大型LNG 儲罐模塊化施工吊裝精度控制及分析

孫愛萍 劉清濤 喬新泉 胡秋英

1.河北化工醫藥職業技術學院 河北石家莊 050026；2.中國化學工程第十四建設有限公司 江蘇南京 210044

模塊化施工是一種先進的施工技術，是為適應工程建設對于工程項目的質量、安全、進度等方面高標準要求，而形成的新型標準化管理理念。模塊化施工通過在施工中引入模塊作業，將高空作業的內容移植到地面來完成，以適宜的結構組合為模塊單位預制組裝后進行模塊化吊裝，既提高了工作效率，又降低了施工成本及安全風險。模塊化施工技術為工程的高標準、高質量完成奠定了基礎，在起重機械和運輸設備大型化，以及設備和構件制造能力不斷提高的推動下，模塊化施工技術得以快速的發展與應用。

1 儲罐模塊化施工的技術特點

模塊化施工是對傳統施工模式的優化，其中儲罐模塊化施工的關鍵是模塊結構設計的合理化程度，包括如何根據現場實際情況、道路情況、吊裝能力、運輸能力和焊接技術水平等確定模塊的結構及安裝方法，實施施工和設計圖紙的深度結合；如何提高大模塊預制焊接質量及吊裝精度等。以某項目16 萬m3/ a LNG儲罐施工為例，分析儲罐模塊化施工中吊裝精度的控制技術。

2 LNG儲罐模塊化施工吊裝精度控制

2.1 項目概況及施工難點

某16 萬m3LNG 全容積拱頂罐，由預應力混凝土外罐和鋼質內罐組成。外罐主要包括拱頂、混凝土墻體、墻襯板和鋁吊頂，拱頂材質為Q345D，墻里襯板材質為Q345D，鋁吊頂材質為5083。內罐主要由3 層底板、12 圈內罐壁板和5 圈內罐加強筋構成。對外罐拱頂采用了模塊化施工，外罐內徑為82000mm，安裝高度為15479mm，共由預制成形的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。

模塊的吊裝是整個拱頂安裝的難點，吊裝中由于重量及受力不均引起的模塊變形量過大，是影響儲罐安裝精度的關鍵。根據吊裝現場情況及拱頂模塊相關參數，并考慮后續吊裝工作及安全上的可靠性，選用260t 履帶吊車進行拱頂模塊的吊裝。

2.2 吊裝精度控制關鍵技術

2.2.1 準確定位中心立柱

拱頂模塊吊裝之前，先安裝中心立柱：使用全站儀在儲罐中心區域預埋板上精確定位出立柱鋼管的中心安裝位置，并做標記；在儲罐中心設置拱頂中心環梁支撐平臺，中心立柱及斜撐焊接在預埋板上；臨時立柱及斜撐設置12 塊柱腳板，焊接時保證焊腳高度8mm，每塊柱腳板上有4 根規格為M16×160 的膨脹螺栓；中間立柱下部統一標注距上部頂端距離，吊裝落位后通過水準儀測量，調整至理論位置。

2.2.2 均布邊緣支撐，確保支撐穩定

在外罐內側預埋板上設置72 套拱頂臨時邊緣支撐，用于拱頂尾部受力支撐。支撐與墻體預埋件之間通過槽鋼滿焊固定，并在邊緣支撐上對應標記出拱頂塊的編號。邊緣支撐均勻分布，確保支撐穩定。

校核邊緣支撐穩定性。對于邊緣支撐，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。根據立柱橫截面的工作應力、工作壓力和面積，并考慮材料結構件折減系數、材料許用應力等參數，確定單根立柱穩定條件，確保立柱滿足穩定性要求。中心立柱安裝完成后，安裝定位拱頂中心環，安裝時要嚴格調整，確保中心環的安裝方位正確。

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，再進行正式吊裝。拱頂模塊有大塊Ⅰ、小塊Ⅱ各12 塊。要嚴格按照圖1 標注的順序進行吊裝。拱頂模塊Ⅰ采用對稱吊裝，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，先根據預設鋼絲繩長度調整拱頂塊，使其與安裝角度基本吻合，小端略高于理論高度約300mm；吊機緩慢起鉤，速度為400mm/ min；試吊時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吊裝，反之應立即停止吊裝作業。

正式吊裝就位：先將拱頂塊吊起一個合適高度，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，履帶吊旋轉吊臂，使拱頂塊置于大致安裝位置上方，并通過預先設置好的定位纜繩進行調整；當拱頂塊吊至安裝位置上方后，吊機緩慢落鉤，速度為400mm/ min，待拱頂塊距安裝支撐上方200mm 時，停止落鉤；通過預先設置的纜繩和手拉葫蘆微調拱頂塊，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支撐就位后，在兩槽鋼之間用千斤頂將臨時支撐頂升到理論位置，并將臨時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，吊機方可摘鉤。

2.2.4 合理布置模塊吊點

根據吊裝重量和吊裝形式尺寸，使用260t 履帶吊機進行吊裝。為保證模塊受力均勻，以及吊裝過程中的平衡穩定，在大片拱頂模塊Ⅰ上設置6 個吊裝點，在小片拱頂模塊Ⅱ上設置4 個吊裝點，大片拱模頂塊Ⅰ大端使用2 個10t 手拉葫蘆，小片拱頂模塊Ⅱ大端使用2個5t 的手動葫蘆。手拉葫蘆通過吊裝帶與鋼絲繩連接，用于調節拱頂模塊的平衡。拱頂模塊吊運期間，在拱頂模塊4 個角分別設置纜繩，以保持吊運行過程中拱頂模塊的平衡與穩定。吊耳焊接在拱梁上，根據吊裝重量和吊裝形式尺寸，經過分析與平衡計算，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 結語

模塊化施工可縮短建設周期，有效降低施工成本，提高施工質量和工程建設項目的科技含量，促進工程建設項目向精細化、標準化建設上發展。實施最大預組裝模塊化，減少了高空作業工作量，降低了施工現場安全風險系數。同時，可改善作業人員的工作環境，降低人員勞動強度。儲罐構件模塊化施工吊裝精度控制是模塊化施工的關鍵技術，模塊化施工構件結構跨度大和鋼材自重是影響吊裝及安裝精度的關鍵，可通過均布支撐、合理設置吊點等措施，解決模塊化施工中大跨度結構件吊裝變形、就位難度大等技術問題。