孫愛萍 劉清濤 喬新泉 胡秋英

1.河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北石家莊 050026；2.中國化學(xué)工程第十四建設(shè)有限公司 江蘇南京 210044

模塊化施工是一種先進(jìn)的施工技術(shù)，是為適應(yīng)工程建設(shè)對(duì)于工程項(xiàng)目的質(zhì)量、安全、進(jìn)度等方面高標(biāo)準(zhǔn)要求，而形成的新型標(biāo)準(zhǔn)化管理理念。模塊化施工通過在施工中引入模塊作業(yè)，將高空作業(yè)的內(nèi)容移植到地面來完成，以適宜的結(jié)構(gòu)組合為模塊單位預(yù)制組裝后進(jìn)行模塊化吊裝，既提高了工作效率，又降低了施工成本及安全風(fēng)險(xiǎn)。模塊化施工技術(shù)為工程的高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量完成奠定了基礎(chǔ)，在起重機(jī)械和運(yùn)輸設(shè)備大型化，以及設(shè)備和構(gòu)件制造能力不斷提高的推動(dòng)下，模塊化施工技術(shù)得以快速的發(fā)展與應(yīng)用。

1 儲(chǔ)罐模塊化施工的技術(shù)特點(diǎn)

模塊化施工是對(duì)傳統(tǒng)施工模式的優(yōu)化，其中儲(chǔ)罐模塊化施工的關(guān)鍵是模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理化程度，包括如何根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況、道路情況、吊裝能力、運(yùn)輸能力和焊接技術(shù)水平等確定模塊的結(jié)構(gòu)及安裝方法，實(shí)施施工和設(shè)計(jì)圖紙的深度結(jié)合；如何提高大模塊預(yù)制焊接質(zhì)量及吊裝精度等。以某項(xiàng)目16 萬m3/ a LNG儲(chǔ)罐施工為例，分析儲(chǔ)罐模塊化施工中吊裝精度的控制技術(shù)。

2 LNG儲(chǔ)罐模塊化施工吊裝精度控制

2.1 項(xiàng)目概況及施工難點(diǎn)

某16 萬m3LNG 全容積拱頂罐，由預(yù)應(yīng)力混凝土外罐和鋼質(zhì)內(nèi)罐組成。外罐主要包括拱頂、混凝土墻體、墻襯板和鋁吊頂，拱頂材質(zhì)為Q345D，墻里襯板材質(zhì)為Q345D，鋁吊頂材質(zhì)為5083。內(nèi)罐主要由3 層底板、12 圈內(nèi)罐壁板和5 圈內(nèi)罐加強(qiáng)筋構(gòu)成。對(duì)外罐拱頂采用了模塊化施工，外罐內(nèi)徑為82000mm，安裝高度為15479mm，共由預(yù)制成形的24 塊拱頂模塊組成。其中大、小拱頂塊各12 塊，大片模塊長度39220mm，寬度10617mm，重量19.2t；小片模塊長度32858mm，寬度5320mm，重量9.5t；中心環(huán)直徑6000mm，重量1.582t。外罐直徑為82m，高度為49.405m。

模塊的吊裝是整個(gè)拱頂安裝的難點(diǎn)，吊裝中由于重量及受力不均引起的模塊變形量過大，是影響儲(chǔ)罐安裝精度的關(guān)鍵。根據(jù)吊裝現(xiàn)場情況及拱頂模塊相關(guān)參數(shù)，并考慮后續(xù)吊裝工作及安全上的可靠性，選用260t 履帶吊車進(jìn)行拱頂模塊的吊裝。

2.2 吊裝精度控制關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 準(zhǔn)確定位中心立柱

拱頂模塊吊裝之前，先安裝中心立柱：使用全站儀在儲(chǔ)罐中心區(qū)域預(yù)埋板上精確定位出立柱鋼管的中心安裝位置，并做標(biāo)記；在儲(chǔ)罐中心設(shè)置拱頂中心環(huán)梁支撐平臺(tái)，中心立柱及斜撐焊接在預(yù)埋板上；臨時(shí)立柱及斜撐設(shè)置12 塊柱腳板，焊接時(shí)保證焊腳高度8mm，每塊柱腳板上有4 根規(guī)格為M16×160 的膨脹螺栓；中間立柱下部統(tǒng)一標(biāo)注距上部頂端距離，吊裝落位后通過水準(zhǔn)儀測量，調(diào)整至理論位置。

2.2.2 均布邊緣支撐，確保支撐穩(wěn)定

在外罐內(nèi)側(cè)預(yù)埋板上設(shè)置72 套拱頂臨時(shí)邊緣支撐，用于拱頂尾部受力支撐。支撐與墻體預(yù)埋件之間通過槽鋼滿焊固定，并在邊緣支撐上對(duì)應(yīng)標(biāo)記出拱頂塊的編號(hào)。邊緣支撐均勻分布，確保支撐穩(wěn)定。

校核邊緣支撐穩(wěn)定性。對(duì)于邊緣支撐，可視其為一端固定，另一端絞支的壓桿模型。拱頂重量在中心立柱和中間支撐拆除后，重量由邊緣支撐承擔(dān)。根據(jù)立柱橫截面的工作應(yīng)力、工作壓力和面積，并考慮材料結(jié)構(gòu)件折減系數(shù)、材料許用應(yīng)力等參數(shù)，確定單根立柱穩(wěn)定條件，確保立柱滿足穩(wěn)定性要求。中心立柱安裝完成后，安裝定位拱頂中心環(huán)，安裝時(shí)要嚴(yán)格調(diào)整，確保中心環(huán)的安裝方位正確。

2.2.3 合理安排吊裝工藝及拱頂模塊吊裝順序

拱頂模塊先試吊，再進(jìn)行正式吊裝。拱頂模塊有大塊Ⅰ、小塊Ⅱ各12 塊。要嚴(yán)格按照?qǐng)D1 標(biāo)注的順序進(jìn)行吊裝。拱頂模塊Ⅰ采用對(duì)稱吊裝，拱頂模塊Ⅱ可就近吊裝。

圖1 拱頂模塊吊裝順序

拱頂模塊試吊時(shí)，先根據(jù)預(yù)設(shè)鋼絲繩長度調(diào)整拱頂塊，使其與安裝角度基本吻合，小端略高于理論高度約300mm；吊機(jī)緩慢起鉤，速度為400mm/ min；試吊時(shí)要觀察地基的沉降情況和吊索具的承載情況；試吊起升高度離地面約300mm，靜止5min，若無異常情況即可繼續(xù)吊裝，反之應(yīng)立即停止吊裝作業(yè)。

正式吊裝就位：先將拱頂塊吊起一個(gè)合適高度，裝配中間立柱，拴上螺栓并擰緊；緩慢起吊拱頂塊至超過混凝土墻體最上端鋼筋高度至少1m 后，履帶吊旋轉(zhuǎn)吊臂，使拱頂塊置于大致安裝位置上方，并通過預(yù)先設(shè)置好的定位纜繩進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)拱頂塊吊至安裝位置上方后，吊機(jī)緩慢落鉤，速度為400mm/ min，待拱頂塊距安裝支撐上方200mm 時(shí)，停止落鉤；通過預(yù)先設(shè)置的纜繩和手拉葫蘆微調(diào)拱頂塊，使拱頂塊與安裝角度吻合后，緩慢落鉤安裝拱頂塊大端于邊緣支撐上；然后緩慢落鉤將拱頂塊小端安裝于中心立柱上；重心位置附近的臨時(shí)支撐就位后，在兩槽鋼之間用千斤頂將臨時(shí)支撐頂升到理論位置，并將臨時(shí)立柱下方鋼板與槽鋼焊接固定，完成整片拱頂塊安裝和固定；拱頂邊緣、中心及中間支撐焊接完成后，吊機(jī)方可摘鉤。

2.2.4 合理布置模塊吊點(diǎn)

根據(jù)吊裝重量和吊裝形式尺寸，使用260t 履帶吊機(jī)進(jìn)行吊裝。為保證模塊受力均勻，以及吊裝過程中的平衡穩(wěn)定，在大片拱頂模塊Ⅰ上設(shè)置6 個(gè)吊裝點(diǎn)，在小片拱頂模塊Ⅱ上設(shè)置4 個(gè)吊裝點(diǎn)，大片拱模頂塊Ⅰ大端使用2 個(gè)10t 手拉葫蘆，小片拱頂模塊Ⅱ大端使用2個(gè)5t 的手動(dòng)葫蘆。手拉葫蘆通過吊裝帶與鋼絲繩連接，用于調(diào)節(jié)拱頂模塊的平衡。拱頂模塊吊運(yùn)期間，在拱頂模塊4 個(gè)角分別設(shè)置纜繩，以保持吊運(yùn)行過程中拱頂模塊的平衡與穩(wěn)定。吊耳焊接在拱梁上，根據(jù)吊裝重量和吊裝形式尺寸，經(jīng)過分析與平衡計(jì)算，大片拱頂模塊Ⅰ吊耳位置見圖2，小片拱頂模塊Ⅱ吊耳位置見圖3。

圖2 大片拱頂模塊Ⅰ吊耳位置示意圖

圖3 小片拱頂模塊Ⅱ吊耳位置示意圖

拱頂模塊Ⅰ、Ⅱ拼裝完成后，進(jìn)行拱頂板安裝、焊接。先焊接相鄰板搭接的短焊縫，再焊接長焊縫。長焊縫由中心向外采用分段退焊的方法焊接，環(huán)向焊接接頭采用分段退焊，要求焊工均勻分布，沿同一方向焊接，以減少焊接變形。

拱頂安裝完成后，檢查其安裝精度及模塊凹凸度，確保符合安裝要求。拱頂塊就位完畢并固定檢查合格后，方可拆除卸扣與主吊耳之間的連接。

3 結(jié)語

模塊化施工可縮短建設(shè)周期，有效降低施工成本，提高施工質(zhì)量和工程建設(shè)項(xiàng)目的科技含量，促進(jìn)工程建設(shè)項(xiàng)目向精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)上發(fā)展。實(shí)施最大預(yù)組裝模塊化，減少了高空作業(yè)工作量，降低了施工現(xiàn)場安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。同時(shí)，可改善作業(yè)人員的工作環(huán)境，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度。儲(chǔ)罐構(gòu)件模塊化施工吊裝精度控制是模塊化施工的關(guān)鍵技術(shù)，模塊化施工構(gòu)件結(jié)構(gòu)跨度大和鋼材自重是影響吊裝及安裝精度的關(guān)鍵，可通過均布支撐、合理設(shè)置吊點(diǎn)等措施，解決模塊化施工中大跨度結(jié)構(gòu)件吊裝變形、就位難度大等技術(shù)問題。