高塔模块化施工分析

高塔模块化施工分析

于 ,蓓

（中石化第十建设有限公司,山东 青岛266555）

摘要

在大型化工装置施工中高塔吊装是装置施工的重要节点，高塔模块化施工是工程建设的趋势，尽量的在地面完成安装工作，利用大型机具设备完成吊装，减少高空作业及重复作业体现集约化优势。模块化施工中需要考虑设备的摆放，管线平台安装及内件的安装等问题，按照已有场地及机具选择最优化的施工方案是本文主要分析的问题。

关键词：高塔吊装；附塔管线安装；塔内件安装。

1  绪论

高塔因其超大的尺寸及重量在吊装时需要进行精心的策划，高塔的模块化吊装主要需要完成的工作为附塔平台、附塔管线、照明、内件及绝热等施工，在施工过程中如何选择高塔的吊耳位置，如何优化工序的衔接，最大化的实现模块化施工，并细化模块化的相关技术措施，做到按时保质的完成施工任务。本文通过几次高塔的模块化施工对施工过程中发现的可优化点进行一些分析，可在今后的模块化施工中进行相应的参考。

2   高塔的吊装的位置选择

高塔吊装基本选用大型履带式起重机或专门的起重机械（如液压顶升装置、液压提升装置）。吊装机具选择首先考虑高塔的重量、高度等吊装参数，再次考虑吊装机具的资源，做到机具效率的最大化，成本最优化。吊装机具选定后就需要核定吊点的位置，设计吊耳形式。吊耳的设计根据模块化后的整体吊装参数为依据。吊耳位置选择主要考虑设备吊装重心、吊耳附近有无需要安装的平台或管线是否影响模块化的完整性。高塔的吊耳大多选用管式吊耳，单独进行计算，此处不对吊耳的计算进行过多的赘述。只对位置选择进行一些比较。在取得设备制造蓝图后查看管线及结构布置图选定相关位置，在满足此两处条件下再进行几种方案的比较。主要是对附塔平台的和附塔管安装效率方面进行分析。

2.1  附塔平台的安装位置分析

高塔的附塔平台设置是为了进出塔体的人孔，为设备的内件安装和检修服务的基本位于塔体的人孔一侧。附塔平台基本是扇形平台由牛腿和钢平台组成。塔体垫板在制造厂基本已经安装完成，附塔平台安装基本分成两步，先安装平台支撑然后安装平台。牛腿的安装根据垫板的位置进行即可，平台支撑重量适中，不利用吊装机具即可进行安装。烟台万华丙烷脱氢装置丙烯-丙烷分离塔附塔平台的安装过程中平台的位置在塔体下方，使用活动脚手架及人工即可将牛腿安装就位。平台的重量较大，安装完牛腿支撑后，使用手拉葫芦安装平台也较为方便。使用25t汽车吊即可满足现场需要。每处平台吊装到安装位置利用牛腿作为吊点利用手拉葫芦即可将平台提升到安装位置，且平台位于设备下方时距离地面距离较近，因此安装时不需要搭设大量脚手架。广东巨正源项目的产品分离塔平台的位置多处于塔体上方，安装时需要搭设脚手架较多，顶部的施工位置较小，安装较为不便，但吊装平台时吊车的吊装效率比在底部吊装时高。在考虑摆放位置时塔体的支座位置要尽量避开平台位置，保证平台安装最大化。通过两个项目的施工总体比较平台在塔体下方时安装效率高。

2.2附塔管线的安装位置分析

高塔的附塔管线管径较大，管线长，吊装重量大，因此预制时需要考虑吊装情况，不能预制过长，基本大管的单管长度为12m，尽量的在地面进行预制焊接一般焊接3根管线为一组，较长时吊装的挠度较大需要考虑双车抬吊方法进行吊装。因安装附塔管线期间塔体的绝热施工正在进行，绝热用脚手架会增大吊车的吊装半径，管线预制位置的选择需要在塔体一侧，方便吊装进行。管线重量较大，因此塔体运至现场后宜在台上方位置安装，方便吊装就位，提高施工速度。如管线在塔的下方则有较大可能与塔的支座位置冲突，导致管线无法安装。即使避开支座，管线吊装时也不能使用吊车直接就位，需要则使用倒链往塔底递送，费时费力，减慢了施工进度。因此通过两处附塔管线安装比较，管线（特别是附塔管线中直径最大的管线）在塔体上部位置时更有利于管线和支架的安装。

3附塔管线需要注意的问题

附塔管线安装时管线的自身重量主要作用在支架的水平位置，而附塔管线的支架主要承力方向为管线垂直方向，因此在塔体吊装和安装时容易产生支架的变形，造成结构失稳，存在较大安全隐患。因此需要对每处支架的受力进行分析，并根据简要计算使用符合要求的型材对管线支架进行加固。现以工称直径最大的附塔管线进行分析，以产品分离塔为例，其最大的附塔管线公称直径为DN1350，管线规格为φ1371.6×14，每m单重469kg，安装部分的总重量为51590kg，平均每个支架受力为7370kg，管线支架为三角形托架如图1所示，支架受设计垂直载荷是9500kg。管线横置时支架内侧限位支撑受力，此处设计为[20a，且槽钢的背部（即Y轴方向）受力，按简支梁简化进行计算，通过计算（见公式1）可得[20a的抗弯强度也达不到要求。

抗弯强度计算                             式1

代入=72226÷1.8×0.9=36113，W=178cm

3，=203MPa＞（158Mpa）。

通过式1的计算需要在槽钢处进行加强，根据算需要228cm3抗弯模量的H型钢进行加强现场使用HW200×200×8×12规格的型钢进行加固，将H型钢焊接到管线受力的槽钢背面两侧满焊，中间间断焊保证和槽钢形成一体。通过核算满足受力要求。

因此在安装时需要考虑管线位置与支架的受力方向的变化，采取加固措施消除潜在的危险因素。

图1  管线支架示意图

4内件的安装

内件的安装是高塔安装的重要部分，其进度直接影响了工程的整体进度，是施工的关键线路之一。高塔的内件一般在塔安装完毕后通过人孔进行安装。上下运输内件的过程费时较多，为避免交叉作业需要占用较大的场地，对现场附近装置的施工影响较大。如果在塔吊装前安装部分内件则会节约场地，并减少高空作业的工程量，有效提高内件的安装速度。因此在广东巨正源项目就将高塔的塔盘支撑桁架梁安装就位后进行整体吊装。

4.1塔体吊装对内件的影响

塔体在吊装时自身产生挠度会对塔内的支撑件产生一定影响，塔体产生的挠度主要沿重心的垂直方向，因此安装在水平方向的桁架梁不会产生较大影响。通过对广东巨正源工程项目部塔体的挠度计算，塔体自身挠度的对桁架梁内件支撑的影响不足以产生变形（图纸设计了一定量的间隙），且塔体内部的支撑圈起到了加固塔体的作用，实际变形量小于计算值。因此安装的桁架支撑梁不会产生变形，影响后续塔盘的安装。

4.2内件支撑梁的安装方法

内件支撑梁一般自人孔位置运入塔内进行安装，但在塔体运至现场后，塔体绝热、附属平台、附塔管线施工同时进行，因此每个人孔位置进行安装的话会影响整体模块化施工效率。塔顶的出口管线暂不进行安装，从塔顶管口把内件运入塔内，是较好的方案。在塔运输到指定位置并做好支垫后，同时安排塔外及塔内的脚手架搭设。塔内需要搭设一个运输通道，方便运输桁架梁，内件安装顺序自塔底开始，逐层安装。桁架梁运输到塔内后使用吊带及手拉葫芦将桁架梁吊装到位并与塔内支撑固定。桁架梁安装完成后将塔内脚手架拆除，然后再将塔顶部法兰与塔体把紧，安装焊接附塔管线。此部分可以将焊口预留在塔顶弯头以下的直管位置，方便与已安装部分的管线组对焊接。

5其他部分的施工

5.1绝热施工

附塔的平台及管线工程量占比还是较少的，模块化施工中施工时间最长的塔体的绝热部分。绝热施工按照要求进行施工，化工装置的高塔多为保冷绝热。隔热施工需要在附塔平台的牛腿和附塔管线的支架安装焊接完成后进行。平台与管线支架施工后将脚手架拆除，再次搭设绝热用脚手架。因此前期的脚手架材料及搭设人员要计划好，保证每个工序的节点按时完成。每个平台牛腿及管线支架处绝热施工需要进行单独的补口作业，避免遗漏。绝热保护层施工时其他作业需要完成，避免人员踩踏损坏绝热施工。

5.2电仪施工

塔体的电仪工程量较少，主要是平台照明灯具，塔顶航标指示灯等安装。此部分工作需要在平台焊接完成后进行施工。施工完成后使用临时电进行试验也可为后续的绝热施工提供方便。

6结论

模块化施工是施工的发展方向，高塔模块化在施工中体现了一个公司的组织策划水平，模块化施工需要综合考虑各个施工环节，每一个专业、工序都需要紧密的衔接，且要综合考虑模块化施工与正常安装的不同，做好数据核算，绘制相应的模型。在施工前考虑各种安装条件后选取吊耳位置，合理安排工序，制定工期，对所安装部件的受力进行核算制定合理的加固措施，才能最大程度的保证模块施工的完整与高效。

参考文献

[1]《材料力学》  徐本安、李秀治编著