石化装置超高钢制设备框架施工技术

2010-09-07梁志强石从胜陕西化建工程有限责任公司陕西西安712100

石油化工建设 2010年5期

关键词：分片轴线横梁

■梁志强石从胜陕西化建工程有限责任公司陕西西安712100

石化装置超高钢制设备框架施工技术

■梁志强石从胜陕西化建工程有限责任公司陕西西安712100

以延长石油（集团）公司杨庄河炼化项目120万t/a重整装置反应再生框架的施工为例，探讨了大型超高钢结构框架施工技术及施工过程中应注意的问题，介绍了此类工程施工的经验，对其它石化装置超高设备框架的施工具有很好的参考价值。

超高设备框架施工

在石油化工装置中由于操作工艺及设备安装需要，超高钢结构框架使用愈来愈多，伴随着高层框架的增多，钢框架的施工技术也获得了较大的进步。在陕西延长石油（集团）公司杨庄河炼化项目120万t/a连续重整装置中，反应再生框架高84.67m，设计为H型钢结构，共分为21层，金属总重为1250t。东西共6轴，跨度26.7m，南北2轴跨度7.5m，此框架内共安装有48台设备。钢结构施工和设备安装穿插进行，总工期90d。钢结构施工方案的正确选择，对整个装置的施工进度有较大的影响。结合现场实际情况及现场大型吊车吊装能力，经过综合论证，最终确定采取分片、分段组装方式进行该框架的施工，现就该施工方法简要介绍如下：

1 主要施工方法

1.1 总体施工方法的确定，钢结构施工一般可分为三种

（1）单根立柱分段安装，然后安装横梁。此方案高空作业较多，施工投入人力、机具较多，相对大型吊装机具要求较少。

（2）立柱分片、分段在预制平台上组装，分段整体吊装，然后安装横梁。此方案可减少一半高空作业，投入人员机具适中，大型吊装机具要求一般。

（3）在预制平台上将钢结构分段预制成空间刚度模块，采用大型吊车整体吊装。此方案组装几何尺寸偏差要求高，受作业场地影响较大，需要预制空间较大，大型机具投入较多，针对本工程具体情况，选择第二种方案进行施工。

1.2 立柱的分段及接头原则石化装置超高框架立柱一般采用焊接H型钢，此类型钢可结合现场实际情况进行分段，立柱分段长度一般控制在12m左右，可根据楼层间距适当调整，立柱接头一般采取腹板与翼缘板各错开200mm的方法接长，采用“Z”型接头，此接头方式现场组装对口方便，便于施工。到货后12m长的立柱可现场组对为24m左右长的整根（即分片组装长度），以便后续组片施工。84.67m高的超高层钢柱分为6节构件，钢柱在放样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形，所以钢柱的放样下料长度不等于设计长度，即使只有几毫米也不能忽略不计。而且上下两节钢柱截面完全相等时也不允许互换，对每节钢柱应编号予以区别，正确安装就位。1.3立柱划线

（1）划出每根立柱翼缘板及腹板的中心线，然后从柱底端向上1m划出基准点，其尺寸偏差不大于±0.5mm，打上样冲眼做出明显标记，各层横梁、吊车梁标高尺寸均从该点测起。

（2）由1m基准点量尺寸分别划出立柱各层横梁上表面的标高位置线，同时从1m基准点每隔4m向上划点，并在柱中心线上打出样冲眼，作为立柱找正、找方、测跨距的测点，如图1所示。

（3）划线应认真、细致，所用的工具要统一，拉尺时用力要均匀，所有横梁标高要从1m基准点划起，一次划完，以减少累积误差。应使用划线针划线，划线尺寸允许偏差±0.5mm，划线后要由质检人员复验确认。

1.4 框架分榀分段组装方法

基本施工方法：按AB向分①②③④⑤⑥轴线分片在地面平台上预制、分段组对吊装，从下往上逐层安装横梁及各层平台梯子。分段吊装时穿插进行相应层设备安装。

（1）依据设计图纸、现场施工场地、材料供应等情况，6SS4框架钢结构施工计划分为两大施工阶段：第一阶段为标高41.0m以下框架施工；第二阶段为标高41.0m以上框架施工。钢结构框架施工中间穿插安装6SS4框架内大型设备。

（2）基本施工方法，按AB向①、②、③、④、⑤、⑥轴线进行分段后，分片组对吊装。立柱分段依据设计文件、吊装能力、大型设备操作方便及尽量减少高空作业的原则，综合进行考虑。吊装立柱找正后从下往上逐层安装东西向横梁、斜撑及各层平台梯子。根据设备到场时间，预留北侧吊装通道，待设备安装完毕后，再封北侧通道，进行平台的施工。

（3）第一阶段41.0m以下框架组片及吊装施工概述：①轴线按26.5m标高组成一片进行吊装；②轴线分两段安装至41m标高，第一片组至17.3m标高变截面处进行吊装，第二片从17.3m组至41m左右标高进行吊装；③轴线同②轴线；④轴线分一片组至32.2m标高变截面处进行吊装；⑤轴线同④轴线；⑥轴线分一片组至27.8m标高进行吊装。相邻两轴分段吊装找正结束后，安装其间的横梁及斜撑，平台施工从下往上逐层安装至41m。

（4）第二阶段41.0m以上框架组片及吊装施工概述：①轴线已经在第一阶段安装结束；②轴线从41m标高至84.67m分两段组片安装，第一段从41m标高组至61.4m变截面处进行吊装，第二段从61.4m变截面处组至84.67m标高进行吊装；③轴线同②轴线；④轴线从32.2m至84.67m分两段吊装，第一段从32.2m标高至57.8m处进行吊装，第二段从57.8m标高至84.67m处进行吊装；⑤轴线从32.2m至77.8m分两段组片吊装，第一段从32.2m至58.2m处组片吊装，第二段从58.2m至77.8m组片吊装；⑥轴线从27.8m至60.4m分两段分片吊装，第一段从27.8m标高至50.7m组对吊装，第二段从50.7m至60.4m组片吊装。相邻两轴分段吊装找正结束，安装其间的横梁及斜撑，平台施工从下往上逐层安装至顶层。

（5）吊装机械：①、②、③、④、⑤、⑥按轴线预制成片，核算吊装重量，根据吊车性能核算后可采用250t履带吊车吊装。1.5横梁及斜撑的安装改进石化装置设备框架主要为承重框架，柱间加固主要采用斜撑结构。采用分片分段安装法，片与片之间连接横梁下的斜撑安装为最大的施工难点，斜撑安装全部为高空作业，存在严重的高空作业风险，且功效极低。为改进此斜撑的安装，在6SS4钢框架的施工中，将斜撑与上层横梁在地面组装焊成一个整体，即组装为“大”字型，斜撑随横梁一同安装，大大缩短了斜撑的安装时间，提高了工作效率，降低了高空作业的风险。

2 施工质量控制要点

2.1 组装及几何尺寸控制组装平台必须用水准仪进行找平，分片组装后需预留焊接收缩余量，分片在宽度方向可加大5～8mm，以此减少焊接变形误差。组装的几何尺寸可按表1控制：2.2标高及安装偏差的控制

表1

标高及垂直度控制为高层框架施工控制的重点，标高按设计绝对标高控制，垂直度按跟踪控制法进行。

（1）标高控制按设计标高控制。在第一节钢柱底面划定1.0m标高线，每节钢柱的累加尺寸总和应符合设计要求的总尺寸。每一节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形应加到每节钢柱加工长度中去。

（2)垂直度控制采用跟踪控制的方法。在分片吊装过程中必须将立柱在互成90°的两个方向，用两台经纬仪检测，控制基准线不得在下节立柱引线，必须在底层立柱引线。两个方向找正合格后用缆风绳固定后开始焊接，大型立柱的焊接应采取两人双面对称焊接，以此减少受热不均引起的焊接变形。在焊接过程中不得松动任何一侧缆风绳，否则立柱由于根部焊接未结束，顶部存在拉力，钢柱会偏向未松动缆风绳的一侧。在安装横梁之前，两片四根立柱必须再次校核垂直度，四根立柱必须同时矫直，需形成相互连接的网型结构后方可摘除缆风绳。

3 安全施工

施工安全管理是钢结构施工中的重要环节，超高层钢结构施工的特点是高空作业、交叉作业较多。为了杜绝安全事故，项目部成立了安全监督小组，配备了专职安全员，制定了周密完善的安全生产管理办法，对所有参与施工的职工进行了安全培训。在严格管理的基础上，进一步加大人力、物力、财力的投入，对施工现场各个作业面进行了严密的安全防护，确保了整个施工过程的安全进行。最终仅用了75d时间就顺利完成了整个工程的施工。