洞庫金屬油罐施工技術分析與探討

王志朋

中國化學工程第四建設公司 湖南岳陽 414000

洞庫金屬油罐施工技術分析與探討

王志朋

中國化學工程第四建設公司 湖南岳陽 414000

本文結合工程實例，詳細分析了14萬m3山洞洞庫金屬油罐制作安裝施工技術方案的比較與選擇；并分別就油罐頂板運輸與組裝，洞內構件吊裝與堆放，洞內油罐提升，洞內油罐焊接工藝，洞內降低煙塵及通風等方面的關鍵技術措施，進行了詳細深入細致的闡述并進行了簡明扼要的技術總結.

洞庫 油罐 運輸 吊裝提升 焊接

在大型石油油庫建設中，絕大部份油庫為地面露天油庫，小量為半地下式覆土油庫，山洞洞穴式油庫建造得很少。主要為國防戰備油庫，近幾十年國內鮮有建造。有著制作安裝工作面狹小，運輸困難，大型機械設備無法進入作業；封閉洞穴內施工焊接生產的焊煙等有害氣體，影響施工人員身體健康等特點，如果不做好充分的切實可行的技術設計方案和充足的施工準備工作，就會產生如延誤工期，影響施工生產，危害職工身體健康，增加施工成本，造成安全事故等不良后果。國家在增加石油儲備和國防戰備工程中，今后將更進一步增大洞庫建設規模，因此，在對洞內油罐制作安裝施工技術進行探討有一定的理論和現實意義。

1 工程概況

國家物資儲備局一戰略儲備油庫，為28臺共計14萬m3金屬焊接油罐，該油庫為葡萄式洞庫，28臺5000m3油罐布置在一條E字型巷道兩側，巷道總長1680m，巷道開挖后毛段面尺寸為寬乘高為3.6m*3.9m，巷道被復后尺寸為2.5m*2.8m，每臺油罐間距約為50m。

油罐罐室被復后尺寸為Φ24m*18.2m，油罐尺寸為Φ22250mm*16302mm，為焊接固定拱頂式油罐，主巷道與罐室連接的支巷道長9m。安裝操作空間相當小，運輸和吊裝困難，罐室無通風豎井，所有通風換氣均必須通風巷道口部通風換氣。

該油庫建設工期要求很緊，洞庫石方爆破掘進12萬m3，混凝土12000m3，28臺油罐制安及工藝管道，電氣、儀表、通風安裝在內工期為18個月，因此必須在掘進被復和安裝交叉作業條件下進行，狹窄的巷道為唯一的交通運輸通道，也無法采用封閉區域作業，油罐制安工期只能控制在8個月內，給施工帶來相當困難。

2 洞庫5000m3油罐施工方案的比選

由于工期緊，罐室空間作業面狹小，巷道狹窄，運輸困難和洞內排煙通風困難等不利因素，給施工組織和技術方案的確定帶來很大困難。

2.1 油罐運輸及預制方案的選擇

（1）方案一：根據巷道實際情況，所有頂板及壁板全部預制成長寬尺寸不超過6m*1.5m，采用平板拖車，運到罐室后，用2t液壓叉車卸板，罐室內預制扇形頂板。

(2)方案二：油罐扇形頂板在室外加工廠預制成長寬10152mm*1380mm設計尺寸，采用專用運輸車輛及專用卸板機械運輸卸板。

(3)方案三：根據50年代洞庫曾采用人工抬運方案（成本高，工效低，不予考慮）

(4)方案一與方案二優缺點比較

選用方案一，運輸相對容易，機械設備易配置，但在罐室內要二次預制和轉運，工期相對長，工效低，工作環境差，而且叉車等機械對油罐基礎瀝青砂漿絕緣層可能破壞等缺點。

選用方案二：縮短了在罐室施工時間，全部預制在預制加工廠進行，可提前預制，工期短，質量有保證，工作環境好，對基礎無影響，但施工機械設備無現成設備，而且在可行性方面存在技術上的風險。

根據現場實測試驗和反復研究論證，成功開發和制作了小角度轉彎半徑的專用拖車和專用旋轉門式桁吊，運輸和卸板，并兼顧考慮油罐頂板安裝組對的施工方法。

2.2 油罐組裝和罐室桁吊卸板布置圖提升方案比選

(1)方案一：采用先圍頂層壁板，扇形頂板分次進場，罐帽頂安裝桁吊，整體蓋頂或人工蓋頂，內置桅桿機械提升圍板倒裝施工方法。

(2)方案二：采用先將所有扇形頂板一次性運到罐室內，采用工具式頂板組裝胎具，先分段分區組裝頂板，采用內外相結合，機械提升圍倒裝施工方法。

(3)方案一與方案二的優缺點比較

選用方案一，是比較常用的施工方法，工人對技術操作熟練，油罐幾何尺寸方便控制，變形小，但勞動強度高，頂蓋組裝胎架用料多，施工成本高，而且罐頂板開安裝孔，增加焊接量，對油罐質量不利，工期長。

選用方案二，勞動強度低，特別是旋轉桁吊已兼顧考慮到頂板的吊裝任務，工具式組裝胎具節約材料和反復利用，工程成本低，采用外內二次提升，油罐頂板不需要開施工洞口，減少了焊接工作量，對油罐質量有利。但工人操作相對困難，幾何尺寸和變形相對不易控制，增加了一次桅桿立拆工作量。

經反復分析考慮，采用了分段分區蓋頂，內外相結合機械提升倒裝的施工方案。

2.3 降煙和通風方案的比選

(1)方案一：采用手工電弧焊接，巷道內設通風管道，機械通風換氣施工方法。

(2)方案二：采用CO2氣體保護焊接，主巷道用射流風機，罐室內用軸流風機抽煙，鼓風機補氣的施工方法。

(3)方案一與方案二優缺點比較

選用方案一，焊接耗料少，焊工不需另行培訓，焊接和通風設備易配置，用電量少。但施工工效低，工期較長，煙塵大，風管需要數量多，且影響土建爆破和不利于巷道粉塵及有害氣體排除，成本高。

選用方案二，施工工效高，工期短，成本低，煙塵少，有利于土建施工交叉作業，但焊接需要另行培訓，施工機械設備要另行配置，一次投入較多，用電負荷大。

經過反復權衡和考慮，確定按氣體保護焊接工藝，無風管通風換氣方法施工。

3 洞庫油罐施工技術措施

3.1 組織方案設計

3.1.1 工序組織安排

根據洞庫施工的實際情況，劃為三個流水作業段（班組），即施工機械設備準備和預制加工、半成員運輸及鋪底置頂、組裝焊接及提升和試驗檢驗三個錯位平行流水作業段均衡流水，組織施工。

3.1.2 重點考慮的幾個方面

(1)在施工準備期，準備為所需的機械設備和器材，并檢查檢驗其可行性和可靠性。

(2)因洞庫場地有限，合理考慮預制工作的提前量，太早開始造成半成品無場地可堆放，人員窩工，太遲影響正常施工進度。

(3)嚴把預制半成品質量關。

(4)合理安排各流水作業段人員數量、機械設備配備。

(5)保證各流水段工作合理銜接。

3.2 運輸與鋪板

3.2.1 認真檢查油罐基礎絕緣層的平整度和密實度，保證底板鋪裝后與基礎吻合，以免運輸、立桅桿及桁吊對底板外力產生變形。

3.2.2 平板車要滿足洞內巷道旋轉要求，運輸平板車上要有固定鎖具裝置和駕駛員防護欄，防止鋼板變形和傷害司機及其它人員。

3.2.3 運輸車采用140馬力拖拉機牽引，6m長雙輪平板車，前后帶可調節伸長調高的支架，分別滿足運輸底板，壁板和頂板用，可一次運輸底板、壁板4塊或扇形頂蓋板2塊。

3.2.4 運輸車在巷道內運行，要采用低速和單向行駛，安排專人負責協調指揮調度。

3.2.5 運輸鋼板前，要先在檢查合格的基礎上，彈線標出油罐底板安裝位置，先后依次運輸邊緣板，中幅底板，并采用間斷焊，預組裝底板，以安裝旋轉桁吊吊卸頂板和壁板。

3.2.6 底板預裝完后，安裝旋轉桁吊，桁吊高度應滿足頂板組裝要求，高度高于頂拱高800mm，中心固定立柱用Φ219*7mm鋼管制作，桁梁為格構式，設兩個吊點，邊吊點在懸挑端，滿足壁板靠墻就位，中吊點滿足扇形頂板卸車就位和組裝起吊用。旋轉立柱為格均式，腳帶兩個承力導向膠輪，保證旋轉行走時不損傷底板鋼板。

3.2.7 按施工排版圖位置，在罐室墻面標明位置，按底內頂外依次運輸就位罐壁板，緊靠墻面立放，并固定，防止傾覆。

3.2.8 在罐底板上，彈線放樣，焊接固定壁板臨時定位板，焊接安裝包邊角鋼，在確定定位板和安裝包邊角鋼時，應考慮焊接收縮量和頂蓋焊接收縮包邊角鋼下邊外翹變形量2-3mm余量，防止產生油罐幾何尺寸誤差和壁板組對變形。

3.2.9 運輸就位油罐扇形頂板，頂板要集中側立堆放，臨時支護，盡可能少占空間和位置。

3.2.10 分區段固定頂板組裝工具式組合胎具，第一次組裝的面積，以頂板堆放外全部位置為宜。

3.2.11 組裝扇形頂板，先組裝未堆放區段，隨頂板堆放依次組裝合垅，扇形頂板安裝完后，拆除旋轉桁吊，最后安裝中心頂板。

3.3 壁板組對與提升

3.3.1 油罐頂蓋組裝完后，在罐外邊園周等分布置18根外提升桅桿，桅桿采用Φ159*5mm鋼管，高度3m，桅桿安裝位置應放在立放壁板搭接位置，便于壁板圍板方便。

3.3.2 桅桿立于油罐基礎砼外環梁上，頂部與罐室墻面預埋螺栓拉結固定要牢固，防止提升過程中失穩傾倒。

3.3.3 因電源容量有限，采用18臺10t手動葫蘆提供。

安全性能計算

油罐壁板 二層以上所需提升總重量為72t。

K=18*10/72=2.5 滿足需要

3.3.4 在已組裝好在油罐拱頂，按外置桅桿位置，均布焊接固定吊點，然后提升至頂層壁板高度，檢查調整好水平標高和水平位移誤差后，圍焊頂層壁板。

3.3.5 外置提升，要重點注意水平位移，在提升時各受力點要均勻，提升同步，并在四個方向的底板外邊和壁板、頂蓋角鋼上做好中心標記，提升完后檢查并調正偏差，以防油罐水平位移產生扭曲變形。

3.3.6 外置提升油罐壁板時，要使內置脹圈與壁板緊貼并焊牢，外吊點要與脹圈與壁板焊點位置一致，以防止提升時把壁板拉變形。

3.3.7 按上方法依次提升油罐頂部1～2層壁板。

3.3.8 在頂部第三層壁板圍板組對焊接完后，在罐內安裝桅桿，桅桿數量為18根，園周分布。桅桿高度略大于2層壁板高度為宜，固定拉結牢固，設中心立柱，防止傾斜變形。提升采用18臺10t手動葫蘆。

3.3.9 圍板采用在罐外壁臨時固定吊點，用1t手動葫蘆圍板。

3.3.10 內提組裝方法與常規地面油罐倒裝方法相同。

3.4 降煙及通風換氣

3.4.1 利用洞庫主巷道口設計地勢高差6m的有利條件，利用空氣壓差自然通風換氣。地勢低的2#洞口作為進氣口，1#、3#洞口作為排氣口，在不施工產生煙塵尾氣的情況下，能保證主巷道內空氣質量滿足要求。

3.4.2 在1 # 和3# 主巷道轉角處，增設機械通氣設備，強制抽風，以達到加速主巷道內空氣流動速度，增快2#口進風速度，以達到稀釋巷道內有害氣體濃度，滿足人體需要。

3.4.3 主巷道通風采用67kw射流風機。射流風機的控制在油罐焊接上班作業前2h開機，下班以后2h關機，爆破后3h關機，以保證主巷道內空氣質量，由專人負責控制和檢查。

3.4.4 洞庫罐通風換氣和焊接煙塵的排放，采用2臺3kw軸流風機外排，其中一臺安裝在油罐頂上的通風透光孔上，抽油罐內的煙塵；一臺裝在罐室，排出罐室內煙塵。設一臺3kw鼓風機安裝在罐室入口，向內補充空氣。

3.4.5 罐室內軸流風機配拉鏈式帆布通風軟管，引出罐室口20m，風管懸掛在主巷道頂部，風管出口與射流風機通風方向一致，以減少和降低罐室補風空氣污染程度。

3.4.6 洞內影響空氣質量的主要污染源是巷道內車輛尾氣、掘進爆破粉塵、焊接產生的焊煙。其中以焊煙為最大污染源，如采用電弧焊接，按工期要求，幾十臺焊機工作，所產生的焊煙根本無法施工。故選擇焊煙少、工效快的半自動CO2氣體保護焊接工藝。

3.4.7 罐室內油罐焊接。除定位焊采用手工電弧焊外，其余焊接全部采用CO2氣體保護焊。

3.4.8 油罐制作安裝順序，根據主巷道罐室布置，從出風口向進風口依次制作安裝，以保讓煙塵順風排出，減少巷道內空氣質量重復污染。

3.4.9 油罐焊接要均衡，每臺罐安排6臺CO2氣體保護焊機，2臺手工電弧焊機（定位焊用），每天焊接工作量，以白天一個班完成一圈壁板組對焊接量為原則。晚上時間做無損檢測工作，以保證第二天能繼續圍板提升。

4 結語

綜上所述，在洞庫油罐施工的特殊作業環境和條件下，合理制定施工工藝方法和采用專用施工設備，實行了洞庫油罐流水作業與平行作業并舉，減輕了勞動強度，提高了工效，創造了較好的施工作業環境，有效地保證了工程施工安全、工程質量和工程進度。受到建設單位提供的電源容量限制，不能采取電動機械提升方法，否則施工將更為方便、輕松。另外因為工期安排，油罐安裝正趕上夏秋季節，洞內結露，給焊接帶來困難，應盡可能選擇春冬季節在洞庫制作安裝油罐。總的來說，該庫油罐施工的成功，為同類油庫的建設安裝提供了良好的借鑒作用和參考價值。

1立式金屬油罐設計規范.GB50314—2003.

2立式金屬油罐施工驗收規范.GB50128—2005.

3后方油料倉庫設計規范.GJB5758—2006.（總后勤部）.

4洞庫工程施工驗收規定.2007.10.30.（總裝研究總院）.

TE8

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1672-9323（2011）02-0069-04

2011-01-09）