静设备安装就位施工工法——水平馒头安装施工工法

■杨广民 中国石油天然气第六建设公司广西桂林541004

静设备安装就位施工工法
——水平馒头安装施工工法

■杨广民 中国石油天然气第六建设公司广西桂林541004

根据多年的设备安装施工经验，结合我国的设备安装施工要求和验收规范，将水平馒头安装法总结成施工工法进行介绍，以利在各行业的静设备安装就位施工中推广及使用。

水平馒头安装法安装就位施工工法

1 前言

在静设备的安装施工中，石油化工设备安装工程质量检验评定标准（SH3514-2001）规定了设备安装只有两种安装施工方法：—是有垫铁安装，二是无垫铁安装。而本文介绍的是国际上广泛采用了的另一种安装方法——水平馒头安装法。

1998年至2001年我公司承建的科威特28#集油站，2004年至2006年，我公司承建的广东惠州大亚湾中海壳牌南海石化80万t/a乙烯项目中的聚乙烯装置、聚丙稀装置、环氧乙烷/乙二醇（EO/EG）装置、蒸发浓缩/废液焚烧（ECU/LCI）装置，这些装置分别由意大利、西班牙、日本和台湾公司总承包，中海壳牌聘请美国管理公司管理。在这些装置设备安装就位的施工中，广泛采用了水平馒头安装法进行设备的安装就位，通过几年的生产运行，设备运行平稳，反应良好。下面我根据多年的设备安装施工经验，结合我国的设备安装施工要求和验收规范，将此安装方法总结成施工工法，以利在各行业的静设备安装就位施工中推广及使用。

2 特点

（1）无需斜垫铁，节约了大量的钢材、人工及消耗材料；

（2）简化施工工序，缩短施工工期；

（3）减少施工质量隐患，简化安装质量检查项目，利于设备安装检查验收。

3 适用范围

（1）本工法主要应用在塔器、容器、罐、撬装等静设备的就位安装施工，特别适用于大型的静设备和撬装设备。

（2）设备基础要求：设备必须是安装在钢筋混凝土基础上，对安装在钢结构上的设备本工法不适用。

4 工艺原理

本工法最主要的工艺原理就是采用了水平馒头代替垫铁组。其原理是在设备混凝土基础上先用无收缩水泥做好数个小凸台，然后在每个凸台上放一块象平垫铁的钢板，并调整好标高和水平，垫板表面的标高就是设备安装就位的底座标高，保证每个水平馒头上的垫板标高是处在在同一水平面上。待设备就位时直接坐落在凸台钢板上，把紧地脚螺栓即可，如图1所示。

图1 水平馒头示意图

5 工艺流程

本工法工艺流程图如图2所示。

6 施工操作要点

本工法最核心部分的就是采用了水平馒头代替垫铁组，所以关键工序就是水平馒头的制作。其他的施工工序及方法与有垫铁安装和无垫铁安装一样，比如设备基础的验收及处理。

图2 工艺流程图如图

下面从水平馒头的制作开始介绍该工法的施工程序和要点。

6.1 水平馒头的施工

6.1.1 水平馒头数量确定原则

（1）首先根据设备的重量，体积的大小和高度，再依据设备基础的尺寸，地脚螺栓的数量来综合考虑。

（2）立式带裙座设备，一般相隔两个地脚螺栓设置一个水平馒头，必须对称设置。

（3）立式带支腿设备，每个支腿设置一个水平馒头。

（4）卧式设备，必须根据（1）项条件在每个鞍座下设置两个以上水平馒头。

6.1.2 水平馒头垫板尺寸确定

6.1.2.1 垫板面积的确定

确定好水平馒头的数量后，再根据设备的重量加在水平馒头上的负荷及选用混凝土的单位面积抗压强度来计算出单块水平馒头垫板的最小面积，具体计算方法如下：

单块水平馒头垫板的最小面积

A——单块水平馒头垫板的最小面积cm2；

C——安全系数，宜取1.5～3；

Q1——设备的重量加在该馒头上的负荷，N

G1——设备重量N；N1——水平馒头的数量；Q2——地脚螺栓拧紧后分布在该水平馒头上的轴向力，N；

F——1根地脚螺栓拧紧后所产生的轴向力，N；

N2——地脚螺栓的数量；

R——基础混凝土的单位面积抗压强度（可采用混凝土设计标号），N/cm2

6.1.2.2 垫板尺寸的确定

依据垫板的面积和设备底座裙边径向伸出的长度来确定垫板的长度及宽度，垫板的厚度则依据设备的大、小和重量而定，一般采用10～16mm。

6.1.2.3 垫板的材料

垫板的材料一般采用Q235的普通钢板制作，但如果设备材质为不锈钢，设备的裙座、底座、鞍座及支腿材质也为不锈钢，则垫板的材质也必须采用不锈钢板制作。

6.2 水平馒头的制作

（1）水平馒头的大小、高低依据水平馒头上垫板的大小、设备底座的标高确定。

（2）首先根据垫板的大小和标高，制作几个梯形的钢模或木模。

（3）将制作好的钢模或木模放在基础画好线的水平馒头的地方，并固定之。

（4）将搅拌好的高强无收缩水泥浇灌到钢模或木模内，制作水平馒头。

（5）垫板的放置：①大约1h左右，在水平馒头顶面放上已加工好的垫板并敲实，垫板必须平整无变形，表面无缺陷及焊渣。②此时必须测量调整垫板表面上的标高，垫板表面的标高就是设备安装就位的底座标高，保证每个水平馒头上的垫板标高是处在在同一水平面上。③垫板必须放置在设备受力的裙座上，与裙座外边缘留有20～30mm距离。④垫板的顶面必须高于水平馒头，以免影响设备底座与垫板接触。

（6）最后再用水平尺找平每块垫板。使每个水平馒头上的垫板都是水平的，都处在同一个平面上，而且标高一样。

6.3 水平馒头养护

(1)水平馒头制作完成后须对水平馒头进行覆盖养护。每天至少给水平馒头淋水2～3次，使其保持湿润，养护期3d以上。

(2)制作完成24h后拆模，在拆模时注意不要使水平馒头受到碰撞和损坏。

6.4 设备就位安装

当水平馒头达到养护期，混凝土符合规定的抗压强度后，即可进行设备的安装就位，在设备吊装前，必须把设备底座清理干净，由于水平馒头上的钢板标高是一致和水平的，设备就位以后，直接拧紧地脚螺栓即可。至此设备吊装工作完成。

使用测量仪器对设备垂直度进行检查、验收，监理现场确认。对设备底座与水平馒头钢板接触面进行检查、验收，监理现场确认。最后进行基础灌浆、抹面。水平馒头和钢板是隐蔽在设备基础里的。至此，整套设备就位安装施工工作完成。

6.5 设备检查调整

在设备的安装过程中，经常会遇到设备底座或底座裙边由于制造过程中焊接产生的焊接变形，而生产厂家无法调整或没有调整，造成设备底座或底座裙边不在同一平面，但水平馒头制作时是按同一标高测量找正的，因此会使得个别水平馒头与设备底座或底座裙边不能完全接触，因水平馒头不能用来调整设备的高低，所以必须采取以下施工方法进行检查、调整。

(1)首先用仪器检查设备垂直度（卧式设备检查水平度），用临时斜铁调整设备，使设备垂直度或水平度达到设备安装施工规范要求。

(2)采用塞尺检查、测量设备底座与水平馒头接触情况及间距值，并做好记录。

(3)按每个水平馒头检查、测量的数据尺寸，准备好相应的钢垫片。

(4)在需加钢垫片的水平馒头附近，使用临时斜铁抬高设备，加入准备好相应的钢垫片，拆除临时斜铁使设备复位与钢垫片完全接触。

7 质量要求

(1)每个水平馒头上的钢板都是水平的，而且标高一样。

(2)每天至少给水平馒头淋水2～3次，使其保持湿润，常温下养护期7d以上。

(3)拆模时注意不要使水平馒头受到碰撞和损坏，特别是对垫板的保护。在设备最后就位前要注意对水平馒头的保护。

(4)立式设备的垂直度和卧式设备的水平度必须符合设备安装施工规范要求。

(5)钢垫片尺寸必须与水平馒头垫板尺寸一样。

(6)钢垫片与水平馒头垫板不需要焊接。

(7)水平馒头垫板的上表面必须打磨平整光滑，原则上使用机械切割并打磨四边。

(8)所使用的高强无收缩水泥必须有质量合格证，在搅拌时严格按照说明书操作。

(9)在拧紧地脚螺栓时应对称、分次、用力应均匀，应挑选有经验的钳工操作。

8 机具设备、材料(如表1所示)

表1 机具设备、材料表

9 劳动力组织及HSE管理

9.1 静设备水平馒头法就位安装人力资源如表2所示。（以中海壳牌南海石化80万t/a乙烯项目中的环氧乙烷/乙二醇（EO/EG）、蒸发浓缩/废液焚烧（ECU/LCI）两装置为例）

9.2 HSE注意事项

（1）基础处理时，必须穿戴好劳保用品，特别是防护眼镜和耳塞。

（2）搅拌水泥砂浆时必须戴好橡胶手套。

（3）垫板切割下料时，要严格按照专业施工操作规范操作，避免飞溅伤人。

表2 静设备水平馒头法就位安装人力资源

10 效益分析

10.1 降低施工成本

由于本工法无需斜垫铁，水平馒头的数量也比有斜垫铁安装的方法少了近一半，故节约了大量的钢材、人工及消耗材料。在南海石化项目的EO/EG、ECU/LCI两套装置中，采用本工法安装的设备大约是285台套，共节约成本256000元左右，还不包括管理费及HSE等费用。

10.2 减少施工质量隐患，缩短施工周期

采用本工法施工，当设备基础施工完成后，即可对基础进行检查验收，然后根据施工图纸在基础上制作好水平馒头，进行养护，只要设备基础达到养护期及强度要求，无论设备何时到现场即可进行就位安装、找平、找正，经过检查验收即可进行其它专业的施工。免除了斜垫铁下料及外委加工时间，免除了检查验收时可能出现的垫铁尺寸不合标准、放置不规范、垫铁与垫铁接触面不好、垫铁与设备底座接触面不好及整验收后的垫铁伸出设备底座太长需修和垫铁需点焊等问题，有效的降低了施工质量隐患，简化了监理检查验收项目，有助于设备安装质量的提高及能更快、更好的通过检查和验收，为其它安装专业的施工争取更多的时间。

10.3 促进国内静设备制造业质量的提高

在多年的静设备安装过程中，经常会遇到设备底座、底座裙边和鞍座由于制造过程中焊接产生的焊接变形问题，特别是许多国产的静设备底座、底座裙边焊接变形非常大，就位安装到基础后不同平面度开口高度达到30～40mm，有些卧式设备两个鞍座不同平面度开口高度达到50mm，设备制造厂家也不进行处理，给安装施工造成较大难度。

由于许多设备运抵安装施工现场后都是直接吊装就位，就是不直接吊装就位的设备，在检查验收时设备底座、底座裙边和鞍座的焊接变形等问题也不易测量和发现。如果采用本工法进行设备就位安装，设备底座、底座裙边和鞍座的焊接变形、组对尺寸误差较大等问题就一目了然、直观、误差尺寸测量精确，设备制造厂家到现场一看将无可辩驳，从而促进设备制造厂家努力提高设备制造质量及设备制造水平。

11 应用实例

在1998年至2001年我公司承建的科威特28#集油站项目中，所有静设备都是采用此安装就位施工方法，其中包括7台加热炉，属于撬装设备，外型尺寸为18m×8m×4m，单重120t；40几台大型卧罐及容器及20几台加药装置撬块和计量装置撬块。经过几年的生产运行，设备运行正常，安装质量达到设计及生产要求。

在2004年至2006年，我公司承建的广东惠州大亚湾中海壳牌南海石化80万t/a乙烯项目中的聚乙烯装置、聚丙稀装置、环氧乙烷/乙二醇（EO/EG）装置、蒸发浓缩/废液焚烧（ECU/LCI）装置中，其中环氧乙烷/乙二醇（EO/EG）装置、蒸发浓缩/废液焚烧（ECU/LCI）装置，共有动、静设备近450台套，其中安装在钢结构框架上的设备大约有135台套，安装在混凝土基础上的设备有近315台套，因为本工法只适用于安装在钢筋混凝土基础上的设备，而不适用于安装在钢结构框架上的设备，所以只计算安装在混凝土基础上的设备，采用本工法安装法的设备是285台套，使用率达到90%左右，其中动设备包括一台离心式压缩机，一台往复式活塞压缩机及一台鼓风机，静设备包括两台单重700t的环氧乙烷反应器。在2009年我公司承建的我负责设备安装的沙特PK/UIP项目施工中，业主委托的是美国管理公司管理及施工监理，所有动、静设备安装都不使用斜垫铁，全部是要求采用水平馒头安装法进行设备的就位安装。所以本工法在中外合资项目及国际项目的设备安装施工中已经广泛的使用。

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