重大件設備運輸安裝與使用在項目總平面布置及道路設計中的應用

關德海 ,薛晶晶

(1.中國恩菲工程技術有限公司,北京 100038;2.中國電力工程顧問集團華北電力設計院有限公司,北京 100120)

0 引言

伴隨著工業產業國際化趨勢以及工業資源國單一資源出口逐步向資源國內深加工轉變,促使國內外資本在本國投資建廠,在帶動產業向下游延伸、增加附加值的同時,也大大促進本國經濟發展速度。一些行業的工業企業,其核心設備屬于進口的重大件,此設備的運輸、安裝及未來使用均對工廠的總平面布置及道路設計提出更高的要求。只有全面性考慮、精細化設計,才能達到項目工程建設與生產運營綜合效益的良好體現。

1 重大件設備運輸安裝及使用特點

(1)重大件設備多為重型超大成套設備,通常為裝置的核心部分,具有很高的裝備制造水平、技術壁壘和知識產權,伴隨經濟社會發展與工程建設項目的集成化、大型化的要求而快速發展。重大件設備通常外形尺寸超大、超長、超寬,超重、不可解體而且價值很大,其運輸、安裝直接關系到工程項目的建設進度。

(2)重大件設備運輸具有門檻高、成本高、風險大、周期長、速度慢等特點,同時對運輸的可靠性、安全性、技術水平、全流程服務提出很高的要求,也對現代運輸設備與起吊設備有著很高的要求。在安裝過程中,通常是專用運輸設備與大型吊裝設備輔助作業完成。

(3)含有重大件設備的廠房設施在生產使用過程中對周邊的建筑、環境、空間等諸多因素綜合要求較高,力求達到安全、可靠、節能、環保、舒適的效益目標。

2 總平面布置

總平面布置是在總體布局的基礎上,根據工廠的性質、規模、生產流程、交通運輸、環境保護、防火、防爆、安全、衛生、施工、檢修、生產、管理、廠容廠貌、預留發展等要求,結合當地的自然條件、外部設施等因素經過多方案比較、合理布置,擇優確定。此處需要著重指出的是,一般國外重大件設備是海運到港,然后陸地運輸,為了增強重大件運輸的便利性和安全性,廠區標高不宜過高,外部道路的設計與施工應具備良好條件,滿足道路運輸的需求。

2.1 設備廠房位置的選擇

本項目設備外形尺寸長×直徑約為41 ×6 m,重量約為900 t,此設備價值高、技術復雜,是本項目的核心設備,其廠房外形尺寸長× 寬約為80 ×85 m。所在位置除了滿足上下游工藝銜接順暢、管線盡量短捷的要求,還需根據廠房大小選擇合適場地,確保地基良好、基礎形式簡單;廠房周邊應空間開闊,便于土建、安裝、檢修等作業;同時還要根據風向因素,盡量避免廠房上下游的空氣環境相互干擾。根據諸多因素,將此廠房布置于靠近廠區中部的場地開闊的挖方地塊,地基良好且便于與上下游工藝車間聯系,同時位于清潔廠房盛行風向的下風側、原料裝卸粉塵污染較大車間盛行風向的上風側,操作環境良好。

2.2 廠房周邊配套設施

廠房西側布置9 m 寬全廠性主干道,另外三面布置服務于本廠房的6 m 寬支路,共同組成環形道路網,滿足消防的相關要求。其中9 m 寬道路遠離廠房30 m,充分考慮設備運輸專用車轉彎、行駛、安裝作業具有良好的操作空間,6 m 寬道路距離廠房10 m 左右,同時為檢修提供充足空間。

本項目地處熱帶季風氣候、全年高溫多雨,場地排水采用明溝形式,為保持場地完整性,盡量減少明溝對場地的分割,同時節省建設投資,將道路采用單橫坡布置,在遠離廠房的道路外側設置明溝,收集屋面及場地雨水。

此外根據本項目特點,廠房周邊還設置了疏散避難場所,用于緊急狀況下工作人員疏散后的集合與應對。

2.3 工程管架布置

作為項目的核心設備,廠房與外界聯系的管道線路繁多。為了滿足工藝生產要求,同時達到良好的空間效果,在總圖布局階段就根據工程經驗和技術特點,對與本廠房聯系緊密的設施科學規劃、合理布局,對主廠房管線進出端口也提前梳理,完善廠房的詳細布置;使外部管線路徑盡量集中統一路徑,將主路徑以外的管線單一、數量較少的工程管線(例如動力電纜)采用局部直埋或電纜溝的形式穿越道路,最終達到工程綜合管架就近布置于廠房一側,避免出現廠房被橋架包圍的情況。

對于項目有若干系列,分期建設的情況,還應充分考慮前期管架施工后的凈空保證,確保后期設備運輸便捷、可行。本項目在橋架穿越設備運輸道路的時候,根據設備離地高度,將跨越道路的橋架凈空抬高至9 m,保證了良好的通行條件。

3 道路設計

本項目位于海島沿岸,對外物流只能依靠海運,設備到港卸船后需經過廠外道路進入工廠范圍,在外部道路設計過程中不僅要滿足運營期間物流運輸量、運輸方式、運輸車輛形式、行車荷載、人員交通等因素,還應充分考慮建設期間設備運輸的要求。

3.1 設備及車輛技術參數

本項目運營年部分道路承擔的物料運入量為200 萬t/a,運出量為30 萬t/a,運入物料采用30 t 自卸汽車運輸,汽車外形尺寸長× 寬× 高為8.6 ×2.55 ×3.45 m;運出物料采用40 t 牽引汽車+半掛平板車運輸,整車外形尺寸長× 寬× 高為15.1 ×2.5 ×3.1 m。

本項目重大件設備外形尺寸長×直徑約為41×6 m,重量約為900 t,采用動力模塊平板車運輸,運輸車為并排兩軸線,總寬5.4 m,總長36 m,自重約200 t,重車單軸荷載約30 t。車輛底板高度1.5 m,自帶升降系統,調節范圍±0.35 m,每組輪胎可獨立轉向,整車最小外側轉彎半徑為30 m。

圖1 車輛外觀圖

3.2 道路參數設計

根據運輸量、軸載、軸作用次數等條件,計算出外部道路路面寬度16 m,雙向四車道,兩側路肩寬度均為8.5 m,主要用于人員通勤步行、工程管線敷設、行道樹綠籬設置。

3.3 路基路面設計

圖2 重車正側面圖

圖3 填挖方道路橫斷面圖

本項目道路路基分為填方段和挖方段,基本無半填半挖路段。填方路段地基多為高含水量表土,且海拔很低,高程2 m 左右。結合工程地質勘察報告,在路基施工前,清除路基范圍內的雜草,有機雜質,雜填土,淤泥等,路基底部鋪筑強度滿足要求的中風化挖方材料或外運石材作為排水墊層,厚度1.0 m,寬度超出坡腳外側1 m;項目場地挖方材料充足時,上部可繼續鋪筑中風化或強風化材料,厚度不小于2 m,填筑材料應級配良好,最大粒徑不得大于150 mm。路面底面以下2 m 范圍采用強度滿足要求的中風化或強風化材料填筑,填筑材料應級配良好,最大粒徑不得大于100 mm。填方需滿足孔隙率、壓實度等質量控制標準,地基表層碾壓密實后再進行路基填方,填方作業按照重型壓實標準分層壓實,填筑厚度以30 cm 為宜。

由于此段道路在建設期和生產運營期運輸頻繁、運輸量大,且重要性高,所以道路采用水泥混凝土路面設計。由于填方路段填方高度約9 m,回填土含水量較高,同時考慮到路基沉降的可能性及雨季施工等因素,將填方路段路面結構厚度設計為:30 cm 厚水泥混凝土面層,20 cm 厚水泥穩定級配碎石基層,20 cm 厚級配碎石底基層,20 cm 厚天然砂礫墊層。由于部分挖方路段挖方高度較大,根據工程地質勘察報告,挖方后地基承載力較高,所以結合施工中實際情況可將填方路段路面厚度中的20 cm 厚水泥穩定級配碎石基層取消。

4 總結

重大件設備運輸安裝與使用對項目總平面布置及道路設計提出較高要求,在進行相關設計時,不僅要考慮其運輸安裝的便利性,還要從整個工程項目的角度,結合技術、經濟、環境、安全、維護、使用等諸多因素綜合考量總圖布局,不斷優化設計,為節省建設投資和提高生產運營的綜合效益提供有利條件。