马来西亚项目大型子弹罐运输和安装施工技术

马根

中国石油管道局工程有限公司第三工程分公司

子弹罐是目前大型炼化厂常用的液化烃存储设备，这种覆土式储罐[1]（Mounded Storage Tank）外形通常是像子弹一样的长圆筒形状，因此被形象地称为子弹罐。子弹罐全部覆盖在砂层下，既可以有效防止内部膨胀蒸汽爆炸的危险，也可以隔离外界热源、爆炸等突发危险。由于子弹罐缩小了罐群与周边设施的安全距离，因此具有减少占地面积的优点。子弹罐储量大，多个子弹罐同时使用可以取代球罐群，因此被广泛应用于液化烃的大量存储，具有十分重要的应用价值。但由于子弹罐属非常规、大尺寸、超重设备，其运输和安装就位难度大，需要在施工中制定专项施工方案。

在早期的子弹罐施工中，通常采用两台吊车协同吊装，这种方式施工周期长、精度低、费用高、吊装风险大。2016 年，潘伍覃等人申请了一种大型覆土子弹罐滑移就位方法[2]的专利。2019年，刘明辉等人总结加纳TEMA罐区项目LPG子弹罐安装的就位经验，提出了大型LPG子弹罐的滑移就位施工方法[3]。滑移就位法预先在基础底板敷设2 条钢轨，采用整体滑移的方法使子弹罐就位，这种方法对设备要求低，现场制作装备周期长，一般适用于现场预制、组焊的罐体安装，不适用于工厂制作整体交付运输的子弹罐安装。

经过调研论证，马来西亚社会依托较好，有成熟的设备运输分包商，租赁自行式模块运输车[4]（以下简称SPMT）进行运输和安装能够提高工作效率，减少工期。RAPID P30A 项目采用SPMT 完成了4台3 000 m3子弹罐运输和安装施工（图1）。

图1 子弹罐安装Fig.1 Bullet tank installation

1 SPMT选型

1.1 SPMT运输总质量计算

SPMT 运输总质量包括子弹罐质量、模块运输车车身质量、运输车动力头质量、转盘及鞍座等辅助钢结构质量。根据子弹罐设计文件和运输分包商提供的模块运输车参数，质量计算表格如表1所示。

表1 运输质量计算Tab.1 Calculation of transportation weight

1.2 风载荷

1.2.1 风压计算

根据ASCE/SEI 7—10 美国建筑物和其他结构的最小设计载荷规范[5]，风压公式为

式中：qz为风压，N/m；Kz为速度压力曝露系数，无量纲；Kzt为定义的地形系数，无量纲；Kd为风向系数，无量纲；V为基本风速，m/s。

常数项0.613 为标准大气下的空气质量密度，即当海平面气压为101.325 kPa。温度为15 ℃时的常数为0.613。其中需要注意的是国内常用标准GB 50009《建筑结构荷载规范》[6]中风压计算常数折算后为0.625，美标中风压计算常数与国标略有差异，但差异不大[7]。国外施工中通常选用美标进行风压计算，便于业主和监理理解。

大型设备运输时，一般要求风速为蒲福风级最大5 级（21 节或10.81 m/s），因此本算例中选择基本风速V=10.81 m/s。由于会根据天气预报提前选定合适的天气进行运输，提前规划好通行路线，因此在没有特殊影响因素下，速度压力曝露系数、定义的地形系数、风向系数都取1。

因此风压qz=0.613×1×1×1×10.812≈71.633（N/m2）

1.2.2 迎风面面积计算

纵向迎风面面积与模块运输车装载子弹罐后的高度和宽度有关，计算表格如表2所示。

表2 纵向迎风面面积计算Tab.2 Calculation of longitudinal windward area

1.2.3 计算公式

风载荷根据运输分包商经验公式，纵向风力系数()Cfl取2，因此风载荷公式为

1.3 牵引力计算

驱动力计算[8]按整车在2%坡道上，以坡道静态起步和坡道行驶情况来进行分析。

坡道静态起步驱动力计算式：

坡道行驶驱动力计算式：

式中：FΦ为静态起步阻力，FΦ=Φ×G×g，静态起步阻力系数Φ取0.04；g为重力加速度，m/s2；Fi为坡度阻力[9]，Fi=i×G×g，坡度阻力系数i取0.02；Ff为滚动阻力，Ff=f×G×g，滚动阻力系数f取0.025。

已知SPMT运输总质量G为948 t，在坡度系数为2%时，经计算：坡道静态起步时，列车所需的牵引力Fts为

坡道行驶时，列车所需的牵引力Ftd为

在以上工况下，运输车所需最大牵引力为

因此牵引车的最大输出牵引力573 618.789 N，能够正常牵引行驶（驱动轮不打滑）。

根据计算结果，运输分包商选用48 轴的SPMT，采用单车为12 轴的SPMT 进行组装，前后四车双排布置，牵引力为192 kN。

通过表3的计算，可知所需最大牵引力小于可用牵引力，牵引力利用率59.752%，小于临界值的80%，因此SPMT的牵引力满足安全运输要求。

表3 牵引力利用率Tab.3 Utilization rate of tractive force

2 SPMT运输和安装实例

2.1 布车

再次确认SPMT运输能力。用起重机将转盘装载到SPMT 上并锁定到SPMT 车身上。

根据生产单位和设计单位提供子弹罐最终质量参数表和重心位置分布图（图2），计算鞍座固定位置，把鞍座固定在子弹罐上。

图2 重心位置Fig.2 Center of gravity position

装载好转盘的SPMT行驶到子弹罐结构下方的位置后，SPMT 将缓慢升起，直到与子弹罐鞍座接触。

鞍座焊接在转盘顶部以固定子弹罐。

液压系统以大约50 bar的增量缓慢升高，直到达到合适的运输高度。升降过程中检查液压升降系统的同步性和稳定性，出现任何情况紧急制动。各压力表中显示的压力差不得超过8%。

2.2 路线准备

子弹罐进场路线要清理干净，有足够的空间，没有尖锐的物体。不平整的地面要平整，地基强度不足的地方需要压实，必要时用钢板覆盖。

提前规划好运输路线，利用计算机软件模拟SPMT在道路上行驶的通过性（图3），任何需要改造、扩建、压实的地方都须提前完成。

图3 路径通过性模拟Fig.3 Simulation of path passability

向业主提前申请路权，获得相应的许可，确保在运输时没有道路施工和障碍物，并且在实施之前提前通知所有相关方。

监测运输前一周和后一周每日天气预报。一般运输环境限制如下：

（1）风速。蒲福风级最大5 级（21 节或10.81 m/s）。注：1 节=1 海里/h=1 852/3 600 m/s=0.514 4 m/s。

（2）能见度。100 m。

（3）温度。-5 ℃，最低至40 ℃。

（4）地面。良好的承载力[10]（水泥/沥青/压实砾石或等效物）。

2.3 运输

所有参与运输的人员进行工作前安全分析（JSA），正确使用个人防护设备，SPMT上配备灭火器。与业主和监理共同召开大件运输专项会议，讨论运输计划中所有细节，包括运输配置、路线、护送计划、交通控制、现场准备等，全部合格后方能实施。在引导员的指挥下，SPMT 沿着计划道路行进（图4），持续监控SPMT的速度以适应不同的路况，一般行进速度不超过1 kg/h。

图4 子弹罐运输Fig.4 Transportation of bullet tank

2.4 安装

外混凝土环墙施工时对SPMT 行驶车道两侧的环墙进行预留，南北侧环墙各预留10 m及9 m通道（图5）。到达安装地点后，运载子弹罐的SPMT 应与沙床纵向对齐。两个运输鞍座下方的SPMT组在转盘下方旋转90°（图6）。旋转区域的地面应压实、平整、平整，无障碍物。在旋转区域准备钢板，如果下雨，能够提供足够的支撑。

图5 环墙预留空隙Fig.5 Reserved gap in the ring wall

图6 SPMT旋转90°Fig.6 Rotating 90°of SPMT

前部和后部两组SPMT旋转90°后，就可以通过预留的环墙空隙行驶到沙床内。

子弹罐横向移动到它在基础环墙内的位置。SPMT 车体根据行车边界调整罐体轴线位置，缓慢行进至沙袋上方；在罐体两端布置线坠，根据罐体边线基准线调整垂直位置，中心线、水平度、垂直度等符合设计要求后就位于沙袋上方。SPMT 在调整过程中可前后左右自由行进，精度控制在3 cm以内。

将子弹罐安全放置在沙床上的沙袋上后，拆除鞍座和转盘之间的固定挡板，把SPMT和转盘从子弹罐分离。

SPMT 继续降低，与鞍座产生足够的间隙（例如25 mm），然后SPMT 从混凝土基础环墙中撤出。运输鞍座仍然固定在子弹罐上。

SPMT 完全撤出后，转盘就可以从SPMT 上移除，并替换为调整顶标高所需使用的横梁和木材等支撑梁。

SPMT 安装支撑梁后，重新移回子弹罐鞍座下方，通过液压系统将罐体顶起，移除沙床上的沙袋。

去除沙床上的沙袋后，使用SPMT 液压系统将子弹罐缓慢降低到沙床上。在此阶段持续监测液压。

SPMT 继续下降，在就位过程中不断测量子弹罐标高、坡度、轴线位置、垂直度等。最终调整完成后各项数据满足设计及规范要求，将子弹罐落于沙床上，完成罐体最终就位。

子弹罐就位以后，按照图纸要求回填砂层，密实度应达到95%。

3 结论

马来西亚项目采用SPMT 大型子弹罐运输和安装施工技术，4 台丁二烯子弹罐运输和安装仅用4天完成，缩短了施工工期15天，并且SPMT的撤场速度也比固定液压滑移装置快；SPMT 运输车载荷分析对于运输安全非常重要，SPMT 的牵引力必须满足安全运输要求，并且最好保证牵引力利用率小于80%；路径模拟对于运输安全的保证非常重要，通过计算机仿真模拟可以验证SPMT 在计划道路上的通过性，对于模拟过程中不满足通行要求的转角处，及时扩建、改造、压实或合理调整运输路线；SPMT 大型子弹罐运输和安装施工技术不仅需要考虑项目所在国设备租赁的易得性，同时要考虑运输分包商的综合素质，因此推荐在社会依托较好的国家采用这种施工方法，在非洲等不发达地区暂时不推荐这种施工方法。SPMT 在马来西亚RAPID 项目大型子弹罐运输和安装就位的成功应用，为大型卧式容器的安装提供了新的施工方法，在工期、成本、质量、安全等方面均具有明显的优势，为今后大件运输施工提供了良好的实践。