CN102587403A

CN102587403A - 石油化工静设备座浆垫板安装方法及基础结构

Info

Publication number: CN102587403A
Application number: CN2012100149089A
Authority: CN
Inventors: 姜平; 杨广民; 温建超
Original assignee: Petrochina Co Ltd
Current assignee: China Petroleum Natural Gas Sixth Construction Co ltd; China National Petroleum Corp
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2032-01-18
Also published as: CN102587403B

Abstract

本发明为石油化工静设备座浆垫板安装方法及基础结构，本法为：在混凝土基座上制作各配有垫板的多个混凝土墩；单块垫板最小面积根据设备重量和地脚螺栓预紧力之和加在每块垫板的负荷及选用混凝土的抗压强度计算，混凝土墩为梯形台，其顶面为座浆垫板，垫板表面处于同一水平。设备吊装坐落于混凝土墩的垫板上，紧固各地脚螺栓。对设备底面与混凝土基座之间的空间进行二次灌浆，形成二次灌浆层。本基础结构的混凝土基座上有多个处于设备加强板下的梯形台混凝土墩，墩顶面有垫板，各墩垫板表面处于同一水平。设备底面与混凝土基座间为二次灌浆层。本发明无需斜垫铁省材，混凝土墩垫板与基座连接成一体，方便安装，提高安装质量，缩短安装工期。

Description

石油化工静设备座浆垫板安装方法及基础结构

(一)技术领域

本发明涉及石油化工静设备的安装技术，具体为一种石油化工静设备座浆垫板安装方法及基础结构。

(二)背景技术

大型静设备，例如石油化工的塔、反应器等静设备，本体高且自重大，垂直度、稳定度要求高。故对其安装要求高。《石油化工静设备安装工程施工质量验收规范》(GB50461-2008)对设备安装只提到了两种安装施工方法：一是有垫铁安装，二是无垫铁安装。有垫铁安装先要制作大量平垫铁、斜垫铁，加工成本高，垫铁安装过程中，调整费时费力，工效低。无垫铁安装存在临时设施多，不确定因素多，临时设施不易取出等缺点。

大型设备安装时还常使用座浆法，就是在垫铁和混凝土基础之间座入混凝土砂浆，以提高垫铁安装质量。例如申请号为200810046722的中国发明专利申请“座浆法施工中垫板的安装方法”，其公开的方法是将垫板焊接于有螺栓穿过孔的钢板，螺栓下端焊接在基础钢筋上，用调整螺母使垫板达到所需要的水平度及标高，在垫板与基础之间灌浆形成座浆层。再如专利申请号为96119831发发明专利申请“一种设备基础垫板的施工方法”，是将多个均匀分布的座浆垫板置于混凝土基础面上，基础垫板支座体系构成设备基础的框架结构。

但现有的座浆垫板安装方法均不适用于大型石油化工静设备的安装。

(三)发明内容

本发明的目的是设计一种石油化工静设备座浆垫板安装方法，在混凝土基座上制作等高的多个混凝土墩，在混凝土墩上放置垫板，在垫板和底座之间二次灌浆。

本发明的另一目的是设计采用本发明石油化工静设备的座浆垫板安装方法的石油化工静设备座浆垫板基础结构，包括混凝土基座、多个混凝土墩、垫板和二次灌浆层。

本发明设计的石油化工静设备的座浆垫板安装方法如下：

I、制作混凝土基座

根据设计施工图浇注设备的混凝土基座并安装垂直的地脚螺栓；混凝土基座各边大于设备底座各边20mm～60mm；

II、制作垫板

根据待安装设备的重量、体积和高度、地脚螺栓的数量综合考虑，确定混凝土墩的数量。混凝土墩设置在设备受力的加强板下。立式带裙座设备的混凝土墩最多相隔两个地脚螺栓设置一个，对称设置；立式带支腿设备，每个支腿设置一个混凝土墩。

每个混凝土墩配一块垫板；垫板为厚10mm～16mm的矩形钢板，厚度则依据设备的大小和重量而定，矩形的宽度和长度的比例为1∶(1～1.5)。

单块垫板的最小面积根据设备的重量平均加在每个混凝土墩上的负荷及选用混凝土的单位面积抗压强度来计算，具体计算公式如下：

式中：A——单块垫板的最小面积，单位为mm²；

C——安全系数，C＝1.5～3；

Q1——单块垫板承受的设备重量的载荷，

Q1＝G1/N1，G1为设备重量；N1为垫板的数量；

Q2——地脚螺栓拧紧后，分布在单块垫板上的压力，

Q2＝F×N2/N1 F为1根地脚螺栓拧紧后所产生的载荷，即地脚螺栓拧紧后所产生的轴向力，单位为牛顿N；N2为地脚螺栓的数量；

R——混凝土基础的单位面积抗压强度，即所用混凝土的设计标号，单位MPa。

不同直径的地脚螺栓的拧紧力矩及轴向拉力在设计手册中即可查得，如表1所示。

表1地脚螺栓的拧紧力矩及轴向拉力

垫板需平整，不得翘曲变形，表面无缺陷及焊渣，垫板四周磨平，两垫块可紧密贴合。

III、制作混凝土墩

在步骤I制作的混凝土基座上，按步骤II确定的混凝土墩数量和设备裙座或设备底座的面积，画线确定各混凝土墩的位置。各混凝土墩顶面外侧边缘与设备裙座或设备底座外边缘的距离为20～30mm，或者各混凝土墩底部外侧与混凝土基座表面结合处距离混凝土基座边缘20～80mm。采用高强无收缩灌浆料浇注各混凝土墩，混凝土墩与混凝土基座结合为一体。

混凝土墩在混凝土基座表面以上的部分为梯形台，其上顶面的长和宽比步骤II制作的垫板的长和宽各多8～12mm，墩的高度为25～80mm，坡度为40～50度。各地脚螺栓顶端高于混凝土墩顶面200～500mm。

根据所需的尺寸制作梯形台的胎具，用以浇注混凝土墩。混凝土墩浇注后50～70分钟，在混凝土墩顶面放上步骤II制作的垫板、并敲实，成为座浆垫板。用水平尺找平每块垫板，垫板表面为水平面，且垫板的表面高于混凝土墩顶面，以免影响设备底座与垫板接触。

各混凝土墩上垫板表面的标高，将为设备安装就位的设备裙座或设备底座标高，故本步骤制作时要保证每个混凝土墩上的垫板表面标高处在同一水平面上。

各混凝土墩覆盖、淋水养护3～5天。

IV、设备吊装

设备吊装坐落于步骤III制作的混凝土墩上，调节设备的垂直度或水平度达到安装要求。检查设备裙座或设备底座的底面与各混凝土墩上的垫板是否完全接触，若有间隙可用钢垫片塞入填充，以达到设备底面与各混凝土墩上的垫板完全接触和垂直度或水平度的安装要求。

之后紧固各地脚螺栓。

V、二次灌浆

用高强无收缩灌浆料填充设备底面与混凝土基座之间的空间，形成二次灌浆层。

采用上述本发明的石油化工静设备的座浆垫板安装方法所得到的石油化工静设备的座浆垫板基础结构包括混凝土基座，还有多个混凝土墩和二次灌浆层，混凝土基座各边大于设备底座各边20mm～60mm；混凝土墩在混凝土基座上，混凝土墩顶面外侧边缘与设备裙座或设备底座外边缘的距离为20～30mm，或者说混凝土墩底部外侧与混凝土基座表面结合处与混凝土基座边缘的距离为20～80mm。混凝土墩处于设备受力的加强板下。对于立式带裙座设备的基础结构最多相隔两个地脚螺栓配有一个所述混凝土墩，对称设置。对于立式带支腿设备的基础结构每个支腿配有一个混凝土墩。混凝土墩为梯形台，墩的高度为25～80mm，坡度为40～50度。

各混凝土墩顶面有垫板，垫板为厚10mm～16mm的矩形钢板，矩形的宽度和长度的比例为1∶(1～1.5)，垫板的长和宽比混凝土墩顶面的长和宽各少8～12mm，各混凝土墩顶面的垫板表面处于同一水平面，且垫板的表面高于混凝土墩顶面3～10mm。地脚螺栓顶端高于混凝土墩顶面200～500mm。

各地脚螺栓连接设备底座或设备裙座，设备底座或设备裙座的底面与混凝土基座之间为二次灌浆层，二次灌浆层厚度大于30mm。

本发明石油化工静设备的座浆垫板安装方法及基础结构的优点为：1、混凝土墩顶面的垫板水平度及标高经过调整，设备坐落在混凝土墩顶面的垫板上，容易达到设备的水平度或垂直度的要求，即使设备底座的底面不完全水平，也只需用薄钢板进行微调；2、取消了斜垫铁的制作及安装，降低了材料费用，同时消除了因垫铁间接触不良而造成的质量隐患；3、混凝土墩采用高强无收缩材料浇注而成，强度高，且与混凝土基座及垫板连接牢固，形成一体，不会移动和破裂；保证了设备底座与垫板的接触面，使设备重量及地脚螺栓的压紧力较均匀地由各混凝土墩来承受，提高了设备安装质量；4、二次灌浆层连接设备底座和混凝土基座，保证设备的安装稳定牢固；5、可提前进行混凝土基座与混凝土墩的施工，缩短设备安装工期。

(四)附图说明

图1为石油化工静设备的座浆垫板安装方法实施例步骤III完成的混凝土基座上的混凝土墩示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中M部分的混凝土墩放大示意图；

图4为石油化工静设备的座浆垫板安装方法实施例步骤IV设备坐落在混凝土基座上的混凝土墩示意图；

图5为石油化工静设备的座浆垫板安装方法实施例步骤V二次灌浆后座浆垫板基础结构示意图。

图内标号为：1、混凝土基座，2、混凝土墩，3、垫板，4、地脚螺栓，5、设备，6、二次灌浆层。

(五)具体实施方式

石油化工静设备座浆垫板安装方法实施例

本实施例为立式有裙座的圆柱形化工反应器设备的座浆垫板安装方法，本设备5重10吨，配8个M24的地脚螺栓。

I、制作混凝土基座

根据设计施工图，按照设备5底座大小浇注圆柱形混凝土基座1，并安装垂直的地脚螺栓4；混凝土基座1各边大于设备5底座各边50mm；

II、制作垫板

本例每隔2个地脚螺栓4设置一个混凝土墩2。共4个混凝土墩2，制作4块垫板3。

按下式计算单块垫板3面积A

A≥C×(Q1+Q2)/R

式中：A——单块垫板的最小面积，单位为mm²；

取安全系数C＝2；

设备的质量加在一块垫板上的载荷Q1＝10×1000×9.8/4＝24500(N)，

地脚螺栓拧紧后分布在一块垫板上的压力，

Q2＝35000×8/4＝70000(N)

所用混凝土标号为C25，混凝土基础的单位面积抗压强度

R＝25MPa＝25N/mm。

A≥2×(Q1+Q2)/R＝2×(70000+24500)/25＝7560(mm²)

本例的垫板3为厚12mm、宽度和长度分别为80mm、120mm平整的矩形钢板。

III、制作混凝土墩

如图1和2所示，画线确定各混凝土墩2的位置，在步骤I制作的混凝土基座1上采用高强无收缩灌浆上浇注4个混凝土墩2，混凝土墩2与混凝土基座1结合为一体。各混凝土墩2底部外侧与混凝土基座1表面结合处距离混凝土基座1边缘30mm。

混凝土墩2在混凝土基座1表面以上的部分为梯形台，其上顶面的长和宽为130mm、90，比步骤II制作的垫板3的长和宽各多10mm，高度为50mm，坡度为45度，如图3所示。各地脚螺栓4顶端高于混凝土墩2顶面300mm。

根据所需的尺寸制作梯形台的胎具，用以浇注混凝土墩2。

混凝土墩2浇注后50～70分钟，在混凝土墩2顶面放上步骤II制作的垫板3、并敲实，成为座浆垫板。用水平尺找平每块垫板3，垫板3表面为水平面，且垫板3的表面高于混凝土墩2顶面至少3mm。

各混凝土墩2上垫板3表面的标高，将为设备5安装就位的设备裙座的标高，本步骤制作时按相同的标高对每个混凝土墩2上的垫板3表面测量找正，使其处于在同一水平面上。

各混凝土墩2覆盖、淋水养护3～5天。

IV、设备吊装

如图4所示，设备5吊装坐落于步骤III制作的混凝土墩2上，设备5的垂直度或水平度达到安装要求，并使设备裙座的底面与各混凝土墩2上的垫板3完全接触。即使步骤III完成的各混凝土墩2上的垫板3处于同一水平面，但设备5裙座可能并非是一个平面，在各混凝土墩2上可用钢垫片调整，以达到设备5垂直度或水平度的安装要求。

之后紧固各地脚螺栓。

V、二次灌浆

用高强无收缩灌浆料填充设备5底面与混凝土基座1之间的空间，形成二层灌浆层6，如图5所示。

石油化工静设备座浆垫板基础结构实施例

采用上述本石油化工静设备的座浆垫板安装方法实施例所得到的石油化工静设备的座浆垫板基础结构实施例如图5所示，包括混凝土基座1、多个混凝土墩2和二次灌浆层6。混凝土基座1各边大于设备5底座各边50mm；混凝土墩2在混凝土基座1上，混凝土墩2顶面外侧边缘与设备5底座外边缘的距离为20mm，或者说混凝土墩2底部外侧与混凝土基座1结合处距离混凝土基座1的边缘30mm。混凝土墩2处于设备5受力的加强板下。本例相隔两个地脚螺栓4设置一个混凝土墩2，对称设置；混凝土墩2在混凝土基座1表面以上为梯形台，墩的高度为25～80mm，坡度为40～50度。

各混凝土墩2顶面有垫板3，垫板3为厚12mm、宽度和长度分别为80mm、120mm平整的矩形钢板，混凝土墩2顶面的长和宽比垫板3的长和宽各多10mm，各混凝土墩2顶面的垫板3表面处于同一水平面，且垫板3的表面高于混凝土墩2顶面至少3mm。地脚螺栓4顶端高于混凝土墩2顶面300mm。

各地脚螺栓4连接设备5裙座，设备5裙座的底面与混凝土基座1之间为二次灌浆层6，二次灌浆层6厚度为50mm。

上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.石油化工静设备座浆垫板安装方法，其特征在于步骤如下：

I、制作混凝土基座(1)

根据设计施工图，浇注设备(5)的混凝土基座(1)并安装垂直的地脚螺栓(4)；混凝土基座(1)各边大于设备(5)底座各边20mm～60mm；

II、制作垫板

混凝土墩(2)设置在设备(5)受力的加强板下，立式带裙座设备的混凝土墩(2)最多相隔两个地脚螺栓(4)设置一个，对称设置；立式带支腿设备，每个支腿设置一个混凝土墩(2)；

每个混凝土墩(2)配一块垫板(3)，垫板(3)为厚10mm～16mm的矩形钢板；

III、制作混凝土墩

在步骤I制作的混凝土基座(1)上，按步骤II确定的混凝土墩(2)数量和设备裙座或设备底座的面积，画线确定各混凝土墩(2)的位置；各混凝土墩(2)顶面外侧边缘与设备裙座或设备底座外边缘的距离为20～30mm，或者各混凝土墩(2)底部外侧与混凝土基座1表面结合处距离混凝土基座(1)边缘20～80mm；采用高强无收缩灌浆料浇注各混凝土墩(2)，混凝土墩(2)与混凝土基座(1)结合为一体；

混凝土墩(2)在混凝土基座(1)表面以上的部分为梯形台，其上顶面的长和宽比步骤II制作的垫板(3)的长和宽各多8～12mm，墩的高度为25～80mm，坡度为40～50度；各地脚螺栓(4)顶端高于混凝土墩(2)顶面200～500mm；

混凝土墩(2)浇注后50～70分钟，在混凝土墩(2)顶面放上步骤II制作的垫板(3)、并敲实，成为座浆垫板；垫板(3)的表面高于混凝土墩(2)顶面；每个混凝土墩(2)上的垫板(3)表面处在同一水平面上；

各混凝土墩(2)覆盖、淋水养护3～5天；

IV、设备吊装

设备(5)吊装坐落于步骤III制作的混凝土墩(2)上，调节设备(5)的垂直度或水平度达到安装要求；之后紧固各地脚螺栓(4)；

V、二次灌浆

用高强无收缩灌浆料填充设备(5)底面与混凝土基座(1)之间的空间，形成二次灌浆层(6)。

2.根据权利要求1所述的石油化工静设备座浆垫板安装方法，其特征在于：

所述步骤II中单块垫板(3)的最小面积根据设备(5)的重量平均加在每个混凝土墩(2)上的负荷及选用混凝土的单位面积抗压强度计算，具体计算公式如下：

A≥C×(Q1+Q2)/R

式中：A——单块垫板(3)的最小面积，单位为mm²；

C——安全系数，C＝1.5～3；

Q1——单块垫板(3)承受的设备重量的载荷，

Q1＝G1/N1，G1为设备重量；N1为垫板(3)的数量；

Q2——地脚螺栓(4)拧紧后，分布在单块垫板(3)上的压力，

Q2＝F×N2/N1 F为1根地脚螺栓(4)拧紧后所产生的载荷，即地脚螺栓(4)拧紧后所产生的轴向力，单位为牛顿N；N2为地脚螺栓(4)的数量；

R——所用混凝土的单位面积抗压强度，即所用混凝土的设计标号，单位MPa。

3.根据权利要求1所述的石油化工静设备座浆垫板安装方法，其特征在于：

所述步骤III中，垫板(3)的表面高于混凝土墩(2)顶面3～10mm。

4.根据权利要求1所述的石油化工静设备座浆垫板安装方法，其特征在于：

所述步骤IV中设备(5)吊装坐落于步骤III制作的混凝土墩(2)上后，检查设备裙座或设备底座的底面与各混凝土墩(2)上的垫板(3)是否完全接触，若有间隙用钢垫片塞入填充。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的石油化工静设备座浆垫板安装方法所得到的石油化工静设备的座浆垫板基础结构，包括混凝土基座(1)，混凝土基座(1)各边大于设备(5)底座各边20mm～60mm；其特征在于：

还有多个混凝土墩(2)和二次灌浆层(6)，混凝土墩(2)在混凝土基座(1)上、处于设备(5)受力的加强板下，混凝土墩(2)顶面外侧边缘与设备裙座或设备底座外边缘的距离为20～30mm，或者混凝土墩(2)底部外侧与混凝土基座(1)结合处距离混凝土基座(1)边缘20～80mm；混凝土墩(2)在混凝土基座(1)表面以上部分为梯形台；

各混凝土墩(2)顶面有垫板(3)，垫板(3)为厚10mm～16mm的矩形钢板，垫板(3)的长和宽比混凝土墩(2)顶面的长和宽各少8～12mm，各混凝土墩(2)顶面的垫板(3)表面处于同一水平面，且垫板(3)的表面高于混凝土墩(2)的顶面；地脚螺栓(4)顶端高于混凝土墩(2)顶面200～500mm；

各地脚螺栓(4)连接设备(5)底座或设备裙座，设备(5)底座或设备裙座的底面与混凝土基座(1)之间为二次灌浆层(6)。

6.根据权利要求5所述的石油化工静设备座浆垫板基础结构，其特征在于：

所述二次灌浆层(6)厚度大于30mm。

7.根据权利要求5所述的石油化工静设备座浆垫板基础结构，其特征在于：

所述混凝土墩(2)在混凝土基座(1)表面以上部分的梯形台高度为25～80mm，坡度为40～50度。

8.根据权利要求5所述的石油化工静设备座浆垫板基础结构，其特征在于：

所述垫板(3)矩形的宽度和长度的比例为1∶(1～1.5)。

9.根据权利要求5所述的石油化工静设备座浆垫板基础结构，其特征在于：

对于立式带裙座设备的基础结构最多相隔两个地脚螺栓(4)配有一个所述混凝土墩(2)，对称设置。

10.根据权利要求5所述的石油化工静设备座浆垫板基础结构，其特征在于：

对于立式带支腿设备的基础结构每个支腿配有一个混凝土墩(2)。