喬曉軍

中化二建集團有限公司 山西太原 030021

近年來，隨著煤化工及石油化工等超大型項目不斷發(fā)展，裝置區(qū)核心設備的體積和重量越來越大，設備吊裝在現代化工建設中所占比重也越來越大。為適應這一發(fā)展趨勢，對6400t 液壓復式起重機進行功能擴展。以哈薩克斯坦石油一體化（IPCI） 項目PDH 裝置區(qū)核心設備——丙烷丙烯分離塔有吊裝為例，在綜合考慮設備自身及裝置區(qū)布置特點的情況下，提出采用MYDQ3200 單門架進行主吊的方案。

哈薩克斯坦石油一體化（IPCI）項目為50 萬t/ a 丙烷脫氫（PDH）制丙烯裝置和聚丙烯（PP）裝置及公用工程等，位于哈薩克斯坦阿特勞州卡拉巴丹地區(qū)。50 萬t/ a PDH 制丙烯裝置區(qū)的核心設備——丙烷丙烯分離塔總重量 為1150t， 尺 寸 規(guī) 格 為8400mm ×105000mm ×36/ 39/ 43mm，采取立式安裝。

1 施工工藝流程

丙烷丙烯分離塔吊裝采用MYDQ3200 單門架和750t 履帶吊抬移遞送法的吊裝工藝。即用MYDQ3200 單門架作為主吊機械提升設備上部吊耳，750t 履帶吊配合提升系統(tǒng)抬送設備尾部的溜尾吊耳，實現設備由水平狀態(tài)逐漸過渡到垂直狀態(tài)；設備直立后，750t 履帶吊摘鉤，3200 單門架回落；通過倒鏈調整方位，再次核定方位角后，將設備落入地腳螺栓；調整好設備垂直度和標高后，完全卸力，完成吊裝全部工作。

圖1 為丙烷丙烯分離塔吊裝流程示意圖。

（1）主吊門架和溜尾吊車索具與設備掛設完畢，具備吊裝條件，開始滑移；

（2）主吊門架提升，溜尾吊車配合后溜至設備呈30°；

（3）主吊門架提升，溜尾吊車配合后溜至設備呈60°；

（4）主吊門架提升，溜尾吊車配合后溜至設備直立，拆除溜尾索具連接；

（5）主吊門架回落，使得設備裙座按管口方位要求落入地腳螺栓，找平、找正后門架完全卸力，拆除主吊機具，完成全部吊裝。

2 吊裝設計

2.1 地基處理技術

2.1.1 MYDQ3200 單門架基礎處理技術

（1）塔架基礎設計。由于MYDQ3200 單門架基礎與丙烷丙烯分離塔基礎有部分位置重合，最終采取補樁的形式（共計補樁12 根），將3200 單門架基礎與丙烷丙烯分離塔基礎形成一體的設計方案。增加部分的樁直徑、深度、樁型等樁基相關參數及混凝土強度等級和配筋參數，與丙烷丙烯分離塔設計參數完全相同。依據GB50009- 2012《建筑結構荷載規(guī)范》和GB50135- 2019《高聳結構設計規(guī)范》進行核算，得出3200 單門架基礎的各項參數值，能夠同時滿足3200 單門架臨時吊裝要求及丙烷丙烯分離塔設計壽命內的整體沉降要求。3200 單門架基礎位置布置有設備鋼結構基礎，在布置門架底座時會發(fā)生干涉。因此，需要將3200 單門架基礎抬高400mm，最終設計2500mm×2500mm×400mm 的混凝土承臺，共計8 個，達到抬高基礎承臺的目的。

（2）基礎預埋板及二次灌漿設計。設計預埋板有兩個重要作用：一是為便于安裝塔架底座時找平找正；二是用卡板焊接的方式將塔架底座和預埋板固定。預埋板有兩個規(guī)格，“預埋板1”尺寸規(guī)格為2200mm×800mm×30mm 鋼板，共計8 個；“預埋板2”尺寸規(guī)格為500mm×500mm×30mm 鋼板，共計8 個。設計二次灌漿的主要作用為將門架底座和預埋板緊密結合，加大受力面積，使其受力均勻。

2.1.2 750t 履帶吊基礎處理技術

吊裝過程中，要求滿足750t 履帶吊溜尾吊裝丙烷丙烯分離塔全過程中的地基承載力，根據計算得到承載力要求值為210kN/ m2。結合哈薩克斯坦石油一體化（IPCI）項目的地質情況，根據“石油化工大型設備吊裝工程施工技術規(guī)程”SH/ T3515- 2017 要求，采用換填法的方案滿足基承載力要求。具體處理措施為：根據設備的外形尺寸確定處理范圍為120000mm ×15000mm， 向下挖深2000mm；然后填高度1900mm 的毛石（毛石規(guī)格為φ200～300mm），每回填300mm 用石子填縫碾壓一次，用壓路機振動壓實；最后用100mm 石粉壓實找平，處理完后表面高度與場平標高一致；最后，在上方鋪設吊車路基板進行吊裝作業(yè)。

2.2 設備主吊耳和溜尾吊耳設計技術

設備主吊耳和溜尾吊耳在設計時，需要綜合考慮溜尾受力、設備吊裝時整體穩(wěn)定性、安裝方位角、設備預焊件位置和設備壁厚等因素的影響。主吊耳采用管軸式吊耳，溜尾吊耳采用板式吊耳，設計圖分別見圖2 和圖3。

圖3 溜尾吊耳設計圖

2.3 主吊系統(tǒng)和溜尾系統(tǒng)布置技術

主吊系統(tǒng)的布置需要達到起重能力要求和經濟性要求。合理化的布置既能夠達到吊裝要求，又能夠降低施工成本。在該項目中采取了兩組共計4 臺600t 液壓提升器的布置方式。溜尾系統(tǒng)采用拉板和鋼絲繩圈組合，實現設備溜尾吊耳和750t 履帶式起重機吊鉤連接。主吊耳系統(tǒng)立面圖和平面圖布置如圖4 所示，溜尾吊耳系統(tǒng)立面圖布置圖如圖5 所示。

圖4 主吊系統(tǒng)布置圖

圖5 溜尾系統(tǒng)布置圖

2.4 MYDQ3200 單門架纜風系統(tǒng)設計

MYDQ3200 單門架纜風系統(tǒng)由6 套錨固系統(tǒng)和6 套液壓提升纜風組合系統(tǒng)構成，主要由兩個因素決定：工作狀態(tài)下能抵抗風載荷吊裝偏斜影響；在非工作狀態(tài)下能抵抗暴風的影響。同時，錨點的位置需要根據現場實際情況調整，選取原則為最小程度影響其他單元工程的施工（高空和地面）。

2.4.1 錨固系統(tǒng)設計

（1）錨點的形式：根據現場情況，設計了6 個錨點，采用埋置式結構。即將鋼管（管內加設鋼筋后澆筑混凝土）作為錨點結構放置在地面以下4m 位置，采用2m×6m 的路基板作為擋體，用原土回填、壓實。

（3）錨點設計說明：地錨基坑開挖尺寸為8000mm×1200mm×4000mm（長×寬×深）；要求回填土須夯填密實，回填高度不低于地平面以上500mm；DN600mm 鋼管內的主筋約為18 根，貼在管壁內側均布，長度與管件長度相同，主筋間距約為100mm，螺旋箍筋間距約為500mm；箍筋安裝綁扎后，澆筑C20 混凝土。

（4）埋置式地錨結構：門架布置正向有4個埋置式地錨，與地面夾角為38°；側向2 個埋置式地錨，與地面夾角為45°，埋置方式相同。圖6 為正向4 個埋置式地錨布置圖。

圖6 地錨結構布置圖

2.4.2 纜風繩布置設計

根據項目現場平面及立面布置圖，選取影響現場施工最小的點作為錨點位置，最終確定門架正向與地面夾角為38°，門架側向與地面夾角為45°。圖7 為纜風繩布置圖。

圖7 纜風繩布置圖

3 主要吊裝工藝計算

3.1 主吊受力計算

本次吊裝使用4 臺600t 液壓提升器，鋼絞線滿穿時（42 根）額定起吊載荷為2400t；設備重量為1150t（包含保溫、附塔管線、塔平臺等重量），提升系統(tǒng)吊索具重量23t，重量總計1173t；鋼絞線規(guī)格Φ17.8mm，最終穿裝數量為30 根/ 臺，合計4×30=120 根共同受力，查《預應力混凝土用鋼絞線》GB/ T5224—2014：Φ17.8- 1×71860 鋼絞線，得到破斷力為355kN。

根據《重型結構和設備整體提升技術規(guī)范》GB51162- 2016 中規(guī)定，被提升結構或設備重及附件重荷載標準值均應按實際值計算。則得本起重機的吊裝載荷為1173t，安全系數為35.5t×120/ 1173t=3.63＞2.5（3200單門架要求的鋼絞線安全系數），滿足施工安全要求。

盆腔器官脫垂是盆底支持結構缺陷、損傷與功能障礙造成的主要后果，可以表現為子宮脫垂、穹窿脫垂、陰道前壁脫垂和（或）后壁脫垂。患者常常自我感覺有塊狀腫物脫出陰道，腰酸下墜，長久站立和激烈活動后或腹壓增加時塊狀腫物增大，下墜感更明顯，并伴有排尿或排便困難。

主吊鋼絲繩選取高性能無接頭繩圈。根據《鋼絲繩吊索環(huán)索》GB/ T30587- 2014 要求，繩圈直徑≤60mm 時，安全系數取5；繩圈直徑為60～150mm 時，安全系數為6.33- 0.022D；繩圈直徑大于150mm 時，安全系數不得小于3。

最終選取高性能無接頭繩圈GJT234，繩圈直徑為234mm，繩圈周長為35m，丙烷丙烯分離塔頂部平臺需要部分預留。專用吊具最小破斷拉力為3800t，額定載荷為760t，滿足5 倍安全系數，大于要求的最小3 倍安全系數，完全滿足安全要求。

3.2 溜尾受力計算

根據溜尾力最大選取原則，設備水平抬吊時為受力最大值，圖8 為設備水平起吊狀態(tài)受力分析圖。

圖8 設備水平起吊狀態(tài)受力分布圖

根據業(yè)主提供的設備本體圖中設備重心位置顯示，設備重心距裙座底部為49173mm；設備主吊耳中心距離設備頂部距離為14615mm。經計算，設備吊耳中心距離設備重心L1=41163mm；溜尾吊耳中心距離設備底部L0=350mm；溜尾吊耳中心距設備重心L2=48872mm。

根據靜力學平衡原理，列出方程（1）和方程（2）。

式中：F1——主吊耳受力；

F2——尾部吊耳受力；

G——丙烷丙烯分離塔重量1150t（考慮內件、保溫、梯子、平臺及附塔管線等的重量）；

得到：F1=624t；F2=526t。

設備水平起吊時為最大受力狀態(tài)，可等同于雙機抬吊。根據《石油化工大型設備吊裝工程施工技術規(guī)程》SH/ T3515- 2017 規(guī)定，當采用雙機抬吊時，每臺起重機的吊裝載荷不得超過其額定起重能力的80%。設備起吊時溜尾吊車的最大受力（P）計算式見式（3），吊裝效率（η）計算式見式（4）。

式中：g′——750t 溜尾起重機750t 級吊鉤重量（21t）與機索具重量（2t）之和；

η——吊裝效率，%；

m——采用750t 履帶式起重機，選取HDB 超起主臂工況，其中主臂36m（超起配重400t、后配重245t、中央配重95t），吊裝半徑9m，吊裝額定載荷為695t。

根據計算，吊裝載荷為額定起重能力的78.9%，小于80%的最低要求，滿足吊裝要求。

溜尾鋼絲繩選取普通無接頭繩圈。根據《鋼絲繩吊索環(huán)索》GB/ T30587- 2014 要求執(zhí)行，最終選取型號為普通無接頭繩圈WJT234，長度為周長10m，最小破斷拉力為2937t，額定載荷為695t，滿足4 倍安全系數，大于要求的最小3 倍安全系數要求。

起吊過程溜尾力的力值變化分析圖見圖9。計算發(fā)現，設備在吊裝至80°時，溜尾力仍可達405t，在89°時溜尾力仍達到131t。因此，在溜尾的整個過程中都需要注意力的轉換。

圖9 設備溜尾過程受力狀態(tài)分布圖

3.3 纜風繩受力計算

纜風繩風載荷計算按照《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009- 2012，哈薩克斯坦阿特勞區(qū)施工區(qū)域最大風速20m/ s（8 級風）。根據吊裝規(guī)范要求，在6 級風以下允許吊裝，因此工作風速要求小于10.8m/ s。在6 級以上最高風速20m/ s 時，標準節(jié)處于非工作狀態(tài)。因此計算風載時應分情況計算。

纜風繩受力滿足下列條件：工作狀態(tài)下能抵抗風載荷吊裝偏斜影響；在非工作狀態(tài)下能抵抗暴風的影響。經分析計算，得到單門架風載荷如表1 所示。由表可見，工作狀態(tài)風載荷大于非工作狀態(tài)風載荷。因此，后續(xù)纜風繩受力計算僅計算工作狀態(tài)。

表1 單門架風載荷匯總 N

分析有風工況下單門架纜風繩的載荷，發(fā)現側向單根纜風繩工作載荷大于正向單根纜風繩工作載荷，纜風繩最大緊固力為918686N，換算為92t。

3.4 錨點受力計算

本項目錨點采用埋設式地錨。將埋設的鋼管按矩形錨板的切面計算，以《高聳結構設計規(guī)范》GB50135- 2019為依據，計算A1、A2、B1、B2 錨點。由于θ=38°＜45°，且錨物處于原狀土體中，可按《高聳結構設計規(guī)范》GB50135- 2019 中式（D.0.3）驗算基礎的抗力，即92×sin38°≤0.517×3.6×（0.87×4/ 0.6＋2.11）/ 2=56.6t＜120t，錨點滿足抗拔穩(wěn)定性要求。

MYDQ3200 單門架吊裝現場施工圖見圖10—圖12。

圖10 單門架組裝（自頂升倒裝方式）

圖11 溜尾遞送法吊裝圖

圖12 3200 單門架正拆工藝圖

4 結論

在哈薩克斯坦石油一體化（IPCI）項目中，通過對MYDQ3200 單門架倒裝和正拆的優(yōu)化，縮短了整體施工工期。同時，根據現場實際情況，對3200 單門架基礎及地錨進行優(yōu)化設計，主吊系統(tǒng)專用吊具與鋼絲繩圈配套應用，以及采用溜尾系統(tǒng)地基處理等技術構成了3200 單門架吊裝技術。在整個吊裝過程中，通過對比理論數據和實際吊裝數據，發(fā)現能夠進行很好的印證，達到了安全可控的目的。通過該項目的實施，對今后項目中3200 單門架吊裝、履帶吊溜尾的方式提供了基礎經驗。該工藝在安全可靠、經濟可行、縮短工期方面都具有良好的效果，可為同類型大型吊裝提供參考經驗。