冷箱钢结构模块化安装技术

冷箱钢结构模块化安装技术摘要：随着中国经济高速发展，国内施工建设项目的规划越来越大，工程建设中对大型框架钢结构的安装技术的要求越来越高，采用的合理施工方法对整个工程的建设至关重要。本文作者结合在江苏宜兴灵谷化工大化肥空分工程项目的施工实践，介绍高层框架冷箱钢结构的施工方法与技术要点。关键词：高层框架钢结构；冷箱；模块化安装技术；新技术推广与应用刖言近些年来，随着我国的经济高速发展，为冶金、石化、化工和航天等工业领域配套的建设施工技术得到了迅速发展和广泛运用。在化工建设中存在大量的钢框架结构，如空分装置箱式钢结构，气化装置钢结构框架，然后再在这些高层钢结构框架中安装大量的设备。尤其在扩建装置施工中，高层框架的施工中会受到许多客观条件的限制，往往使安装难度增大，本文结合工程实例，对高层钢结构模块化技术做出介绍和探讨，望类似高层框架钢结构工程参考。工程概况灵谷化工大化肥空分项目一套55000Nm3/h空分装置，装置内冷箱结构一套，高层结构由长11.2米x宽7.2米x5高57米主冷箱、和长14x宽7.5x高10.8米板式冷箱组成，结构预制件半成品到货，现场用高强螺栓连接、现场组装，表面气密性焊接。工程施工方法现场施工区域集中，场地小，布置紧凑，几乎没有预制场地；冷箱结构高、体积大，拼装时占地面积大，垂直度要求高，空中组对施工难度大；冷箱为四周封闭的钢结构框架，箱内塔、容器，管道密集布置，部分设备悬置在冷箱壁上，箱内作业空间狭窄，高空作业多、交叉作业频繁；冷箱面板平板对接，面板较薄，焊接变形量大，焊缝要求平整、美观，焊缝外侧打磨平整，需要采取防变形措施。结合现场特点采用分片分段进行安装，将主冷箱分五段进行安装，主冷箱第一段、第二段采用小吨位吊车分四片进行安装组焊，主冷箱第三段（长10.2米x宽11.2米x高10.8米40.96吨）、第四段（长10.2米x宽11.2米x高10.8米32.89吨）与第五段（长10.2米x宽11.2米x高12.6米34.9吨）在地面分别组对成段。第三段、第四段采用250吨履带吊进行整体吊装组对，第五段采用500吨履带吊进行吊装就位。钢结构在地面预组装过程中内脚手架同时配合搭设完。外部脚手架在每段安装完毕后及时搭设。为确保施工进度，在每两段的连接处搭设外挑檐架以方便安装。每段（片）结构预组装好后，安装对应的面板。施工程序冷箱结构施工程序如下：施工准备T组对平台搭设T基础验收T构件验收T地面分段预组装T分段吊装T测量找正T整体复测-T-面板焊接T钢梯平台栏杆等T-除锈防腐T检查验收吊装各段结构时顺序为：主冷箱的第一段（散装）T主冷箱的第二段（散装）T主冷箱的第三段（整体）T主冷箱的第四段（整体）T主冷箱的第五段（整体）T板式冷箱散安装T钢梯平台栏杆扶手等.下图分别为现场分段拼装与吊装安装图现场拼装图 整体安装吊装图施工技术要点1.施工准备：施工前对图纸进行会审，并作好设计交底工作和图纸会审记录，将制作厂家的制作图与设计施工图仔细核对，并对施工班组进行工程技术交底。在施工安装现场平整一块场地，以便结构到货后直接堆放现场材料堆放区。同时冷箱东侧预留地上铺设道木与钢板用于结构预组装平台用。。冷箱钢结构安装前，应对土建基础进行全面彻底的检查验收，并及时办理中间交接验收记录。按照规范对到货的材料、构件进行检查验收，并在平台上按编号进行预组装成段。并在预制平台处搭设移动的脚手架以便组装各段钢结构施工人员作业平台用。2技术要点2.1预组装程序为先组对柱，然后组对横梁，最后组装斜支撑，调平后将［8槽钢加强筋焊接在结构上。面板安装焊接在结构上。2.2在散安装主冷箱第一段的时候，测量东西南北四个方向的结构垂直度和对角线的误差，合格后把所有地脚螺栓紧固，且将最底下的第一个螺母与底板点焊固，然后将所有抗剪块安装点焊。2.3面板吊装在外侧加设卡子和平衡梁，防止面板产生弯曲应力而变形。在面板安装前，先安装筋梁［8槽钢，调整面板平整度后将面板内侧与［8槽钢点焊固定，再进行内侧间断焊［50(100)］，焊角尺寸均为4mm，最后进行面板外侧密封焊接。2.4主冷箱面板底部以及板式冷箱底部均预留南北方向面板和顶部面板作为管道吊装运输的通道。在所有的管道安装试压完成后，方可封闭底部及顶部预留面板。2.5在冷箱设备安装后，冷箱面板逐层安装脚手架交叉同步配合搭设，脚手架的连墙件与面板之间缝隙内的结构焊接牢固。面板的吊装要注意风的影响，且必须设有两根溜绳。2.6待板式冷箱内的所有设备安装完毕后再进行顶梁及面板的安装。板式冷箱封顶时确保顶部的坡度不小于30/1000o2.7焊接采用手工电弧焊，并采用平焊和立焊及仰焊的操作位置；焊接引弧要在焊缝的焊道内引弧，不得在母材表面引弧；临时卡具与钢构件焊接要采用直线运条，但靠近钢构件一侧要特别注意稍作停顿，严防咬肉。注意起弧和收弧的质量，收弧时要弧形运条来添满弧坑。2.8由于冷箱面板加筋肋(为［8槽钢)要与梁、面板焊接，节点板处的焊接量大，焊接要求也高，焊接应力很集中，焊接变形量也较严重，因此采用合适和焊接工艺程序和焊接方法，要在焊接作业指导书规定的范围内，在保证焊透和熔合良好的情况下，采取小电流、短电弧、快焊速、多段多道焊的焊接工艺，使焊接变形减少在最低限度；2.9、骨架焊接顺序由中间向两边对称焊接，面板焊接顺序：先焊短缝后焊长缝，由中间向外、焊工对称均布，焊接采用分段退焊或跳焊法，以免产生变形。焊接工作在冷箱外形尺寸调整结束、螺栓紧固、检查合格后焊接，先焊纵缝后焊环缝。2.10冷箱钢结构底部及顶面采取预留，这样一方面为下一步的管道安装提供通道，另一方面也可起到通风作用，快速排出在管道试压时可能泄露的氮气。在所有的管道安装试压完成后，方可封闭底部及顶部面板。2.11冷箱是一个密闭空间，在所有结构安装焊接完毕后，检查所有的焊缝有无漏焊的地方，对冷箱焊缝做透光试验、做记录，并报业主及监理审查，以保证冷箱的密闭性。2.12主冷箱内所有大件设备吊装组对完毕后，将大直径管道预制管段吊入冷箱内，然后进行预留面结构安装和顶层结构的安装，最后进行冷箱的封顶。2.13在结构找正时，在每段的立柱上绑上标尺，用经纬仪进行测量其垂直度，垂直度允许偏差为每段结构高H/1000，整个冷箱最大不超过25mm。下图为项目施工完成后整体图。冷箱钢钢结构整体图降低成本措施项目在施工过程中主要从以下几个方面控制，合计节约10万元。人工费的控制。根据项目的施工计划、以及业主的材料实际到货情况合理的安排劳动力，提高了现场的工作效率，过程中严格控制好施工质量，避免了在工程扫尾时出现大量的质量返工现象。该项目综合利用有限的作业空间进行预制钢结构，对预制场进行规范管理。对工人严格分工，流水线作业。即将工序分为构件进行编号、吊装、螺栓紧固、焊接等工序明确分工，这样增加了工人对每个工序的熟练程度，提高了工作效率和工作质量，从而减少了人工的浪费。机械费的控制，由于施工区域分散，各班组施工用吊装作业频繁，在吊装前各工号技术员和施工班组长对都对所吊的重物进行复算和再次确认，以在满足要求的情况下，选择小型吊车和机具。在平时对综合利用吊车的台班，做到了在吊装时不无故停歇。项目的周转材料的管理，材料大部分要采购新的以保证安全使用，在班组使用完成后，及时归还，对本项目已用好，可以转入其他项目继续使用的材料都统一管理，并做好标识，另对于措施用料使用现场施工余料和边角废料。这样做到了不浪费。同时提前做好施工计划，在甲供材料还未到货前，提出材料到货先后顺序并要求业主安装顺序到货，到货后直接按需要的构件卸在拼装区或堆放区，减少二次倒运材料的成本.同时预拼装场地设在冷箱旁边空地。六.总结与新技术推广与应用随着我国化工工业的迅猛发展，其框架结构规模趋向高层大型钢框架结构，该种结构重量重、高度也随之增大，这对施工现场的组装、安装吊装提出了更高的要求，为适应这一形势，施工单位更不断的加强施工技术人员能力，采用更先进的、更强的机械工具，更合理更科学的施工方法。从灵谷化工大化肥空分工程的实践效果看，在施工过程中综合考虑江苏宜兴地区天气影响、业主主材供货周期长、施工场地狭窄等因素，选择分片分段模块化安装技术，同时合理安排现场组装吊装，综合利用机械台班，施工组织措施得力，项目安全质量完全受控。该项目的实施，也使工程施工管理进一步与国内外工程施工标准化管理吻合，体现了我单位工程项目管理、大型框架