式（4）計(jì)算（底排重量忽略不計(jì)）。

式中：S——底排接地面積，m2；

G——每塊壓重質(zhì)量，t；

f——底排對地壓強(qiáng)，t/ m2；

fc——起重機(jī)路基箱對地壓強(qiáng)；

n——每個(gè)測試點(diǎn)需要壓重塊的數(shù)量。選擇起重機(jī)吊裝作業(yè)時(shí)對地壓強(qiáng)最大的位置，疊放壓重塊，確定一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，均布找出壓重塊上的4 個(gè)位置作為測量點(diǎn)，并做好標(biāo)記；壓重塊應(yīng)靜置24h，測量記錄壓重塊4 個(gè)位置的沉降量，如4 個(gè)點(diǎn)最大沉降量不大于50mm，則證明處理的地基合格。

本次吊裝做地耐力檢測時(shí)，采用3 塊10t 配重塊，壓在面積為1m2的底排，取fc=13.46t/ m2。根據(jù)式（4），得式（5）。

可見，滿足公示要求，因此地耐力檢測符合相關(guān)規(guī)定。

5 750t 履帶吊空中組對

750t 吊車組裝流程：主機(jī)卸車→組裝履帶→卷揚(yáng)、門架安裝→組裝車體配重、超起桿安裝→主臂安裝至42m→剩余30m 主臂地面整體組對→利用超起拉板與42m 主臂處的拉板連接→利用超起桿漲桿將主臂調(diào)整至合適的位置→260t、130t 抬吊30m 主臂→適當(dāng)調(diào)整主臂角度→利用登高車運(yùn)輸組裝人員完成空中組對→穿繞鉤頭、信號線安裝→負(fù)載實(shí)驗(yàn)。

經(jīng)查閱SCC7500 資料，剩余的30m 主臂由兩節(jié)12m 和一節(jié)6m 組成，分別重12t 和6t。載荷分布如圖7 所示。

圖7 剩余30m 主臂載荷分布圖

根據(jù)力矩平衡原理式（6）—式（7）：

可得，F(xiàn)1=12.73t，F(xiàn)2=17.27t。

因此，在260t、130t 吊車進(jìn)行抬吊時(shí)，可滿足雙機(jī)抬吊不得超過80%的條件。260t 吊車使用47.5t 配重，主臂46.7m、工作半徑18m 時(shí)，額定起重量24.4t 可滿足吊裝條件；130t 吊車使用10t 配重，主臂36.9m、工作半徑16m 時(shí)，額定起重量19.8t 完全滿足抬吊條件。

6 結(jié)束語

石化公司在狹小空間進(jìn)行吊裝作業(yè)時(shí)，大噸位履帶吊可發(fā)揮起重量大、節(jié)約作業(yè)時(shí)間的優(yōu)勢，但是對于履帶吊的安裝、拆卸，吊裝工藝的選擇、吊裝過程的控制提出了更高的要求。在環(huán)境受限時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整以往的施工經(jīng)驗(yàn)，在做好各項(xiàng)保障措施的條件下，對傳統(tǒng)施工方法進(jìn)行總結(jié)、創(chuàng)新，才能保證在受限空間下安全高效地完成吊裝作業(yè)。