大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法

由中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司、成都建筑工程集團總公司完成的工法大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法01形成原因操作原理質(zhì)量控制工法特點材料設(shè)備安全措施目錄030502040607環(huán)保措施應(yīng)用實例效益分析榮譽表彰目錄0908010基本信息《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》是中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司、成都建筑工程集團總公司完成的建筑類施工工法，完成人是莫曉軍、熊道安、傅宇、周興、范龍堯。適用于儲量在10000立方米及以上大型雙壁雙頂?shù)蜏貎薰绊敚捌鋬?nèi)吊平頂）氣壓頂升安裝?！洞笮偷蜏貎薰绊敋鈮喉斏┕すしā分饕墓しㄌ攸c是實現(xiàn)了外罐與拱頂、懸浮吊頂及頂部接管同步施工，可縮短工期，所有裝置的安裝均簡便快捷易實施。2011年9月，《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部評定為2009-2010年度國家二級工法。形成原因形成原因隨著中國國民經(jīng)濟和工業(yè)的發(fā)展，石油化工和能源行業(yè)對原料、產(chǎn)品存儲容器越來越大，尤其是用于存儲液化石油氣（LPG）、液化天然氣（LNG）等低溫介質(zhì)的低溫儲罐發(fā)展迅速，由于低溫罐容積越來越大，直徑和重量也隨著增大，傳統(tǒng)的安裝方法已經(jīng)不能滿足施工需要。2003年上海化學工業(yè)園區(qū)的賽科90萬噸/年乙烯項目有3臺大型低溫儲罐，包括1臺50000立方米液氨儲罐、1臺30000立方米的乙烯儲罐和1臺20000立方米的丙烯儲罐。該項目中50000立方米氨罐和30000立方米乙烯罐的外罐和拱頂如果采用倒裝法施工難度比較高且危險大，為降低施工難度和風險，保證項目順利實施，在總結(jié)傳統(tǒng)氣吹倒裝法的基礎(chǔ)上進行改進和創(chuàng)新，形成滿足《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》。該工法在項目中成功運用，并在后續(xù)的寧波臺塑項目80000立方米、福建LNG160000立方米項目（一期和二期）、四川達州項目10000立方米、上海洋山LNG165000立方米等項目中成功應(yīng)用并不斷進行完善，形成了成熟的《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》。

工法特點工法特點《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》解決了無法采用倒裝法進行施工的大型低溫儲罐現(xiàn)場建造的難題，在保證施工質(zhì)量的同時降低了大型低溫儲罐拱頂安裝的施工難度和安全風險，也降低了工程造價?！洞笮偷蜏貎薰绊敋鈮喉斏┕すしā穼崿F(xiàn)了外罐與拱頂、懸浮吊頂及頂部接管同步施工，可縮短工期，工法中所有裝置的安裝均簡便快捷易實施。平衡系統(tǒng)采用同規(guī)格鋼絲繩多點位均布、施加同等預(yù)緊力實現(xiàn)拱頂上升過程中的平衡和穩(wěn)定，并對拱頂起定位和導向作用；密封系統(tǒng)實現(xiàn)了拱頂在上升過程中罐內(nèi)無人看護，保證施工作業(yè)人員安全；通過壓力檢測系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)實現(xiàn)對壓力和拱頂上升速度進行控制。《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》適用于所有大型低溫儲罐現(xiàn)場建造工程，尤其是10000立方米及以上容積的低溫儲罐。外罐筒體部分采用正裝法可保證施工質(zhì)量，另外，由于拱頂在地面基礎(chǔ)上進行組裝和焊接，在保證質(zhì)量的同時提高了工作效率降低了安全風險。該工法措施材料均為一般材質(zhì)和常用規(guī)格，易于得到，有良好的經(jīng)濟效益。

操作原理適用范圍施工工藝工藝原理操作原理適用范圍《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》適用于儲量在10000立方米及以上大型雙壁雙頂?shù)蜏貎薰绊敚捌鋬?nèi)吊平頂）氣壓頂升安裝。

工藝原理《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》的工藝原理敘述如下：1.氣壓頂升工法是利用空氣壓差產(chǎn)生的推力使拱頂從地面上升到設(shè)計位置。2.利用外罐筒體與拱頂結(jié)構(gòu)，通過采取密封措施形成相對密閉的空間的結(jié)構(gòu)特點，通過鼓風設(shè)備向此密閉空間強制送入大量的空氣從而在內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，當壓力差產(chǎn)生的總浮力大于需要頂升的重量并克服摩擦阻力后，拱頂開始上浮直至安裝高度，從而達到頂升拱頂?shù)哪康?，可以通過風門控制進風量使氣頂升的速度得到控制。3.平衡系統(tǒng)的主要作用是保證拱頂在上升過程中保持平衡，并維持上升過程中的平穩(wěn)性，同時對拱頂起定位和導向作用，防止傾翻、旋轉(zhuǎn)錯位和卡死。

施工工藝《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》的工藝流程見圖1。

圖1工藝流程圖《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》的操作要點如下：一、外罐筒體施工和拱頂組裝1.外罐筒體采用正裝法施工，按照從下到上的順序施工。2.拱頂組裝前根據(jù)設(shè)計圖紙將拱頂預(yù)制成半成品并妥善存放，存放應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點制作存放支架避免拱頂預(yù)制件在存放期間變形。3.預(yù)制完成后，根據(jù)拱頂結(jié)構(gòu)在儲罐基礎(chǔ)上安裝拱頂組裝的臨時支撐，支撐應(yīng)與拱頂弧形結(jié)構(gòu)相符，且能夠完全支持拱頂重量和保持拱頂外形尺寸。支撐安裝完成后按照對稱施工方法利用吊車將拱頂預(yù)制件吊裝到位，并采取臨時固定措施防止發(fā)生意外。

二、安裝平衡系統(tǒng)1.平衡系統(tǒng)有兩種系統(tǒng)：貫穿式平衡系統(tǒng)（圖2）和發(fā)散式平衡系統(tǒng)（圖3）。材料設(shè)備材料設(shè)備《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》所用的主要的材料和設(shè)備見表1。參考資料：

質(zhì)量控制質(zhì)量控制《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：1.外罐直徑和垂直度誤差誤差應(yīng)符合《大型焊接壓儲罐設(shè)計與建造》API620或《低溫工作條件下立式平底圓筒型儲罐》BSEN14620規(guī)范和設(shè)計的相關(guān)規(guī)定。2.拱頂板搭接焊縫應(yīng)進行100%的目視檢查和真空測漏試驗，保證拱頂焊接質(zhì)量。3.密封系統(tǒng)必須保證嚴密，膠帶粘貼前將粘貼區(qū)域的污漬清除干凈，保持粘貼區(qū)域干燥，以保證膠帶粘貼牢固。4.鋼纜兩端使用不少于3個鋼絲繩夾，保證固定牢固，防止鋼纜在吹頂過程中受力脫落。

安全措施安全措施采用《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》施工時，除應(yīng)執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項：1.認真貫徹"安全第一、預(yù)防為主"的方針，根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定、條例，結(jié)合施工單位實際情況和工程的具體特點，組成專職安全員和班組兼職安全員以及工地安全用電負責人參加的安全生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，執(zhí)行安全生產(chǎn)責任制，明確各級人員職責，抓好工程的安全生產(chǎn)。2.作業(yè)開始前進行工作危險分析（JHA），評估各類風險值及產(chǎn)生的危害程度，并采取措施降低風險值和危害程度，并對作業(yè)人員進行交底和培訓。3.高空作業(yè)應(yīng)設(shè)置平臺，人員佩戴安全帶，并對高空作業(yè)進行培訓。4.氧氣瓶與乙炔瓶隔離存放，嚴格保證氧氣瓶不沾染油脂，氧氣瓶和乙炔瓶豎立放置，高溫天氣應(yīng)做防高溫措施，乙炔發(fā)生器有防回火安全裝置。5.施工現(xiàn)場的臨時用電嚴格按照《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。6.動火作業(yè)區(qū)域放置滅火器。7.高空作業(yè)時，作業(yè)區(qū)域附近設(shè)置小型工具箱，用于存放小型工具及零散材料，防止高空墜物傷人。環(huán)保措施環(huán)保措施《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》的環(huán)保措施如下：1.在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章，加強對施工燃油、工程材料、設(shè)備、廢水、生產(chǎn)生活垃圾、廢渣的控制和治理，遵守有關(guān)防火及廢棄物處理的規(guī)章制度。2.現(xiàn)場固定安裝的施工設(shè)備如發(fā)電機、空壓機等，設(shè)備下方設(shè)置接油盤防止機油、燃油泄漏造成環(huán)境污染。3.現(xiàn)場設(shè)置專門區(qū)域堆放垃圾，有毒有害固體和液體廢棄物、可回收垃圾應(yīng)分類回收存放，交由具備資質(zhì)單位處理，生活垃圾定期請當?shù)丨h(huán)衛(wèi)單位清理和處理。4.現(xiàn)場安排專人對施工作業(yè)區(qū)域進行不間斷的清掃，保持作業(yè)環(huán)境整潔。

效益分析效益分析《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》的效益分析如下：1.采用倒裝法首先完成最上層壁板的安裝工作，然后安裝抗壓板，再來組裝拱頂和吊頂，然后按照從上到下的順序逐層組裝壁板，施工邏輯順序是完成到開始，即一個工作完成后才可以開始后面的工作，無法優(yōu)化工期。而采用外罐正裝拱頂氣壓頂升法施工，外罐按照從下到上的順序安裝壁板，在完成第一圈和第二圈壁板后，可同時安裝拱頂，拱頂安裝完成后安裝吊頂，待外罐安裝完成后，即可進行吹頂工作，可見拱頂和吊頂?shù)陌惭b工作與外罐壁板的安裝工作在一定時間內(nèi)是同時進行的，從而可以縮短工期。2.外罐采用倒裝法施工，安裝每層壁板都必須準備倒裝使用的液壓系統(tǒng)或者氣吹系統(tǒng)，而采用拱頂氣壓頂升法施工僅在吹頂時安裝一次吹頂相應(yīng)的設(shè)施即可。3.對于外罐無法采用倒裝法施工的大型低溫罐，采用此工法比外罐采用正裝安裝后再在高空安裝拱頂和吊頂?shù)氖┕し椒ㄔ诮?jīng)濟效益上更具優(yōu)勢。4.由此可見，此工法可縮短工期、減少施工設(shè)備投入、降低人工成本和施工措施費用。

1.解決了大型低溫儲罐現(xiàn)場大噸位（最大單重約800噸）、大直徑（最大直徑約82米）罐頂?shù)跹b的難題。2.應(yīng)用實例應(yīng)用實例《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》的應(yīng)用實例如下：一、工程概況福建LNG接收站工程由中海油和福建閩中投資有限公司共同投資興建，一期工程包括2臺160000立方米的液化天然氣（LNG）儲罐及配套裝置、碼頭、對外輸送管道組成。該項目由中國成達工程有限公司和美國CBI組成聯(lián)合體作業(yè)該項目EPC總承包商，中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司和成都建筑工程集團總公司承擔2臺160000立方米的液化天然氣儲罐現(xiàn)場建造部分的機械安裝部分。該項目中160000立方米LNG儲罐的外罐采用預(yù)應(yīng)力混凝土。1.結(jié)構(gòu)形式∶雙殼層拱頂儲罐；2.儲存容積∶16.0萬立方米（160000立方米）；