MYDQ3200 單門架吊裝技術(shù)研究與應(yīng)用

喬曉軍

中化二建集團(tuán)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(xiàng)目不斷發(fā)展，裝置區(qū)核心設(shè)備的體積和重量越來越大，設(shè)備吊裝在現(xiàn)代化工建設(shè)中所占比重也越來越大。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)6400t 液壓復(fù)式起重機(jī)進(jìn)行功能擴(kuò)展。以哈薩克斯坦石油一體化（IPCI） 項(xiàng)目PDH 裝置區(qū)核心設(shè)備——丙烷丙烯分離塔有吊裝為例，在綜合考慮設(shè)備自身及裝置區(qū)布置特點(diǎn)的情況下，提出采用MYDQ3200 單門架進(jìn)行主吊的方案。

哈薩克斯坦石油一體化（IPCI）項(xiàng)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(shè)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(jī)械提升設(shè)備上部吊耳，750t 履帶吊配合提升系統(tǒng)抬送設(shè)備尾部的溜尾吊耳，實(shí)現(xiàn)設(shè)備由水平狀態(tài)逐漸過渡到垂直狀態(tài)；設(shè)備直立后，750t 履帶吊摘鉤，3200 單門架回落；通過倒鏈調(diào)整方位，再次核定方位角后，將設(shè)備落入地腳螺栓；調(diào)整好設(shè)備垂直度和標(biāo)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(shè)備掛設(shè)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(shè)備呈30°；

（3）主吊門架提升，溜尾吊車配合后溜至設(shè)備呈60°；

（4）主吊門架提升，溜尾吊車配合后溜至設(shè)備直立，拆除溜尾索具連接；

（5）主吊門架回落，使得設(shè)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(jī)具，完成全部吊裝。

2 吊裝設(shè)計(jì)

2.1 地基處理技術(shù)

2.1.1 MYDQ3200 單門架基礎(chǔ)處理技術(shù)

（1）塔架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。由于MYDQ3200 單門架基礎(chǔ)與丙烷丙烯分離塔基礎(chǔ)有部分位置重合，最終采取補(bǔ)樁的形式（共計(jì)補(bǔ)樁12 根），將3200 單門架基礎(chǔ)與丙烷丙烯分離塔基礎(chǔ)形成一體的設(shè)計(jì)方案。增加部分的樁直徑、深度、樁型等樁基相關(guān)參數(shù)及混凝土強(qiáng)度等級(jí)和配筋參數(shù)，與丙烷丙烯分離塔設(shè)計(jì)參數(shù)完全相同。依據(jù)GB50009- 2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》和GB50135- 2019《高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行核算，得出3200 單門架基礎(chǔ)的各項(xiàng)參數(shù)值，能夠同時(shí)滿足3200 單門架臨時(shí)吊裝要求及丙烷丙烯分離塔設(shè)計(jì)壽命內(nèi)的整體沉降要求。3200 單門架基礎(chǔ)位置布置有設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，在布置門架底座時(shí)會(huì)發(fā)生干涉。因此，需要將3200 單門架基礎(chǔ)抬高400mm，最終設(shè)計(jì)2500mm×2500mm×400mm 的混凝土承臺(tái)，共計(jì)8 個(gè)，達(dá)到抬高基礎(chǔ)承臺(tái)的目的。

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

2.1.2 750t 履帶吊基礎(chǔ)處理技術(shù)

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(jù)計(jì)算得到承載力要求值為210kN/ m2。結(jié)合哈薩克斯坦石油一體化（IPCI）項(xiàng)目的地質(zhì)情況，根據(jù)“石油化工大型設(shè)備吊裝工程施工技術(shù)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(jù)設(shè)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(jī)振動(dòng)壓實(shí)；最后用100mm 石粉壓實(shí)找平，處理完后表面高度與場(chǎng)平標(biāo)高一致；最后，在上方鋪設(shè)吊車路基板進(jìn)行吊裝作業(yè)。

2.2 設(shè)備主吊耳和溜尾吊耳設(shè)計(jì)技術(shù)

設(shè)備主吊耳和溜尾吊耳在設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮溜尾受力、設(shè)備吊裝時(shí)整體穩(wěn)定性、安裝方位角、設(shè)備預(yù)焊件位置和設(shè)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(shè)計(jì)圖分別見圖2 和圖3。

圖3 溜尾吊耳設(shè)計(jì)圖

2.3 主吊系統(tǒng)和溜尾系統(tǒng)布置技術(shù)

主吊系統(tǒng)的布置需要達(dá)到起重能力要求和經(jīng)濟(jì)性要求。合理化的布置既能夠達(dá)到吊裝要求，又能夠降低施工成本。在該項(xiàng)目中采取了兩組共計(jì)4 臺(tái)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(shí)現(xiàn)設(shè)備溜尾吊耳和750t 履帶式起重機(jī)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(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

MYDQ3200 單門架纜風(fēng)系統(tǒng)由6 套錨固系統(tǒng)和6 套液壓提升纜風(fēng)組合系統(tǒng)構(gòu)成，主要由兩個(gè)因素決定：工作狀態(tài)下能抵抗風(fēng)載荷吊裝偏斜影響；在非工作狀態(tài)下能抵抗暴風(fēng)的影響。同時(shí)，錨點(diǎn)的位置需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)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(shè)計(jì)

（1）錨點(diǎn)的形式：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，設(shè)計(jì)了6 個(gè)錨點(diǎn)，采用埋置式結(jié)構(gòu)。即將鋼管（管內(nèi)加設(shè)鋼筋后澆筑混凝土）作為錨點(diǎn)結(jié)構(gòu)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(shí)。

（3）錨點(diǎn)設(shè)計(jì)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(shí)，回填高度不低于地平面以上500mm；DN600mm 鋼管內(nèi)的主筋約為18 根，貼在管壁內(nèi)側(cè)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(jié)構(gòu)：門架布置正向有4個(gè)埋置式地錨，與地面夾角為38°；側(cè)向2 個(gè)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(gè)埋置式地錨布置圖。

圖6 地錨結(jié)構(gòu)布置圖

2.4.2 纜風(fēng)繩布置設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)平面及立面布置圖，選取影響現(xiàn)場(chǎng)施工最小的點(diǎn)作為錨點(diǎn)位置，最終確定門架正向與地面夾角為38°，門架側(cè)向與地面夾角為45°。圖7 為纜風(fēng)繩布置圖。

圖7 纜風(fēng)繩布置圖

3 主要吊裝工藝計(jì)算

3.1 主吊受力計(jì)算

本次吊裝使用4 臺(tái)600t 液壓提升器，鋼絞線滿穿時(shí)（42 根）額定起吊載荷為2400t；設(shè)備重量為1150t（包含保溫、附塔管線、塔平臺(tái)等重量），提升系統(tǒng)吊索具重量23t，重量總計(jì)1173t；鋼絞線規(guī)格Φ17.8mm，最終穿裝數(shù)量為30 根/ 臺(tái)，合計(jì)4×30=120 根共同受力，查《預(yù)應(yīng)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(jù)《重型結(jié)構(gòu)和設(shè)備整體提升技術(shù)規(guī)范》GB51162- 2016 中規(guī)定，被提升結(jié)構(gòu)或設(shè)備重及附件重荷載標(biāo)準(zhǔn)值均應(yīng)按實(shí)際值計(jì)算。則得本起重機(jī)的吊裝載荷為1173t，安全系數(shù)為35.5t×120/ 1173t=3.63＞2.5（3200單門架要求的鋼絞線安全系數(shù)），滿足施工安全要求。

盆腔器官脫垂是盆底支持結(jié)構(gòu)缺陷、損傷與功能障礙造成的主要后果，可以表現(xiàn)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(dòng)后或腹壓增加時(shí)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(jù)《鋼絲繩吊索環(huán)索》GB/ T30587- 2014 要求，繩圈直徑≤60mm 時(shí)，安全系數(shù)取5；繩圈直徑為60～150mm 時(shí)，安全系數(shù)為6.33- 0.022D；繩圈直徑大于150mm 時(shí)，安全系數(shù)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(tái)需要部分預(yù)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(shù)，大于要求的最小3 倍安全系數(shù)，完全滿足安全要求。

3.2 溜尾受力計(jì)算

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

圖8 設(shè)備水平起吊狀態(tài)受力分布圖

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

根據(jù)靜力學(xué)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(nèi)件、保溫、梯子、平臺(tái)及附塔管線等的重量）；

得到：F1=624t；F2=526t。

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

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

η——吊裝效率，%；

m——采用750t 履帶式起重機(jī)，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(jù)計(jì)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(jù)《鋼絲繩吊索環(huán)索》GB/ T30587- 2014 要求執(zhí)行，最終選取型號(hào)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(shù)，大于要求的最小3 倍安全系數(shù)要求。

起吊過程溜尾力的力值變化分析圖見圖9。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，設(shè)備在吊裝至80°時(shí)，溜尾力仍可達(dá)405t，在89°時(shí)溜尾力仍達(dá)到131t。因此，在溜尾的整個(gè)過程中都需要注意力的轉(zhuǎn)換。

圖9 設(shè)備溜尾過程受力狀態(tài)分布圖

3.3 纜風(fēng)繩受力計(jì)算

纜風(fēng)繩風(fēng)載荷計(jì)算按照《建筑結(jié)構(gòu)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(fēng)速20m/ s（8 級(jí)風(fēng)）。根據(jù)吊裝規(guī)范要求，在6 級(jí)風(fēng)以下允許吊裝，因此工作風(fēng)速要求小于10.8m/ s。在6 級(jí)以上最高風(fēng)速20m/ s 時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)處于非工作狀態(tài)。因此計(jì)算風(fēng)載時(shí)應(yīng)分情況計(jì)算。

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

表1 單門架風(fēng)載荷匯總 N

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

3.4 錨點(diǎn)受力計(jì)算

本項(xiàng)目錨點(diǎn)采用埋設(shè)式地錨。將埋設(shè)的鋼管按矩形錨板的切面計(jì)算，以《高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50135- 2019為依據(jù)，計(jì)算A1、A2、B1、B2 錨點(diǎn)。由于θ=38°＜45°，且錨物處于原狀土體中，可按《高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50135- 2019 中式（D.0.3）驗(yàn)算基礎(chǔ)的抗力，即92×sin38°≤0.517×3.6×（0.87×4/ 0.6＋2.11）/ 2=56.6t＜120t，錨點(diǎn)滿足抗拔穩(wěn)定性要求。

MYDQ3200 單門架吊裝現(xiàn)場(chǎng)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(jié)論

在哈薩克斯坦石油一體化（IPCI）項(xiàng)目中，通過對(duì)MYDQ3200 單門架倒裝和正拆的優(yōu)化，縮短了整體施工工期。同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)3200 單門架基礎(chǔ)及地錨進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，主吊系統(tǒng)專用吊具與鋼絲繩圈配套應(yīng)用，以及采用溜尾系統(tǒng)地基處理等技術(shù)構(gòu)成了3200 單門架吊裝技術(shù)。在整個(gè)吊裝過程中，通過對(duì)比理論數(shù)據(jù)和實(shí)際吊裝數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)能夠進(jìn)行很好的印證，達(dá)到了安全可控的目的。通過該項(xiàng)目的實(shí)施，對(duì)今后項(xiàng)目中3200 單門架吊裝、履帶吊溜尾的方式提供了基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)。該工藝在安全可靠、經(jīng)濟(jì)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(jīng)驗(yàn)。