山地大型塔架式放空火炬施工技术
时间：2021-01-29 08:00:12 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘要：塔架式放空火炬是气田开发建设中保障站场和装置安全的重要设施，随着我国西部山区大型气田的不断发现和开发建设，山地施工塔架式放空火炬安装工艺技术成为亟待解决的重要课题。文章以“普光气田P102、P106集气站放空火炬”施工为例，介绍山地施工塔架式放空火炬安装技术。
关键词：山地施工；放空火炬；塔架式；气田开发
中图分类号：TE682 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）12-0084-02
“普光气田”的开发地处川东北的重山峻岭中，胜利石油化工建设有限责任公司施工的P106、P102集气站放空火炬，建设场地位处于半山腰地段，火炬塔架高71m，火炬头顶标高75.3m，根开10m，标高71m处设置外平台，25m处设置内平台；塔架内主火炬筒体直径DN300mm，火炬筒体上端与火炬头采用法兰方式相接。设计基本风压为350N/m2；地震烈度为6°。施工区域内植被灌木茂盛，山坡坡度约为25°～30°。由于作业场地狭窄，大型吊装施工机具施展不开，不能采用传统安装工艺，为解决这一施工难题，在广泛调研和充分论证的基础上，确定采用合理分段、正装与倒装交替进行的安装施工工艺。
1 施工工艺流程
施工准备→0～9m塔架组装→第一段火炬筒组对h-10m（倒装）→9～20m塔架组装→第二段带火炬头火炬筒组对h-2×10m（倒装）→20～30m塔架组装→第三段火炬筒组对h-3×10m（倒装）→30～40m塔架组装→第四段火炬筒组对h-4×10m（倒装）……顶段（H-10m）塔架组装→底部筒体组对→施工机具拆除、现场清扫。
注：塔架高度——H，塔架分段长度——10m。火炬筒高度——h，火炬筒分段长度——10m。
2 操作要点
2.1 塔架安装
2.1.1 塔架安装施工工艺流程图：施工准备→组立塔腿→竖立抱杆→提升抱杆→吊装塔架组件→组件安装→拆除工具→清理现场。
2.1.2 塔架的吊装：塔架吊装采用内悬浮式抱杆进行吊装。内拉线悬浮抱杆由朝天滑车、朝地滑车及抱杆构成。在抱杆两端设有连接拉线系统和承托系统用抱杆帽及抱杆底座，抱杆选用薄壁钢管Φ159×12m，插入式接头组合。抱杆露出已组塔段的长度及插入已组塔段的长度保持7∶3。为了方便构件安装就位，抱杆可以稍向吊起的构件侧倾斜，其倾角不大于10°。
2.1.3 抱杆的承托系统：抱杆的承托系统由承托钢丝绳、平衡滑车和双钩等组成。承托绳由两条钢丝绳穿过各自的平衡滑车，其端部直接缠绕在已组塔段的节点上，通过专用夹具固定于塔架主要组件上，起吊绳选用Φ12.5规格的钢丝绳。牵引设备选用30kN机动绞车，用地锚固定。绞车距塔位的距离不小于1.2倍塔高，绞车操作手能观测到起吊构件。
2.1.4 竖立抱杆：竖立抱杆过程中先将塔架塔腿组立好，以便固定抱杆进行塔架组件吊装作业。竖立抱杆之前，将各段抱杆按顺序组合进行调整，使其成为一个整体，将接头螺栓拧紧；当抱杆立至80°角时停止牵引，在塔腿上方收紧抱杆前方拉线达到抱杆立正的目的，同时将抱杆拉线固定于塔腿主组件上。
2.1.5 抱杆提升系统：抱杆提升系统主要包括抱杆、拉线、起吊滑车、牵引绳、朝地滑车、机动绞车、地滑车等，提升抱杆的钢丝绳一端固定在已组装塔段上端主组件接点处，通过朝地滑车和起吊滑车导引至地滑车和机动绞车。为保证吊装过程的安全，采用单件吊装。
2.2 抱杆承托系统及塔架主构件受力分析计算
抱杆所受的轴向力及抱杆自重，经由抱杆底座传递给承托系统作用到塔架主构件上进行受力分析。
S1——抱杆的起吊构件侧承托绳的合力，kN；S2——抱杆的起吊构件对侧承托绳的合力，kN；G0——抱杆自身重力，kN；m——承拖绳合力线与铅垂线间的夹角；n——抱杆与铅垂线间的夹角。
S1=[（N+G0）sin（m+n）]/sin2m；
S2=[（N+G0）sin（m-n）]/sin2m。
比较两式可以看出，S1大于S2，即抱杆的起吊构件侧的承托绳比抱杆另一侧承托绳受力大，故取S1作为承托绳的选择依据。塔架主构件所受的最大轴向压力F1=S1cosw，最大垂直拉力F2=S1sinw。
2.3 火炬筒体安装及机具
火炬筒体提升过程中利用塔架节点三角平面作为承力平台，平台上安装的倒链以更替的方式进行筒体吊装，由于倒链升程有限，当下层承力平台上的倒链升程接近临界点时，由上层承力平台上的倒链将火炬筒体固定，松开下层平台倒链，移至更高层承力平台上固定提升位置，然后两平台倒链同时提升。随着筒体组装高度不断增加，承力平台不断增多，火炬筒体的吊装点增加。当有多处承力平台上安装的倒链同时提升筒体需更替倒链时，一次只更换其中的一组，其他承力平台上的倒链保持受力状态。
火炬筒体加火炬头吊装时重量较大，每处承载平台上的吊装点需采用多个，以增加起吊过程的安全性。起吊工具为3T倒链，倒链与火炬筒体的连接采用吊带索扣。
2.4 塔架及火炬的找正
塔架组对过程的找正采用全站仪找正，每组对一段塔架，用水准仪沿垂直方向找正，每一段塔架的斜杆“十”字交叉点，在垂直线上，两个方向都达到要求为塔架组对合格。采用细钢丝绳在两个互为90°的方向进行筒体直线度的测量，满足要求后对筒体进行焊接。
3 质量控制
施工前制定详细的质量控制计划和质量保证措施，根据塔架式放空火炬的施工特点，确定停检点和质量控
制点。
对参加施工的管理人员及操作人员进行施工前的质量培训工作，做到人人对施工规范心中有数。
所有用于钢结构制作的钢材的品种、型号、规格和性能必须符合设计要求或规范规定，严格按照进货检验程序进行控制。
预制件严格控制以下项目：连接同一构件的任意两组安装孔距离、节点间平直度、柱身扭曲、柱截面几何尺寸、杆件节点与杆件几何中心交汇点。
安装过程中严格控制以下项目：轴线偏移、断面尺寸、倾斜度。
火炬筒体焊接前，按有关规定进行焊接工艺评定，并依据评定合格的焊接工艺编制焊接作业指导书。
4 安全、环保（HSE）措施
HSE方针：安全第一、预防为主、全员参与、遵规守法、以人为本、保护健康、预防污染、保护环境、科学管理、持续发展。
HSE目标：项目主要负责人、安全管理人员和特种作业人员全部持证上岗；事故负伤率小于2‰，杜绝重大安全事故；环境监测率100%，污染物达标排放；工程施工不破坏周边自然环境，不影响周边社区居民正常生活。
HSE控制措施：工程开工前，由该项目的HSE管理组织机构对施工地理位置、自然环境、社会环境等特点进行全面调查，制定出符合本工程的HSE控制措施，严格进行项目工程的危险源辨识、风险评价和控制措施，环境因素辨识、评价和预防污染措施。
安全措施：（1）根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产；（2）施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识；（3）在以火炬为中心的10m半径范围内架设安全网，在火炬的塔架临边处设置可靠的防护栏杆，并作醒目标识。
5 结语
本工艺与传统安装工艺相比，占用施工场地小，不需要大型施工机具，吊装作业安全简单，安装工期短，施工机具少，以“普光气田P106集气站放空火炬”施工为例，提前工期25天，节约成本21万元。人工费和机械台班费大幅下降，施工成本显著降低，经济效益显著。
本工艺丰富了塔架式放空火炬的安装施工工艺，提高了安装工程质量，解决了塔架式放空火炬在山地施工特殊环境下的安装技术难题，对今后施工此类工程具有指导和借鉴意义，具有明显的社会效益。
参考文献
[1] 卫建良，尹国梁，刘素，滕圣康.150m多筒体自提升塔架式火炬结构与施工[J].石油工程建设，2006，（5）.
[2] 李风雷，王留栓，叶观清，杜明.大型塔架式火炬的吊装实施研究[J].现代商贸工业，2009，（11）.
作者简介：尹潘（1977—），男，山东滨州人，胜利石油化工建设有限责任公司管道容器厂副厂长，工程师，研究方向：油气储运及工程管理。
（责任编辑：文 森）
