對乍得油田CPF兩臺2萬立方米拱頂原油儲罐網(wǎng)殼的施工方案對比分析

朱以龍韓利濤劉超鋒

（1.中國石油天然氣第一建設(shè)公司，河南 洛陽471023；2.鄭州輕工業(yè)學(xué)院過程裝備系，河南 鄭州 450002）

在乍得油田一期開發(fā)工程CPF（中心處理站）中，編號分別為T-02010和T-02020的兩臺結(jié)構(gòu)完全相同的20000m3原油儲罐拱頂網(wǎng)殼直徑42m。其基本參數(shù)：高度5547mm，重量41t，材質(zhì)均為Q235-B。其結(jié)構(gòu)采用圖1所表示的三角形網(wǎng)殼式。兩臺原油儲罐的網(wǎng)殼均分別有714根桿件，253個節(jié)點（其中支座節(jié)點42個，節(jié)點采用易于制造安裝的板式節(jié)點），普通碳鋼制造的8.8級M12高強(qiáng)度聯(lián)接螺栓20000余套。兩臺原油儲罐的網(wǎng)殼均分別由上海寶山石油機(jī)械廠（簡稱“網(wǎng)殼廠家”）進(jìn)行散件預(yù)制，在現(xiàn)場由中國石油天然氣第一建設(shè)公司（簡稱“建設(shè)公司”）組對安裝。施工過程中，最外側(cè)節(jié)點與邊梁的焊接固定采用直徑分別均為3.2mm和4.0mm的J427焊條。該項目施工方案的確定依據(jù) [1～5]是國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范和同類型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及安裝的經(jīng)驗。

圖1 20000m3原油儲罐網(wǎng)殼簡圖

1 兩種施工方案及實施過程

乍得油田CPF兩臺20000m3拱頂罐鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼分別采用兩種施工方案。對于1#拱頂罐網(wǎng)殼，建設(shè)公司按照網(wǎng)殼廠家建議實施的安裝方案（簡稱“方案1”）是：采用從外向里、集中向心逐圈進(jìn)行安裝，最外圈安裝到位后將最外側(cè)節(jié)點與邊梁進(jìn)行焊接固定，然后逐層向中心分片安裝就位。在安裝與1#拱頂罐網(wǎng)殼相同的2#拱頂罐網(wǎng)殼時，根據(jù)現(xiàn)場實際，建設(shè)公司在網(wǎng)殼安裝時采用在罐底從中心向外放射型組裝，整體進(jìn)行吊裝就位，最后將最外側(cè)網(wǎng)殼節(jié)點與邊梁焊接固定就位的方法進(jìn)行安裝（簡稱“方案2”）。具體實施情況分別見圖2和圖3。

圖2 1#拱頂罐網(wǎng)殼的施工情況

圖3 2#拱頂罐網(wǎng)殼的施工情況

1.1 方案1的實施過程

對于1#拱頂罐，首先確認(rèn)各個網(wǎng)殼支座在罐頂支撐槽鋼圈上的基本位置，將最外面兩圈網(wǎng)殼在罐底組裝成片，然后將各片吊裝就位，將最外側(cè)網(wǎng)殼節(jié)點與邊梁焊接固定，并做好各片網(wǎng)殼的支撐。待最外圈網(wǎng)殼全部就位后，連接并緊固各片間的連接螺栓，使最外圈網(wǎng)殼形成一個整體并具備承重能力，而后逐層向中心分片安裝。需要指出：考慮到儲罐跨度過大，為防止網(wǎng)殼變形，網(wǎng)殼支撐不能拆除。

1.2 方案2的實施過程

對于2#拱頂罐，首先確認(rèn)罐底中心，在罐底中心位置開始組裝網(wǎng)殼最中心一圈，組裝完畢后利用簡易龍門架和手拉葫蘆相配合將中心網(wǎng)殼拉起一定高度，然后組裝中心向外的第二圈網(wǎng)殼，依次類推，直到除網(wǎng)殼支座外的全部構(gòu)件及節(jié)點組裝完畢，使網(wǎng)殼形成一個整體的結(jié)構(gòu)（在組裝過程中要根據(jù)實際情況不斷的向外圈移動龍門架到合適提升的位置）。確認(rèn)網(wǎng)殼支座安裝位置，并利用4臺吊車整體將網(wǎng)殼抬升，吊裝就位。

2 兩種施工方案的對比

2.1 施工效果

按方案1進(jìn)行施工，安裝施工周期15天，投入安裝人員20人，需架子工5人配合搭設(shè)高度1.5米～7.3米的組裝平臺，另還需要1臺50t汽車吊配合材料倒運(yùn)、網(wǎng)殼局部調(diào)整等工作。其風(fēng)險監(jiān)控的特點是：高空作業(yè)多，監(jiān)控難度較大。按方案2進(jìn)行施工，網(wǎng)殼安裝周期6.5天，投入安裝人員10人，另需25t汽車吊3臺、50t履帶吊1臺用于吊裝就位（臺班用時0.5天）。其風(fēng)險監(jiān)控的特點是：低空作業(yè)，比較容易監(jiān)控。

2.2 對比

方案1投入的人員數(shù)量是方案2的兩倍，方案1還需輔助人員進(jìn)行配合，國外施工人員組織和調(diào)配較為不易；方案1施工周期是方案2的兩倍多，費(fèi)時費(fèi)力，無法為整體施工工期提供有力保障；方案1施工過程中始終占用一臺吊車，而方案2僅僅在吊裝時調(diào)用4臺吊車半天，在施工機(jī)具的組織上有較大的活動空間，不會對其他安裝作業(yè)造成影響（另假如現(xiàn)場吊車數(shù)量無法滿足，可考慮在計算合理的前提下，利用立柱提升法進(jìn)行吊裝就位）。安全方面考慮：方案1施工過程中，施工人員需要在搭設(shè)的腳手架上在高度1.8米～7.8米的高空組對作業(yè)，并多次移動腳手架平臺，而且隨著向心組對的進(jìn)行，腳手架需要多次調(diào)整高度，既增加高空作業(yè)的安全風(fēng)險，又增加施工作業(yè)量。而方案2在施工過程中，作業(yè)人員始終在儲罐罐底板上施工，施工內(nèi)容僅僅是將各構(gòu)件、節(jié)點板搬運(yùn)到正確位置把螺栓緊固和調(diào)整龍門架的位置即可，施工作業(yè)安全風(fēng)險小，且施工過程監(jiān)控容易。

3 分析和體會

乍得油田兩臺20000m3原油儲罐網(wǎng)殼施工過程中，第1臺網(wǎng)殼采用方案1不僅進(jìn)度緩慢，而且安全風(fēng)險高。第2臺網(wǎng)殼安裝采用方案2，不僅有效減少高空作業(yè)工作量，提高工作效率，同時也削減了在高溫環(huán)境下（乍得油田旱季氣溫平均為38℃，最高達(dá)到45℃，相應(yīng)的鋼材表面溫度最高為60℃）的作業(yè)風(fēng)險。在吊裝能力保證的前提下，以后同類型網(wǎng)殼、加油站罩棚及大型廠房網(wǎng)架等的安裝借鑒方案2的成功經(jīng)驗。

[1]SH/T3515-2003，大型設(shè)備吊裝工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)[S].2004.

[2]GB50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].2003.

[3]陳凱力，賴盛.大型儲罐罐頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式的比較[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2008，29(5):34-39.

[4]桂堃.大型油罐頂蓋單層網(wǎng)殼技術(shù)的比較分析[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2009，30(1):5-7.

[5]王冬，程海燕.大直徑立式圓筒形儲罐罐頂網(wǎng)殼的設(shè)計分析[J].化工設(shè)計，2007，17(4):17-21.