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摘 要： 以20000m3鋼制內(nèi)浮頂大型儲(chǔ)油罐安裝工程為實(shí)例，詳細(xì)闡述了采用液壓提升倒裝法的施工原理、施工程序及施工步驟，與傳統(tǒng)的機(jī)械倒鏈提升法相比，提升速度、安全性、質(zhì)量、工期及費(fèi)用均取得了很好的效果。
摘要：以20000m3鋼制內(nèi)浮頂大型儲(chǔ)油罐安裝工程為實(shí)例，詳細(xì)闡述了采用液壓提升倒裝法的施工原理、施工程序及施工步驟，與傳統(tǒng)的機(jī)械倒鏈提升法相比，提升速度、安全性、質(zhì)量、工期及費(fèi)用均取得了很好的效果。
關(guān)鍵詞：大型儲(chǔ)油罐；液壓提升倒裝；施工方法；具體應(yīng)用
Abstract: As an example of the 20000m3 steel inner floating roof large oil storage tank installation engineering, this paper describes the construction method, construction procedure and steps of the hydraulic lifting, and compared with the traditional mechanical chain lifting method, lifting speed, safety, quality, schedule and cost all have the good results.
Key words: large oil storage tank; hydraulic lifting; construction method; specific application
中圖分類(lèi)號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)：2095-2104（2012）
1 工程概況
隨著我國(guó)石油化工工業(yè)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)大型儲(chǔ)罐的需求量不斷增加。在大型儲(chǔ)罐的施工中，以往采用的中心柱倒裝法、充氣頂升倒裝、水浮倒裝、正裝法、機(jī)械頂升倒裝法等施工技術(shù)中有些已經(jīng)不能滿足施工要求，尤其是施工場(chǎng)地狹小不便于進(jìn)行正裝法施工以及較高罐體的施工，一般均采用液壓提升倒裝法。
蘭州軍區(qū)68078工程，建設(shè)規(guī)模4×20000m3的鋼制內(nèi)浮頂儲(chǔ)油罐，儲(chǔ)存介質(zhì)為汽、柴油，罐底板外徑為38.16m，罐內(nèi)徑為38m，罐壁高度為19.8m，罐頂高度為24.48m，油罐單臺(tái)重量416.853t，總重1667.412t。油罐材質(zhì)為Q235B、16MnR，罐壁由厚度δ＝8mm-20mm的鋼板共10層壁板組成，罐頂為球形拱頂油罐。該工程因施工場(chǎng)地狹小和受作業(yè)環(huán)境影響，采用了液壓提升倒裝法施工。
2 液壓提升倒裝法的特點(diǎn)
2.1 倒裝提升施工，改高處作業(yè)為地面作業(yè)，提高施工的安全性。
2.2 由過(guò)去的機(jī)械式倒鏈提升機(jī)構(gòu)改為液壓提升機(jī)構(gòu)，體積小，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
2.3 各點(diǎn)單獨(dú)操作改為中央集中控制，保證了被加工物體的施工質(zhì)量。
2.4 該運(yùn)動(dòng)部位的潤(rùn)滑為無(wú)潤(rùn)滑，使施工作業(yè)面干凈清潔。
2.5 改連續(xù)提升為步進(jìn)提升，提升高度（理論上）不受限制。
2.6 機(jī)械效率、體積重量、出力、安全等都較其它施工方法提高、同時(shí)減少了大量的搭設(shè)和拆除臨時(shí)支架工作，以及高空作業(yè)上上下下的麻煩，從而提高工作效率。
2.7 采用脹圈，罐壁環(huán)縫焊接變形小，罐壁圓度好，垂直度易于保證。
3 液壓提升機(jī)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)和工作原理
3.1 采用BY160型液壓提升機(jī)--由SQD-160-100S.F松卡式千斤頂、提升架和提升桿（Ф32圓鋼）組成，其主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖3.1。
3.2 本液壓站的技術(shù)參數(shù)及主要技術(shù)性能
油箱容積：400L 額定流量：60L/min
理論起重量：165KN 額定起重量：160KN
額定油壓：16MP 液壓行程：100±3mm
下滑量：≤5mm 自重：≤37kg(其中上下卡頭<8kg)
油咀規(guī)格：M16×1.5
底座安裝尺寸：在Ф142圓周上均布3個(gè)18的U孔
下卡頭安裝尺寸：在Ф120圓周上均布4-M20螺紋孔
外型尺寸：160×160×482（兩把手尺寸除外）
相配提升桿：Ф32圓鋼
送卡裝置：螺旋裝置
圖3.1 液壓千斤頂結(jié)構(gòu)圖
3.3 工作原理
使用時(shí)，提升桿插入千斤頂后，使上、下卡塊處于工作狀態(tài)，當(dāng)油泵供油時(shí)，壓力油從下油咀進(jìn)入缸體內(nèi)，由于上卡頭自動(dòng)鎖緊提升桿、此時(shí)下卡頭松開(kāi)，在油壓作用下，活塞上升將提升桿帶著負(fù)載向上提起，當(dāng)活塞升完一個(gè)行程后油泵停止供油，負(fù)載停止上升，完成提升過(guò)程。回油時(shí)，壓力油從上油咀進(jìn)入，此時(shí)下卡頭鎖緊提升桿靜止不動(dòng)，在油壓作用下，活塞回程，液壓油從下油咀排除。至此，完成一個(gè)提升過(guò)程。如此往復(fù)循環(huán)，千斤頂將提升桿帶著重物不斷提升。當(dāng)完成一個(gè)階段的提升工作后，停止供油，將上、下卡頭松開(kāi)，然后將提升桿放下或拔出。如此往復(fù)，直至全部工作結(jié)束。
4 施工要點(diǎn)
4.1 提升機(jī)構(gòu)數(shù)量的確定和布置
4.1.1 油罐液壓提升機(jī)構(gòu)數(shù)量可按下式確定：
n ≥K（P壁＋P頂＋P脹）/Q
式中：n ─ 提升機(jī)構(gòu)的數(shù)量
K-系統(tǒng)安全系數(shù)，考慮到因油缸同步問(wèn)題而產(chǎn)生的各吊點(diǎn)間受力不均及摩擦阻力等因素影響，取K = 1.3 P壁 - 罐壁總重量
P頂 - 罐頂重量
P張 - 脹圈重量
Q = 160kN （SQD-160-100SF千斤頂額定提升重量）
4.1.2 另外，考慮到罐體提升機(jī)構(gòu)的布置和脹圈的強(qiáng)度和剛度，提升機(jī)構(gòu)布置太開(kāi)，脹圈每點(diǎn)的承受力太大，脹圈容易變形，并且不安全。布置太密則浪費(fèi)。一般在強(qiáng)度校核合格后，提升機(jī)構(gòu)布置間距以4~5米為宜。
4.1.3 根據(jù)提升機(jī)構(gòu)數(shù)量計(jì)算公式計(jì)算的結(jié)果，以及罐體直徑及和提升機(jī)構(gòu)布置間距確定的提升機(jī)構(gòu)數(shù)量（n≥πD/S 其中：D-罐體直徑，S-提升機(jī)構(gòu)布置間距）相比較，n取兩者較大值并圓整為≥4的偶數(shù)，以便分組平衡控制。經(jīng)過(guò)計(jì)算，本工程施工中選用液壓提升機(jī)構(gòu)28套。
4.1.4 提升機(jī)架安裝時(shí)盡可能的靠近罐體的壁板，以改善提升機(jī)架的受力狀況。支架的穩(wěn)定性將影響到整個(gè)罐體提升施工過(guò)程的穩(wěn)定性。因此，支架在提升過(guò)程中，必須保證垂直平穩(wěn)、并有足夠的提升強(qiáng)度。支架安裝時(shí)用三根斜拉筋將與罐底板連接，并且每一個(gè)千斤頂彼此之間用角鋼連接，從而保證每一個(gè)支架有足夠的強(qiáng)度和系統(tǒng)的整體性。
4.2 脹圈的制作
脹圈是倒裝法施工中必不可少的措施，按罐壁內(nèi)徑分段進(jìn)行制作，并用小千斤頂將若干小段連接起來(lái)，脹緊后用筋板焊接在罐壁上用來(lái)固定脹圈，以免在提升時(shí)脹圈被蹦出。在此次提升中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題主要有以下兩點(diǎn)：
4.2.1 本工程脹圈采用兩根28#槽鋼合焊并用加強(qiáng)板在兩側(cè)焊接。
4.2.2 脹圈的兩接頭一定要壓制好并且要和罐壁壁板的弧度相同，以免提升時(shí)在脹圈接頭處將壁板拉直，保證不了罐的橢圓度。
5 液壓提升倒裝法施工
5.1 倒裝法原理
鋼制圓柱形儲(chǔ)罐主體由三部分組成：罐底、罐壁、罐頂。罐壁的高度主要由各節(jié)罐壁板形成。正裝法的程序是：罐底-各層壁板-罐頂。隨工程進(jìn)度，罐體越來(lái)越高，施工作業(yè)面也越來(lái)越高，危險(xiǎn)程度也越來(lái)越高。倒裝法的程序是：罐底-最上層壁板（即第一層壁板）-罐頂-提升-第二層壁板-提升-以下各層壁板與提升重復(fù)進(jìn)行。主體工程全部地面作業(yè)，不僅安全，工效高，而且節(jié)省大量機(jī)械的施工投入，腳手架等費(fèi)用，罐頂和最上層壁板的提升必須采用脹圈，脹圈按罐體內(nèi)徑分為若干段，每一段間用液壓千斤頂（脹頂螺栓）脹緊在罐壁上，并通過(guò)焊接筋板保證脹圈和罐體的傳力，提升機(jī)構(gòu)提升脹圈，將罐頂和罐體最上層壁板頂起。裝入第二層壁板，焊接完成以后，將脹圈移至第二層罐壁上。重復(fù)施工，直至罐壁全部施工完成。
5.2 液壓提升的施工原理、施工步驟及施工順序
5.2.1 將28套液壓千斤頂?shù)乳g距均勻的固定在2.5-3m的承重鋼架上，承重鋼架安裝在基礎(chǔ)預(yù)埋板上，每個(gè)液壓千斤頂中裝有3m長(zhǎng)的提升桿，通過(guò)液壓千斤頂?shù)耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)提升桿同步上升。提升桿底端裝有一個(gè)托鉤，鉤在脹圈下面帶動(dòng)脹圈與罐體同時(shí)上升。待液壓千斤頂回復(fù)油位時(shí)，千斤頂下面裝的下卡頭將爬桿鎖住，即完成一個(gè)行程，千斤頂不斷頂升和復(fù)位，使罐壁步進(jìn)式上升，直至達(dá)到需要高度。
5.2.2 油罐提升自上而下進(jìn)行，首先組裝最上一層壁板，檢查合格后，然后組裝罐頂子午網(wǎng)殼，待檢查合格后組裝脹圈和擋板及液壓系統(tǒng)，進(jìn)行試提升，待檢查合格后開(kāi)始圍第二層壁板，組裝結(jié)束后開(kāi)始正式頂升，將第一層壁板和第二層壁板組對(duì)焊腰縫，全部達(dá)到要求后開(kāi)始鋪罐頂十字蒙皮板并上圍欄。一切就緒后，開(kāi)始組裝下一層壁板，焊接、檢查、再次提升，組裝直至罐壁最后一層（即第10層）壁板完成。
5.2.3 施工順序
在底板安裝完成后，在上面先拼裝最上一層(即第一層)壁板和頂部子午網(wǎng)殼，接著在第一層壁板外圍第二層壁板，并完成第二層壁板外側(cè)縱焊縫施焊，留一條縱焊縫的活口，待內(nèi)面第一層壁板連同罐頂提升后，收攏此口焊接。提升后的第一層壁板和第二層壁板對(duì)接并點(diǎn)固焊。先焊腰縫的外側(cè)，后焊內(nèi)測(cè)。在焊內(nèi)測(cè)同時(shí)圍第三層壁板，以此程序逐層進(jìn)行，完成壁板從上往下數(shù)第四層、第五層至最后一層。最后完成壁板與底板連接的角焊縫焊接。具體按照（1）~（6）的順序施工（見(jiàn)圖5.1）。
（1） 鋪底板。
（2） 安裝第一層壁板，完成外縱縫和內(nèi)縱縫的焊接。
（3） 安裝頂部錐板和網(wǎng)殼。
（4） 圍第二層壁板焊縫接外縱縫，留一縱縫作活口。
（5） 提升第二層，對(duì)最后一道活口焊接，并對(duì)腰縫從外到內(nèi)焊接，同時(shí)上蒙皮板。
（6） 圍板提升逐層安裝，直到組裝好最底層壁板，底層壁板與底板組對(duì)焊接。
圖5.1 圍板提升逐層安裝示意圖
5.2.4 4個(gè)20000m?儲(chǔ)罐安裝按照流水作業(yè)施工，準(zhǔn)備兩套液壓提升裝置。4座油罐同時(shí)加工制作，安裝提升分兩組，每?jī)膳_(tái)油罐為一組，分區(qū)交叉流水作業(yè)。1號(hào)罐安裝完頂蓋后進(jìn)行提升作業(yè)，2#罐開(kāi)始鋪底板及組裝上部頂蓋，待1#罐提升裝置拆下后，3#罐液壓提升設(shè)備安裝就緒準(zhǔn)備開(kāi)始提升。依次進(jìn)行下去，同時(shí)1#油罐安裝其附屬裝置。4臺(tái)全部安裝完后，再對(duì)每一臺(tái)進(jìn)行總體充水試驗(yàn)（充水時(shí)做正壓試驗(yàn)、泄水時(shí)做負(fù)壓試驗(yàn)）和基礎(chǔ)沉降觀測(cè)。
6 效果分析
液壓提升與機(jī)械倒鏈提升相比，提升速度提高了50%；人工費(fèi)用節(jié)約15%；施工工期比工期定額減少20%；施工安全、穩(wěn)定性能好，施工時(shí)無(wú)噪聲，集中液壓控制便于操作；施工質(zhì)量好，罐體橢圓度和垂直度得到很好地控制。本工程采用的液壓提升方法和同一施工現(xiàn)場(chǎng)二標(biāo)段（由中石油管道一公司施工的）儲(chǔ)油罐采用的機(jī)械倒鏈提升方法相比，液壓提升時(shí)只需3個(gè)人便可完成整個(gè)提升過(guò)程，而機(jī)械倒鏈提升則至少需要40人完成。
