沙特项目123m高空火炬钢结构框架安装工艺探讨

■ 王 锋 中国石化集团南京工程公司设备工程分公司 江苏南京 210000

沙特项目123m高空火炬钢结构框架安装工艺探讨

■ 王 锋 中国石化集团南京工程公司设备工程分公司 江苏南京 210000

随着施工企业国际化的不断深入，要想在国际化的舞台上站稳脚跟，就要拥有自已独特的优势技术，并不断的开创新的施工工艺。文章以沙特阿拉伯王国卡扬火炬工程为例，对123m超高空火炬钢结构框架安装，采用升降车、吊篮和脚手架配合使用的这一新的施工工艺进行一番探讨。

高空火炬 火炬钢结构框架 框架安装

1 基本情况介绍

此套火炬由地火炬和高空火炬组成，其中高空火炬钢结构框架高123m，侧面有七套火炬系统，5套安装，2套预留，在国内目前没有如此大型的火炬钢结构框架。高空火炬系统由美国的CALLIDUS公司设计，火炬塔架底部占地30×30m，高度123m，共分14层。北侧面垂直，71.6m以下，东、西、南三面往内倾斜；在71.6m处，东西、南北跨距缩减为23.8×12m；从71.6m至顶部为立方体结构。塔架北面外侧安装14根导轨，用于提升和固定七条高空火炬系统。整个火炬塔架以钢管为支撑主体，连接形式以法兰和连接板为主，采用螺栓连接。

2 施工特点与难点

钢结构塔架高度高、体积大，节点连接复杂，横梁跨距大、支撑少，梁的弹性变形量大，不利于组对。高空作业多，吊装受天气影响大。同样形式的火炬系统分别于2006年和2008年在中国新疆独山子和泰国各建一套，新疆的火炬有三条火炬线，泰国的有两条火炬线，但是大跨距的七条火炬线还是没有先例的。而且在钢结构塔架的中心增加了1个立柱，增加了吊装和安装难度。

3 施工工艺介绍

(1)采用750t吊车作为主吊吊车；

(2)以37m标高为节点，标高37m以下的钢结构直接在基础上进行单件施工，其中25m标高以下采用升降机施工，25m到37m之间采用吊篮直接安装，37m以上火炬塔架分成了七个吊装段进行组装见表1；

(3)采用脚手架和吊篮配合施工，在对口处搭设组对平台，中心柱的位置直接采用吊篮施工，人员用吊篮运送到对口的位置组对，施工完成后由吊篮接至地面；

表1 塔架分段尺寸及重量

(4)采用工字型组合式平衡梁进行吊装。

4 主要安装施工过程

4.1 基础验收

严格按图纸检查基础的几何尺寸；

4.2 材料验收

逐件核对安装部件的尺寸，并进行分类摆放、编号；

4.3 地基处理

确定升降机及吊车的站位，并对地基进行处理。站升降机处地基一般垫100mm的粘土并夯实或在平整的地面上垫木板，750t吊车站位和行走处需垫路基箱，其他履带吊行走路线的转弯处需要垫钢板。

4.4 吊篮制作

吊篮除了强度要满足要求外还要注意细节，吊篮的整个外表面不能有突出的部件，所有的拐点都要打磨光滑。吊篮的底部要有一定的重量，使吊篮的中心要尽量的偏下。吊篮焊接必须使用合格的焊工，主要节点和吊耳焊道要进行着色检查。吊篮制作完成后要委托第三方进行检测，检查吊篮的施工质量并确认吊篮的额定吊重。

4.5 吊耳制作

根据吊装需要的不同规格，按照对口法兰顶部的尺寸制作法兰式吊装吊耳，吊耳焊接选用合格的焊工，保证焊道全焊透，在焊道的根部和表面进行着色检查，保证焊接质量。

4.6 组对脚手架的搭设

预制时在立柱接头的位置搭设组对脚手架，脚手架要有足够的工作面，采用升降车进行搭设。脚手架必须牢固，栏杆不能有特别突出的部位，栏杆的立柱和栏杆不能超过钢结构立柱的顶面。防止吊装过程中或回钩时吊物碰到脚手架。外侧护栏需要搭出一个可活动的安全门。这样可以在吊篮靠近平台时，用吊篮的门与平台安全门相对。将吊篮与平台绑在一起，打开门即可方便人员来往，保证高空作业人员安全。

4.7 平衡梁的组合

根据框架的重量和宽度选择两根合适的平衡梁，四个吊点设在框架的立柱上，保证立柱只受垂直方向的力，减少吊装变形，两根平衡梁的上部用一根大的平衡梁连接，这样的三根平衡梁组成的工字型平衡梁组合解决了框架不稳定、吊装变形大的问题

4.8 框架预制

框架预制采用升降机进行单件安装，先施工立柱，然后使用封绳固定，再逐次安装主要横梁、次梁和斜撑等，预制时不能强力组对，更不能进行修改。为减少施工误差，减少高空作业，保证吊装时能一次成功，严格按图纸尺寸制作5套预制成框胎具，将第四吊和第五吊一起预制组成一个预制段，将第六吊和第七吊一起预制组成一个预制段。

4.9 吊装及组对

25m以下采用升降机进行安装，升降机可使用一台：横梁固定一头，然后再安装另一头，如果场地允许也可以用两台升降机施工，可以提高吊车的利用率和劳动效率。25m至37m采用吊篮直接安装，37m以上火炬塔架分成了七个吊装段进行组装。由于框架体积大且重，框架的四根立柱又都不是完全垂直的，预制完成后的立柱倾斜角度是否满足需要还不敢保证，为此需对第二吊进行试吊，即在第一吊装段吊装之前先将第二段吊到第一段上进行预组装。试吊的目的有两个，其一是确认吊装方案的可行性，吊装就位的难度到底有多大；其二是确认预制段的各种尺寸是否满足安装要求，保证高空安装作业的顺利进行。

(1)用一台倒链固定对口立柱的立面斜撑，防止吊装过程中斜撑摆动导致节点板变形，同时在对口时可以用调整斜撑的位置。

(2)在上下两层横梁之间设置一个倒链，向上提升下层横梁。并能够在对口时有效地防止由于下部横梁的自重所引起的立柱下口跨距变大。

起吊前在各个立柱之间设置倒链和钢丝绳拉索，用来调整因吊装过程中诸多不确定因素带来的跨距或者对角线变大的问题。吊装时设置了六个吊点，其中四个直接设置在四根主要的立柱上，另两个设置在框架中部偏向较重的一侧，中间的两个吊点使用两个10t的倒链直接连接在主吊车的吊钩上，作用是调整偏重框架的平衡，保证框架的平面是水平的，便于中心立柱的组对。吊装时中心立柱会因自重而提前相碰，中心的倒链先将立柱略往上提，保证了框架的四根主立柱能顺利就位。吊装时采用组合式平衡梁，使框架不受向心力的作用，减少了吊装变形量。吊装时钢结构框架上设置两根溜绳，控制起吊后框架的摆动幅度，当框架提升到合适的高度后，主吊车回转臂杆，当框架处在已完成的结构正上方时回钩，使吊装段平稳的与原结构组对。安装时，框架四个主要立柱接口处需用吊篮将作业人员送至脚手架平台进行组对，中心立柱组对由作业人员在吊篮内直接进行。

4.10 构件安装

由于塔架的主要作用是支撑北侧的导轨以及导轨中的火炬，因此塔架安装和找正的重点是北侧的垂直面。只要确保北面南北方向垂直，以及北侧两根立柱东西方向有同样的倾斜角度即可使得框架垂直度达到规范要求。构件安装的基本原则是：先安装立面，再安装平面；从北向南依次安装。北侧的构件在安装时都是处于自由状态，将预制和基础的误差集中到南侧，即使出现个别构件装不上的情况，现场修改后也不会影响到北侧垂直面的尺寸。每装一层都需要进行找正，测量立柱顶部法兰跨距，对角线和水平标高。只有测量合格后方可进行下一层的安装。

4.11 螺栓紧固

螺栓全部穿入螺栓孔以后，首先要对螺栓预紧。预紧以后在连接板、螺栓头和螺母上画一条直线，同一个节点上所有的螺栓划线必须朝一个方向整齐排列，然后根据表2的数据，用一支扳手转动螺母，达到要求的转到圈数。

表2

5 安全管理

高空火炬钢结构的安装高空作业多，安装难度大，采用升降机和吊篮的安装方式，存在的安全风险高，为此安全管理必须严格到位。对施工每一过程进行安全风险评估，做好安全防护措施，升降机、吊篮、脚手架等使用前要严格检查，做好安全交底和技术交底工作，施工过程中安全管理人员全程监控，高空作业人员一定要健康状况良好，吊装过程禁止无关人员进入作业区域。

6 需要进一步探讨的问题

(1)本火炬塔架吊装采用的是750t履带吊，受吊装能力的限制分段多，吊车工况更换多，增加了工作量和高空作业，加大了施工难度，建议采用1250t吊车吊装，可以根据吊车的性能增加预制量，减少高空作业，提高劳动效率。

(2)大型的火炬塔架安装也可以采用内部搭设脚手架的方法施工，采用完全脚手架配合的方式施工。

(3)在国际施工方法中也有采用人骑单梁进行施工的方式，但是风险太大，不建议采用。

7 总结

超高钢结构框架施工前一定要做好施工策划，编制切实可行的施工方案，选择合理的施工机具。施工过程中要严格按照方案进行，严格控制检查，确保每一施工步骤的质量，确保施工顺利进行。

1 钢结构安装规范.B02-S02第二版.2004年6月.SABIC规范.

2 设备和结构基础灌浆.B51-S03第0版1997年6月9日.SABIC规范.

3 制造厂商的文件和安装说明.美国CALLIDUS公司.质量保证和质量控制文件.沙特卡扬工程招标文件附件E.

TE96

B

1672-9323（2010）06-0052-03

2010-09-20）