大型厌氧罐体拼装施工技术

姚色丰，廖伟东

（广东省建筑工程机械施工有限公司 广州510500）

0 引言

厨余垃圾处理的厌氧消化技术因其比较先进、成熟可靠，不仅有效实现厨余垃圾的减量化、无害化，产生的沼气也是一种新的清洁能源，缓解了石化能源危机，有效控制温室气体的排放，符合国家产业政策和发展方向［1］。厌氧罐体正是厌氧消化技术实施的重要载体［2］。

国内外关于厌氧罐体拼装技术的研究很少。

国内方面，陈杰［3］提出储罐倒装法施工过程中存在的问题及处理研究，采用倒装法电动葫芦提升施工方法；任良敏等人［4］提出大型钢制储罐倒装法施工技术应用，采用钢管支架手动葫芦提升倒装法进行罐体安装；张锡鹏［5］提出了不锈钢储罐“倒链式倒装法”技术应用及变形控制；王国强［6］提出液压顶升倒装法施工在航空油料储罐安装中的应用，涉及到倒装法的施工，但对于电动螺杆装置的施工并未涉及。

国外方面，只有关于厌氧消化技术的研究及相关［7-8］，未见厌氧罐体拼装的施工技术的文献。

1 工程概况

广州市某综合处理厂工程是全国日处理规模最大的厨余垃圾项目，位于广州市白云区太和镇，占地面积74.37 亩；建设规模1 000 t/d 厨余垃圾，核心处理工艺采用“大件分拣+热水解+2次水洗压榨分离”预处理+厌氧消化+沼气发电。服务范围为广州市中心城区。项目包括建设4 个7 000 m³的厌氧罐，单个罐体周长20.49 m，高度21.07 m（见图1）。

图1 厌氧罐位置示意图Fig.1 Schematic Diagram of Anaerobic Tank Location

2 技术难点及解决思路

2.1 技术难点

罐体安装基础表面平整度要求高，罐壁放置区域500 mm 范围内平整度要求不超过±5 mm，罐体基础地基两边的高差不得超过20 mm，罐体基础中心标高保持在0～20 mm。单个厌氧罐罐体的总重量为115 t，罐体的起重量超过300 kN，尤其是14、15 层钢板安装完成顶升重量大，不便于采取吊装方式，是超过一定规模的危险性较大的分部分项工程。拼装或安装时，由于受力不均易导致罐体不圆或偏离原定中心点，从而造成罐体无法准确安装，进而影响正常使用。

2.2 解决思路

2.2.1 基础高精度测量定位+表面打磨处理技术

对罐体安装基础底板边缘设置标高控制带，进行高精度测量控制标高，基础表面按要求采用金刚石水磨石机做打磨处理，去除表面附着物，光洁度好，保持表面高度平整，无裂纹，施工质量好，效率高，成本低。

2.2.2 电动螺杆装置倒装形式提升技术

罐体制作采用国际上先进的电动螺杆平稳控制提升方法，以内立柱倒装形式提升罐壁，确保罐体安全经济节能环保高效组装。

2.2.3 水平度和垂直度控制技术

控制罐体几何形状和尺寸检查，控制拼装速度和高度，监测6个90°的水平度和垂直度偏差。

3 关键技术

3.1 基础高精度测量定位+表面打磨处理技术

前期准备工作中安排专职人员做好测量定位，严格控制标高，在完成面的基础上采用金刚石水磨石机进行打磨（见图2），控制表面平整度，保持表面无裂纹［8］，确保误差在要求范围内。

图2 安装基础表面打磨Fig.2 Installation Foundation Surface Polishing

3.2 电动螺杆装置倒装形式提升技术

施工流程：土建验收➝施工放样➝立壁板卡档及提升立杆➝第1层壁板➝安装罐顶➝第1层壁板底部设置胀圈、提升桅杆➝第2 层壁板➝按上述程序完成至最底层壁板➝安装管道附件及爬梯、栏杆➝充水试验➝保温安装

施工步骤：首先完成罐壁最顶部一圈壁板的制作，然后安装中心圆冠及骨架横梁，并安装罐顶护板，顶板安装螺杆桅杆处开天窗，接着安装提升装置系统，螺杆桅杆靠2个M12的化学螺栓固定，螺杆桅杆间通过连接杆连接，最后两段连接到驱动系统上，实现同轴目的；再然后通过提升装置的螺杆运动，带动壁板上升，从而达到提升罐体的目的，壁板提升1.41 m的时候，停止提升动作，开始安装第2 层壁板（从上往下数），补齐罐顶护板，重复提升过程，直至完成最后一层壁板的安装。

电动提升装置系统工作原理：电动提升装置系统主要由驱动部分（电机减速机）、连接杆、螺杆桅杆等三部分组成，其原理是电机转动通过减速机降速后驱动连接杆带动螺杆做上下同步运动，承受罐体负载的连接板固定在螺杆桅杆上，通过螺杆的上下同步运动带动连接板上下运动，从而起到提升或下降的作用［9］（见图3）。

图3 电动提升装置系统示意图Fig.3 Schematic Diagram of Electric Lifting Device System

电动提升装置均匀分布在罐壁内侧，理论上每套装置可承受5.5 t 的重量，罐体一共15 层。本项目从底部第1 层往下到第13 层采用每块壁板一套电动装置的方式（共计24套）均匀放置，用于提升罐体。最后两层会再增加一倍的数量，确保整个提升装置承重安全，且提升稳定。这样48 套电动提升装置，每套可承受5.5 t重量，总计可承受264 t。本项目罐体重量大约115 t，承重安全问题得到保障。同时，内立柱倒装法相对其他施工方法具有劳动效率高、强度小、起升平稳、安全可靠、操作简单、具有良好的自锁功能，而且不使用液压油等消耗品，对工作环境无污染，技术经济节能环保。

3.3 水平度和垂直度控制技术

⑴控制罐体几何形状和尺寸检查。罐体高度的允许偏差［10］，不应大于设计高度的0.5%，且不应大于50 mm。罐壁垂直度的允许偏差，不应大于罐壁高度的0.4%，且不得大于50 mm。

⑵控制罐体的提升速度和高度，保持慢速提升状态，提升速度是140 mm/min，提升高度是1 400 mm范围（见图4）。

图4 罐体水平度和垂直度控制Fig.4 Tank Level and Verticality Control

⑶每日工作前查看天气预报，总指挥对风向、总指挥进行判断风速，风速＞45 km/h时不再进行提升操作。每次提升前检查所有连接螺栓，启动部件良好情况。

⑷设专人操作提升开关。提升过程中，除设有总指挥外，周围设有6 个专人观察各角度提升状态。实行一人否定制，操作专有人员听到“stop”，即可按下停止按钮。

4 结语

大型厌氧罐体拼装施工技术成功应用于广州市李坑综合处理厂工程中，通过成熟的高精度测量定位与基础表面打磨处理技术，确保了罐体得以按设计高平整要求安装；运用电动螺杆装置倒装形式提升技术实现了安全高效组装罐体；采用水平度和垂直度控制技术，确保罐体本身的准确安装和正常使用。大型厌氧罐体拼装施工技术整体上加快了工程进度、节约工期，降低了成本支出，确保了施工质量和施工安全性，具有良好的经济效益和其它社会效益和环保效益。

本研究成果可在类似大型厌氧罐体安装工程建设项目中推广应用，对大体量高精度罐体的高效安装具有参考意义。