双机抬吊放空火炬塔架及空中组对_工程实践

摘要

摘要：川渝气区某天然气净化厂工程放空火炬塔架高、大、重，若采用传统的吊装工艺则工期长、成本高、风险大。为了经济、安全、快速地将放空火炬塔架吊装就位，通过对多种吊装方案

摘要：川渝气区某天然气净化厂工程放空火炬塔架高、大、重，若采用传统的吊装工艺则工期长、成本高、风险大。为了经济、安全、快速地将放空火炬塔架吊装就位，通过对多种吊装方案的对比分析论证，最终确定采取“双机抬吊、单机溜尾”分段吊装、空中组对的吊装新工艺：主吊吊车选用1台300t履带吊和1台260t履带吊，溜尾吊车曹1台65t汽车吊，历时24h一次性成功地将火炬塔架吊装就位。工程实践证明：该吊装工艺既确保了塔架的施工质量、降低了吊装风险，又极大地节约了吊装成本，缩短了吊装工期，对相关工程具有一定的借鉴意义。

关键词：火炬塔架；分段；吊点；双机抬吊；空中组对

1 工程概况

川渝气区某天然气净化厂设计规模为日处理天然气1200×10⁴m³，工程设计有3座大型塔架，尾气烟囱塔架2座，放空火炬塔架1座，其中放空火炬塔架的质量和高度均为3座塔架之最，且难以采用整体吊装工艺，火炬塔架的吊装将成为本工程的关键控制点之一，火炬塔架能否顺利吊装将直接影响到后续工程的顺利展开。

放空火炬塔架位于该净化厂西南侧火炬放空区内，塔架两面环山，一面背向斜坡，塔架总重110t，高99.5m，主肢及主横杆采用Ø273mm×12mm的Q345B无缝钢管，其余杆件材质为Q235B，塔架底部尺寸17m×17m，顶部尺寸3.8m×3.8m。

2 吊装工艺

通过现场实地测量，塔架东侧靠山20m，南侧靠山22m，北侧毗邻20°的斜坡18m，现场尺寸难以满足火炬塔架整体吊装施工的需要，若采用整体吊装工艺，则存在以下不足：

1) 利用大型履带吊机双机抬吊或卷扬机作牵引进行整体扳吊，塔架南北或东西方位摆放，均需要对现有场地进行处理，现场开挖、回填、转运及吊后恢复的土石方量极大，且涉及对当地农民农作物的经济赔偿，吊装经济成本高且吊装工期长。

2) 吊点偏离基础中心位置，将塔架东西方向摆放，利用大型履带吊机双机抬吊，主吊点处在距离塔架底部53.3m标高位置，塔架吊起直立后需双机同步行走约40m距离，吊装指挥及双机配合难度极大，吊装安全风险太大。

3) 塔架重达110t，高99.5m，主肢采用Ø273mm×12mm钢管，整体吊装塔架挠度过大，易引起塔架自身永久性的变形。

通过分析论证，本次火炬塔架最终采取分段吊装，空中搭设平台组对就位。第一次吊装0～53.3m段(塔架下段)，第二次吊装53.3～99.5m(塔架上段)。通过对川渝地区大型吊装机具调查，两段火炬塔架吊装均采用1台260t履带吊、1台300t履带吊进行双机抬吊，1台65t汽车吊溜尾。

3 塔架分段

根据吊装及组焊施工需要，在塔架分段过程中，宜按照以下原则进行：

1) 当塔架横隔处未设计平台时，为方便搭设临时组焊施工作业平台，分段宜选择在每层塔架横隔位置作为分段界面。

2) 当塔架横隔处设计有平台时，首选平台处作为分段界面，以便依附现有设计平台为组焊施工平台。

3) 分段后的上段塔架的吊点设置位置必须满足在现有可选吊装机具作业工况范围内。

4) 塔架主吊点的设置一般宜处在主横杆节点板位置，分段后的每段塔架依附现有设计结构宜以不加固即可满足吊装施工需要为原则。

5) 尽量减少塔架分段节数，以减少高空作业强度及对口难度。

综合以上几点，本次塔架共分为两段，塔架下段：0～53.3m，塔架上段：53.3～99.5m。

4 相关计算及吊点确定

4.1 重心计算

通过计算^[1]，放空火炬塔架的重量及重心参数详见表1。

表1 放空火炬塔架的重量及重心参数表^[1]

分段	总重量(kg)	总力矩(kg·m)	重心(m)	备注
下段	70000	1778000	25.4	0～53.3m
上段	40000	3068000	76.7	53.3～99.5m

注：1)上段塔架的重心高度是以整个塔架底部0标高位置计算。

4.2 吊点确定

结合塔架本体结构，两段塔架主吊吊点均选择在受力强度较好的主横杆节点板位置，下段塔架吊点选择在▽0以上27.7m位置，上段塔架吊点选择在▽0以上81.8m位置。

4.3 吊车受力计算^[2]

火炬塔架的受力计算如图1所示。

主吊吊车受力：F₁=(G/2+G₁)×K₁×K₂

溜尾吊车理论受力：F₂=G×(L₁L)/(L₁-L₃)

溜尾吊车实际受力：F₃=(F₂+G₂)×K₁×K₂

式中：G为放空火炬塔架重量；G₁为主吊吊钩重量；G₂为溜尾吊钩重量；F₁为主吊吊车受力；F₂为溜尾吊车理论受力；K₂为不均衡系数取1.1；K₁为动载系数，取1.1；L₂为塔架重心距离下段塔架底部长度；L₁为主吊点距离下段塔架底部长度；L₃为溜尾吊车距离下段塔架底部长度。

5 吊耳选择及加固

5.1 吊耳加固^[3]

经过核算，放空火炬塔架上、下段吊耳均选择两个管轴式吊耳，管轴采用Ø273mm×12mm无缝钢管，材质Q345B，其余材质Q235B，吊耳悬臂长度400mm，吊耳制作如图2所示。

5.2 加固措施

为保证吊装时吊点处塔架免遭变形，需要对放空火炬下段塔架采取如下加固措施：

1) 标高27.7m处主横杆由原设计Ø219mm×6mm更换为Ø273mm×12mm钢管，材质不变。

2) 标高27.7m处主横杆上下两侧节点板由原设计δ=12mm更换为δ=18mm，材质不变。

上段火炬塔架吊点处无需进行加固即可满足吊装施工要求。

6 吊装方法

6.1 吊装平面布置

吊装前，各吊车如图3所示位置分别站立到位，并做好吊装前的一切准备工作。

6.2 下段塔架吊装

1) 1^#、2^#、3^#吊机在统一指挥下，共同将下段塔架缓慢吊离地面约200mm，并静观10～15min。

2) 静观检查无异常后，2台主吊吊车缓缓向上提升塔架，同时3^#溜尾汽车吊根据自身吊装作业工况，随时旋转吊臂向前递送塔架，确保起重能力满足溜尾负荷要求，通过以上操作缓慢将火炬塔架下段升起，直至塔架垂直竖立，此时3^#吊机完全卸载，随后由2台主吊履带吊车将下段塔架安装在指定位置。在完成以上吊装作业过程中，每台吊车的作业工况如下：

300t履带吊：主臂60m，作业半径14m，起重量为90.6t。

260t履带吊：主臂57m，作业半径14m，起重量为74.5t。

65t汽车吊：臂长34.3m，作业半径14m，起重量为8.0t。

6.3 上段塔架吊装

1 )上段塔架3机抬吊试吊无异常后，按照下段塔架吊装方式先吊至垂直竖立状态，随后撤除溜尾汽车吊，并双机缓慢抬吊至塔架基础西侧约2m位置。

2) 2台主吊吊车缓慢将上段塔架提升至55m高度，然后2台履带吊车缓缓向东同步移进直至将上段塔架吊装至上下段对口位置。

上段塔架搬运及吊装均按照如下作业工况进行：

300t履带吊：臂长90m，作业半径14m，起吊重量40.8t。

260t履带吊：臂长87m，作业半径14m，起吊重量37.2t。

65t汽车吊：臂长26.6m，作业半径12m，起重量为10.0t。

7 空中组对

7.1 组对准备

高空组对是分段吊装的关键环节，为确保一次性组对成功，吊装组对前，重点应做好以下准备工作：

1) 吊装前，检查塔架上、下段对角线、中心线尺寸偏差是否符合规范要求，偏差过大时，吊装前须经过校核至合格。

2) 从事各种高空作业的施工人员必须经体检满足登高作业要求。

3) 塔架对口处主肢外围临时施工作业平台已经搭设完毕，且下段塔架4个主肢对口处内置导向定位板焊接完毕。

4) 组对前的各种组对施工工具已捆绑于下段塔架顶部平台上并随下段塔架吊装就位。

5) 上段塔架吊装前，下段塔架已经进行了初找正。

7.2 组对措施

上下段塔架组对过程中，在塔架互成90°的两个面上分别设置两台经纬仪进行配合找正，并利用对讲机和高空组对施工人员及吊装指挥人员及时保持联络，当上下段塔架中心线对中偏差满足规范要求后，进行对口焊接，焊接完成后对上下段塔架进行整

为保证对口处的塔架强度，在每个主肢上对口位置分别焊接2块互成90°的加固板，加固板规格：长1000mm，宽150mm，厚12mm。

8 结论

1) 采用本吊装工艺极大地减少了塔架本体的加固量，避免了塔架永久性变形，保证了塔架施工质量。

2) 本次放空火炬塔架吊装历时1d，与整体吊装相比，既降低了吊装风险，缩短了吊装工期，又极大地节约了吊装成本，对相关工程具有一定的借鉴

参考文献

[1] 孙晓骥，任兴文，徐捷，等.高耸钢结构火炬塔架结构计算与设计——以苏里格第三天然气处理厂为例[J].天然气工业,2008(增刊B)：131-134.

[2] 杨文柱.重型设备吊装工艺与计算[M].北京：中国建筑工业出版社，1984.

[3] 顾满林.石油化工设备检修手册：第十一分册吊装工程[M].北京：中国石化出版社，1998.

(本文作者：蒋晓灵席明王开云刘乐意川庆钻探工程公司四川石油天然气建设工程有限责任公司)