■侯仁波 中國石化集團(tuán)第十建設(shè)公司山東淄博255438

LDPE超高壓系統(tǒng)基礎(chǔ)及防爆墻施工技術(shù)難點解決方案

■侯仁波 中國石化集團(tuán)第十建設(shè)公司山東淄博255438

通過工程施工實例，介紹了高壓低密度聚乙烯（LDPE）裝置超高壓系統(tǒng)基礎(chǔ)及防爆墻施工技術(shù)難點的創(chuàng)新方案，提出了超高壓系統(tǒng)單設(shè)測量控制網(wǎng)，密集重型管墩聯(lián)澆底板、后澆墩柱，壓縮機(jī)基礎(chǔ)預(yù)埋設(shè)施剛性固定、施工縫凸臺、配筋研究，防爆墻施工縫設(shè)置、預(yù)埋鋼板盒、墻體邊支邊澆、模架穩(wěn)定，以及大體積混凝土溫控、自創(chuàng)“不損傷模板穿墻螺栓”等創(chuàng)新技術(shù)措施，并提出編制行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建議。

壓縮機(jī)基礎(chǔ)防爆墻穿墻螺栓技術(shù)難點方案

近年來，茂名石化，齊魯石化，燕山石化，揚巴乙烯，惠州南海乙烯等七條LDPE生產(chǎn)線相繼建成，中石化十建公司參建了其中的五條，而以1998年建成的齊魯石化14萬t/aLDPE裝置的超高壓系統(tǒng)基礎(chǔ)及防爆墻，設(shè)計要求之苛刻、施工難度之大和施工工藝之創(chuàng)新，在各條生產(chǎn)線中最為特殊。本文以該生產(chǎn)線的施工為例，兼顧其他生產(chǎn)線的施工，總結(jié)介紹LDPE超高壓系統(tǒng)基礎(chǔ)及防爆墻工程的施工工藝。

1 工程概況

高壓低密度聚乙烯（LDPE）生產(chǎn)的核心設(shè)備是兩臺大型活塞式往復(fù)壓縮機(jī)和臥管式反應(yīng)器。它們以及與此關(guān)聯(lián)的高壓分離器、中間冷卻器、連接管道等，組成了LDPE裝置生產(chǎn)的超高壓系統(tǒng)。反應(yīng)原料經(jīng)一段、二段兩臺壓縮機(jī)升壓到管式反應(yīng)器時的反應(yīng)壓力可高達(dá)300MPa以上。壓縮機(jī)具有近百噸的自身重量和往復(fù)式的高頻振動特性，其基礎(chǔ)均設(shè)計為厚大底板上的實心塊體式或厚大板墻加頂板式；臥管式反應(yīng)器的反應(yīng)管不僅制造安裝工藝復(fù)雜，對大面積厚大基礎(chǔ)的施工精度要求也極高。為防止超高壓反應(yīng)氣體泄露影響環(huán)境，反應(yīng)器外圍均設(shè)有與反應(yīng)器共用基礎(chǔ)的鋼筋混凝土圍墻，俗稱反應(yīng)壩或防爆墻，由于其高、大、厚，所以施工難度較大。根據(jù)工藝布置的不同，高壓分離器有的被設(shè)至反應(yīng)壩內(nèi)，也有在反應(yīng)壩外另設(shè)防爆墻的。列管式中間冷卻器則通常設(shè)在壓縮機(jī)附近，由于其在一段、二段兩臺壓縮機(jī)之間，壓力不是很高，通常不設(shè)防爆墻。

齊魯石化LDPE裝置的超高壓系統(tǒng)由意大利TPL公司進(jìn)行設(shè)計，其中間冷卻器、壓縮機(jī)、反應(yīng)器由南向北近距離一字排列，高壓分離器置于反應(yīng)器防爆墻外側(cè)擠壓造粒聯(lián)合框架上。列管式中間冷卻器為通常的條式基礎(chǔ)，一、二段壓縮機(jī)為兩個相隔100mm的厚大底板、板墻、頂板式基礎(chǔ)。管式反應(yīng)器與防爆墻共用1.2m厚的大板式基礎(chǔ)，防爆墻為長×寬×高×厚，50.6×13.6×19×0.6m、類似地上水池的高大構(gòu)筑物，兩端設(shè)重型防爆門，東側(cè)與現(xiàn)澆擠壓造粒框架剛性連接，其中高壓分離器位于擠壓造?？蚣苌喜?，單設(shè)防爆墻。冷卻器、壓縮機(jī)、反應(yīng)器間分布了眾多的地面管墩，尤以冷卻器與壓縮機(jī)間的管墩排列密集。所有基礎(chǔ)及防爆墻均采用C35混凝土、Ⅱ級變型鋼筋，主筋直徑25mm。防爆墻示意如圖1、圖2所示。

除齊魯石化LDPE的超高壓系統(tǒng)外，其他幾套生產(chǎn)線的壓縮機(jī)基礎(chǔ)大多采用了大地板、實心塊體型式；防爆墻也有各種變型：高度降低為9～12m，平面尺寸增大到70×20m左右，墻體既有直墻式也有增加變截面附墻壁柱加強的情況，在不良地質(zhì)場地的基礎(chǔ)底板因采用樁基而減薄至0.6m。

2 測量定位

圖1 反應(yīng)器防爆墻示意圖

圖中：a門洞；b附加防爆墻；c墻頂通道及欄桿；d扶壁柱。

圖2 反應(yīng)器防爆墻施工剖面示意圖

超高壓系統(tǒng)內(nèi)的聯(lián)系管道全部為機(jī)制法蘭連接的特殊管材，僅在壓縮機(jī)與反應(yīng)器之間留有一道可調(diào)接口，須待兩端安裝完成實測管段長度后加工，因此整個系統(tǒng)內(nèi)各部分間相對位置的準(zhǔn)確度要求較高。施工中采用設(shè)置專用控制網(wǎng)點，每點的定位均進(jìn)行兩儀器獨立復(fù)測，保證測量定位、基礎(chǔ)復(fù)測精度達(dá)到安裝需要。

3 管墩施工

連接中間冷卻器、壓縮機(jī)、管式反應(yīng)器的高壓、超高壓管道大部分通過地面管墩支撐。由于這部分管道受壓縮機(jī)振動的帶動和管道自身安裝精度的要求，管墩的體形較大、方向不一，且要求精度較高，尤其在中間冷卻器與壓縮機(jī)間布置密集、相互交錯，管墩底板幾乎連為一體。在齊魯石化LDPE中，經(jīng)與外方協(xié)商，采用密集區(qū)管墩底板聯(lián)成一體一次澆注，加插鋼筋、型鋼，二次澆筑墩柱，精確控制柱頂埋件、螺栓的施工方法，有效保證了施工質(zhì)量。

4 壓縮機(jī)基礎(chǔ)施工

在齊魯石化LDPE中，壓縮機(jī)基礎(chǔ)為大底板上部的厚板墻、厚頂板型式，二段壓縮機(jī)基礎(chǔ)底板17.6×15.5×1.75m，4道板墻0.95（厚）×2.58（高）m，頂板厚0.9m，合計混凝土910m3，如圖1所示。國標(biāo)規(guī)定振動設(shè)備的基礎(chǔ)不允許留設(shè)施工縫，而外商圖紙對此沒有嚴(yán)格規(guī)定?？紤]到如果不留施工縫，對于模板及支架的架設(shè)難度過大，且不易保證頂板上預(yù)埋螺栓和預(yù)埋鋼管螺栓孔道的尺寸準(zhǔn)確，我們采取了在底板頂面留設(shè)施工縫，利用混凝土底板作為墻和頂板施工模架的基礎(chǔ)，充分利用外方提供的預(yù)埋剛性支架，在保證模架安裝和混凝土澆筑質(zhì)量的情況下，保證了整體質(zhì)量滿足外方的要求。

實際操作中尤其注重了如下4個方面：

（1）在施工縫部位預(yù)留施工縫1/2面積、高100mm的凸臺，并加插鋼筋、全面鑿毛清除酥松層、預(yù)澆與混凝土同配合比的砂漿，保證施工縫的結(jié)合；

（2）在充分利用外方提供剛性支架的同時，在基礎(chǔ)頂板的底模板上增設(shè)預(yù)埋管定位木塊，所有的剛性支架間在混凝土頂面實施剛性連接，以保證相對位置；

（3）進(jìn)行配筋、埋件空間位置研究，以保證鋼筋、埋件的安裝位置；

（4）進(jìn)行大體積混凝土溫控措施預(yù)估和實際施工控制，以保證混凝土不產(chǎn)生溫度裂縫。兩臺壓縮機(jī)分別施工，之間的縫隙粘貼泡沫板，既隔振又防止污物填堵，有效地保證了施工質(zhì)量。

繼齊魯石化LDPE建成之后，后續(xù)建設(shè)的幾條生產(chǎn)線，壓縮機(jī)基礎(chǔ)采用大底板、實心塊體式的較多，在采取板墻式基礎(chǔ)相應(yīng)施工措施的同時，重點對預(yù)埋套管落底剛性支架的制安和基礎(chǔ)不同頂面標(biāo)高進(jìn)行了嚴(yán)格控制。

5 防爆墻施工

5.1 整體籌劃

在齊魯石化LDPE項目的防爆墻施工，如圖1、圖2所示，外商規(guī)定不允許留設(shè)任何施工縫、必須一次澆注完成。具有1.2m厚底板和相當(dāng)于一棟六層樓的龐然大物，在底板懸空的狀態(tài)下一次搭架、支模、澆注，完成2300m3混凝土、500t鋼筋、上千噸的模架，且底板、側(cè)墻又需埋設(shè)數(shù)量眾多、精度要求非常高的埋件、螺栓以及與擠壓框架連接的鋼筋，其物資的投入、耗費和人員機(jī)具的組織難度可想而知。我們在與直接設(shè)計者的艱難溝通下，方取得在底板頂面留設(shè)一條水平施工縫、在豎向留設(shè)兩條垂直施工縫的認(rèn)可，相當(dāng)于將底板分為三塊、墻體四塊，同時將中間板塊的混凝土摻入UEA補償收縮、施工縫加設(shè)凸凹槽、加插鋼筋，從而可以組織分區(qū)、分塊順序流水施工。為此，根據(jù)粗略估算，將可節(jié)省埋入混凝土中不可回收的鋼材近100t，其他手段用料、機(jī)具設(shè)備及人員均可按1/3～1/4原用量來組織。

5.2 基礎(chǔ)施工

在分區(qū)、分塊施工得到認(rèn)可后，底板施工面臨的另一個難題是如何保證在50.6×13.6×1.2m基本均分為三塊的底板上，預(yù)埋偏差不超過±2mm的149套地腳螺栓。在征得外商同意的情況下，采用的具體做法是：將預(yù)埋改為預(yù)留孔，并為解決預(yù)留孔過深不易拔模、清孔的問題，孔模采用埋入薄鋼板盒，與錨固槽鋼固定在一起安裝，根據(jù)螺栓、槽鋼的型式確定鋼板盒的具體尺寸，螺栓則在結(jié)構(gòu)、設(shè)備安裝時安裝、調(diào)整、固定，然后盒內(nèi)灌漿，如圖3所示。鋼板盒、錨固鋼梁應(yīng)與鋼筋及支架焊接防止漂浮移位。

圖3 預(yù)留孔鋼板盒示意圖

5.3 墻體施工

齊魯石化LDPE位于齊魯乙烯廠西端，廠外即為空曠地帶。19m高的墻體一次連續(xù)澆筑，對模架一次架設(shè)的搭設(shè)型式和抗風(fēng)穩(wěn)定，以及混凝土的澆筑方式則為施工難點。結(jié)合當(dāng)時的可利用資源和多方案比較，最終采取了按底板南段、北段、中段的施工順序，每段先行架設(shè)滿堂內(nèi)架并固定內(nèi)模，通過穿墻螺栓過渡，向外延伸鋼筋、外模和外架，外架上邊支模板邊利用兩臺泵車連續(xù)澆筑混凝土的方式。在滿足模架整體抗風(fēng)穩(wěn)定和自身強度的基礎(chǔ)上，為盡量減少材料投入和節(jié)省工作量，滿堂內(nèi)架采用不同的搭設(shè)密度，即靠近模板的三排架間距0.9m、中間部分1.8m；外架采用雙排架、底部拋撐、頂部連接內(nèi)架，既保證外架的穩(wěn)定又便于泵車向墻體輸送混凝土。墻體邊支模邊澆混凝土能夠符合外方不留水平施工縫的要求。

實際操作中，在內(nèi)模安裝、調(diào)校固定、驗收合格后，將外模先支設(shè)1.8m高，作為邊支邊澆時外模穩(wěn)固、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)，也完成外模的實際配板設(shè)計；上部300mm寬鋼模板逐層橫放、分層泵送澆筑混凝土；配備發(fā)電機(jī)、拖式地泵等備用設(shè)施，整個防爆墻在兩個月內(nèi)順利完成。應(yīng)注意的是，組合鋼模板的尺寸有一定誤差，累積起來不好處理，先期施工的基礎(chǔ)底板頂面也難以完全水平或光滑，因此，模板安裝前應(yīng)將模板基面進(jìn)行調(diào)平和封堵縫隙，安裝過程中應(yīng)隨時檢測模板累積誤差，及時調(diào)整。為進(jìn)一步提高外觀質(zhì)量，其后的防爆墻均采用了大幅面的鋼模板或膠合板模板。

內(nèi)外模板間的拉結(jié)加固，采用了鋼筋＋鋼板＋自制螺栓的自創(chuàng)穿墻螺栓，如圖4所示。這種螺栓的鋼板夾在模板接縫內(nèi)既可避免模板開孔又可輔助模板定位，中間鋼筋可以控制模板的內(nèi)部尺寸，兩端自制螺栓附加短槽鋼扣件可用于與外部加固結(jié)構(gòu)的連接又可重復(fù)利用，且可充分利用邊角料，可以起到一栓多用、節(jié)約成本的良好作用，此后成為十建公司廣泛應(yīng)用的螺栓型式。美中不足的是制作焊接工作量較大。

圖4 自制穿墻螺栓示意圖

5.4 鋼筋與預(yù)埋件安裝

反應(yīng)器防爆墻由于其特殊的功用要使用的鋼筋較多。齊魯石化LDPE項目防爆墻設(shè)計鋼筋用量總計近500t，墻體主筋雙層雙向φ25@200，且不得采用搭接連接，因此，鋼筋運輸安裝也是一個不小的難題。在齊魯石化LDPE項目中我們實際采用了將對焊機(jī)放在安裝現(xiàn)場，每根鋼筋全部對焊完成后一次安裝到位，墻體豎向鋼筋由外架伸出臨時支架定位，再與橫向鋼筋綁扎連接。應(yīng)注意的是，鋼筋的尺寸必須在安裝過程中調(diào)校準(zhǔn)確，安裝完成后將不易調(diào)校。

防爆墻內(nèi)壁安裝反應(yīng)器的管道支架，東側(cè)外壁與擠壓造粒聯(lián)合框架連為一體，因此墻體上的埋件、插筋眾多，位置、標(biāo)高、平面度要求嚴(yán)格。實施中，我們專門繪制了埋件布置展開圖，并經(jīng)各專業(yè)再次審查確認(rèn)，鋼筋綁扎時操作工、質(zhì)量檢查員、技術(shù)員分別安裝、檢查、確認(rèn)，澆筑混凝土前在埋件就近的外架上掛牌標(biāo)明埋件的數(shù)量、型號，澆筑混凝土?xí)r逐個清點、再次固定、摘牌、澆筑混凝土、圖上銷號，保證了所有預(yù)埋設(shè)施無一遺漏、移位。

借鑒齊魯石化LDPE防爆墻的施工經(jīng)驗，我們隨后完成了燕化、揚巴、茂名二期的LDPE防爆墻，惠州南海乙烯LDPE的防爆墻由兄弟企業(yè)完成。各地防爆墻的型式雖有差異，但基本型式?jīng)]有太大的區(qū)別：齊魯?shù)姆辣瑝橹眽е匦头辣T型式，墻較高、較厚，高壓分離器另設(shè)防爆墻；茂名兩座和燕化一座為帶扶壁柱、不設(shè)重型防爆門型式，增設(shè)附加防爆墻，墻體較薄，墻頂標(biāo)高有變化；揚巴兩座防爆墻為直墻帶重型防爆門型式，墻頂標(biāo)高有變化。各地防爆墻的施工方法也大同小異，唯有揚巴和茂名二期的防爆墻，在墻體中間部位增設(shè)了水平施工縫，施工難度更小些。應(yīng)該指明的是，帶扶壁柱型式的防爆墻，扶壁柱的模板應(yīng)與內(nèi)模板一起在澆筑混凝土前支設(shè)完畢，澆筑混凝土的同時僅支設(shè)扶壁柱間的外模板，邊支邊澆的難度稍低些。處理好的施工縫，對防爆墻的功能不會產(chǎn)生不利影響，因此建議將來的防爆墻施工，采用揚巴的豎向分段澆筑混凝土的方式，減少施工難度，改善施工環(huán)境和安全性。

6 混凝土裂縫控制

齊魯石化LDPE壓縮機(jī)基礎(chǔ)底板和防爆墻基礎(chǔ)底板與墻體施工均進(jìn)入了大體積混凝土控制溫度裂縫的范疇，且施工時間正值山東異常炎熱的7、8、9月。先期完成的茂名壓縮機(jī)基礎(chǔ)即采用了埋設(shè)循環(huán)水管降溫防裂的措施。但我們經(jīng)多方查找資料、反復(fù)溫控驗算，合理地采取諸如原材料降溫、摻加緩凝劑、調(diào)整配合比、表面震壓、蓄熱養(yǎng)護(hù)等措施，再加上設(shè)計配筋量較大，因此沒有采用埋設(shè)循環(huán)降溫水管的措施，也達(dá)到了不產(chǎn)生裂縫的效果。這種控制措施在其后的類似大體積混凝土施工中廣泛應(yīng)用，均取得了良好的效果。

防爆墻墻體因其高度、長度較大，又長期暴露在大氣中，處理不好，也會產(chǎn)生收縮裂縫。我們采取在結(jié)構(gòu)構(gòu)造上增加了豎向施工縫，施工縫的間距不超過規(guī)范規(guī)定的長度，以及設(shè)置誘導(dǎo)縫等措施；施工中采取了中間段的墻體混凝土摻加補償收縮外加劑，太陽直射的墻面掛防曬草簾防止墻壁兩面過大溫差，模板拆除后涂刷兩遍混凝土表面養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)混凝土等措施，至今未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫。

7 關(guān)于地腳螺栓灌漿

根據(jù)外方設(shè)計圖紙的規(guī)定，超高壓系統(tǒng)所有地腳螺栓的灌漿均需采用意大利進(jìn)口的環(huán)氧基灌漿材料。經(jīng)與外商的艱苦協(xié)商，項目最終采用了國產(chǎn)的CGM產(chǎn)品，并嚴(yán)格按當(dāng)時尚未頒布的《水泥基灌漿材料施工技術(shù)規(guī)程》YB/T9261-98的規(guī)定使用，首先應(yīng)用于中間冷卻器的灌漿，合格后用于反應(yīng)器的灌漿，最后應(yīng)用于壓縮機(jī)的灌漿，均獲得成功，同時為工程節(jié)省了不菲的外匯和工程成本。

8 結(jié)語

LDPE超高壓系統(tǒng)基礎(chǔ)工程的設(shè)計已經(jīng)由最初的完全國外完成，實現(xiàn)了國內(nèi)設(shè)計。經(jīng)過數(shù)條生產(chǎn)線的建設(shè)實踐，施工也實現(xiàn)了國內(nèi)自行完成，形成了基本定型的施工技術(shù)。本文僅就系統(tǒng)中的關(guān)鍵難點和創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行了簡要論述，而任何一項工程并不是僅解決幾個關(guān)鍵點就可完事大吉，施工過程中的通用技術(shù)、質(zhì)量通病、材料機(jī)具供應(yīng)以及施工組織等方方面面，無一不需要精心籌劃、通力協(xié)調(diào)、盡職盡責(zé)。編撰本文，期望對今后類似工程的施工有所借鑒，并基于該系統(tǒng)超高壓對安全防范的重要性，建議對此進(jìn)行進(jìn)一步的總結(jié)、提高，編制行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范施工技術(shù)、質(zhì)量、安全規(guī)定，以保證工程質(zhì)量與安全。

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1672-9323（2010）03-0043-03

2010-04-19）