CN109209004B - 超高焊接型格构式塔架的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种超高焊接型格构式塔架的施工方法，用于安装CO₂尾气洗涤塔，它包括下述内容：（1）用CAD对塔架节点进行放样，将放样数据输入相贯线切割机进行下料，在预制场进行分段预制安装；（2）底部塔架安装之前，先进行CO₂尾气洗涤塔的吊装就位，在CO₂尾气洗涤塔顶部安装定位支撑支架；（3）将预制好的底部塔架分别吊装就位，再通过定位支撑支架调整安装偏差后连成一体；（4）将放空管分段穿至塔架中心并做临时固定，放空管随分段塔架同时吊装；（5）各分段塔架预制组对，分段塔架调整安装偏差至合格后，组对焊接，放空管组对焊接，正式固定。本发明施工工期减少了60%，施工费用降低了50%。

Description

超高焊接型格构式塔架的施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工领域，特别涉及煤化工废气排放用的超高焊接型格构式塔架的施工方法。

背景技术

在山西襄矿泓通煤化工有限公司20万吨/年合成气制乙二醇项目中，CO₂尾气洗涤塔塔架为变截面超高焊接型格构式塔架，底部截面尺寸为20m*20m，顶部截面尺寸为4.5m*4.5m，塔架总高度117m。塔架主要是以主钢管和支钢管相贯（无节点板）焊接形成的四肢空间结构形式，并分为六段以法兰连接，分别在+18.5m，截面尺寸10m*10m；+38.5m，截面尺寸7.25m*7.25m；+58.5m，截面尺寸4.5m*4.5m；+78.5m，截面尺寸4.5m*4.5m；+98.5m，截面尺寸4.5m*4.5m；共5位置处设置为法兰连接，其中，+0.3m～+18.5m段的4条底部支腿为4根倒三棱锥体结构。CO₂尾气洗涤塔及放空管安装于塔架中心，安装于塔顶部的DN800放空管依靠滚轮支撑架支撑于塔架上，总高度121m。

目前，在类似工程施工中，往往先进行塔架底部支腿的施工，底部支腿的安装需搭设满堂红脚手架做为安装组对平台，待底部支腿安装完成后将脚手架拆除，搭设脚手架费用高，周期长；随后进行塔架中心处的设备安装和放空管安装，吊装时设备有塔架下部空间位置穿越吊装，吊装用时长费用大；依次对上部塔架分段、安装，预制时按法兰分段将每段塔架全部预制完成，在高空进行两段塔架之间的法兰紧固连接、组对安装，由于连接处的法兰设置较多，同时在预制时有制作偏差以及吊装时的受力变形，高空作业操作空间受限，以致在高空组对时难度较大，施工危险系数高，吊装机械成本及人工投入均较大。在此情况下，能否采取更好的施工方法，顺利完成施工任务，简便施工方法，保证施工质量，降低安全风险，降低施工成本等，显得尤为重要。

发明内容

为了减少施工时间和费用，降低施工安全风险，本发明提供一种超高焊接型格构式塔架的施工方法，保证了塔架的顺利施工和施工质量，降低了施工安全风险。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种超高焊接型格构式塔架的施工方法，包括步骤：

（1）用CAD绘图软件对每种节点进行放样，将放样数据输入相贯线切割机进行下料，在预制场进行分段预制；

（2）先进行CO₂尾气洗涤塔的吊装就位，在CO₂尾气洗涤塔顶部设计定位支撑支架，将定位支撑支架安装于CO₂尾气洗涤塔顶部；

（3）将预制好的四条塔架底部支腿运至吊装现场，分别吊装就位，再通过定位支撑支架调整安装偏差后连成一体；

（4）将分段预制好的上部塔架分别运至吊装现场，根据塔架分段情况将放空管分段穿至分段塔架中心、临时固定，放空管随分段塔架同时吊装，分段塔架调整安装偏差至合格后，组对焊接，放空管组对焊接，正式固定。

进一步地，预制时，根据分段和构造情况的不同，搭设不同的组对平台，先分片预制，再将分片连成分段塔架主结构、次结构；每段分段塔架下端的上法兰下料后，主钢管下端的上法兰暂不与该段分段塔架连接，先紧固到下段塔架的下法兰上，待分段吊装就位后，将主钢管下端的上法兰与该分段塔架主钢管进行焊接，随后水平支钢管与主钢管焊接，并进行斜撑支钢管与斜撑上法兰紧固连接，最后进行斜撑支钢管与主钢管焊接连接。

所述主结构包括主钢管、水平支钢管、上法兰、上筋板或主钢管、水平支钢管、下法兰、下筋板。

所述次结构包括斜撑支钢管、斜撑上法兰、斜撑上筋板或斜撑支钢管、斜撑下法兰、斜撑下筋板。

进一步地，CO₂尾气洗涤塔吊装时，将CO₂尾气洗涤塔顶部法兰上的中心定位支撑板和上塔顶部的直爬梯与CO₂尾气洗涤塔组装成一体，整体吊装就位，从中心定位支撑板上引出水平支撑梁（水平支撑梁采用槽钢制作），在水平支撑梁下部设置斜支撑并连接在CO₂尾气洗涤塔塔壁上，水平支撑梁上部满铺跳板。

进一步地，底部塔架（即四条支腿）分别吊装就位，利用定位支撑支架调整标高、垂直度符合安装要求，将四条支腿连成一体固定、焊接，完成塔架底部段安装，复合安装尺寸，再安装塔架底部段上一段的分段塔架，塔架底部段上一段的分段塔架安装完毕，拆除定位支撑支架。

进一步地，在每段分段塔架的分段位置下1m位置处搭设组对平台，利用组对平台进行各分段塔架之间的组对、焊接。

所述定位支撑支架包括边长不超过CO₂尾气洗涤塔的外壁直径的定位支撑板，所述定位支撑板与CO₂尾气洗涤塔顶部通过法兰螺栓连接；直爬梯安装于CO₂尾气洗涤塔外壁并与定位支撑板连接；水平支撑梁与定位支撑板连接，水平支撑梁下部设置斜支撑，斜支撑一端与水平支撑梁连接，斜支撑另一端与CO₂尾气洗涤塔塔壁连接，相邻水平支撑梁之间设置连接横梁，若干连接横梁平行设置在相邻水平支撑梁之间，连接横梁与水平支撑梁上面满铺一层跳板，最外周的连接横梁焊接一周防护栏。

将定位支撑板用螺栓连接到CO2尾气洗涤塔顶部法兰上，再将直爬梯连接固定到CO2尾气洗涤塔上，使CO2尾气洗涤塔、定位支撑板、直爬梯形成整体吊装就位，找正找平；将斜支撑与水平支撑梁连成一体，吊装就位，将水平支撑梁与定位支撑板焊接连接，斜支撑支撑于CO2尾气洗涤塔塔壁上，在水平支撑梁上满铺跳板，形成定位支撑支架；将预制好的四条塔架支腿分别吊装就位，利用定位支撑支架做为定位支撑组对平台，分别将四条塔架支腿吊装就位。

塔架由底部塔架、上部塔架构成，底部塔架上面连接上部塔架；

所述底部塔架由四个支腿构成，每个支腿由主钢管、水平支撑管、斜支撑钢管组成，底部塔架的所有部件的连接均为相贯线焊接。

所述上部塔架由6段塔架组成，分别是第2段塔架、第3段塔架、第4段塔架、第5段塔架、第6段塔架。

所述每段塔架均由主钢管、水平支钢管、斜撑支钢管组成，主钢管接长通过上法兰、下法兰和螺栓连接；上法兰与主钢管之间焊接下筋板，下法兰与主钢管之间焊接上筋板；

斜撑支钢管接长通过斜撑下法兰、斜撑上法兰和螺栓连接；斜撑支钢管与斜撑上法兰之间焊接斜撑上筋板，斜撑支钢管与斜撑下法兰之间焊接斜撑下筋板。

底部塔架以上各分段塔架预制时，下段主钢管、上法兰与上筋板暂不焊接，先将上段主钢管的上法兰先紧固到下段主钢管的下法兰上；上段塔架的斜撑支钢管、斜撑下法兰、斜撑下筋板预暂不与上段塔架主钢管焊接；待下段塔架主结构安装就位后，吊装上段分段塔架主结构，将上段塔架主钢管与上法兰焊接并将上筋板与上段塔架主钢管、上法兰焊接加固；再将上段塔架的次构件与下段塔架的斜撑上法兰进行紧固连接，最后将上段塔架斜撑支钢管与上段塔架主钢管进行焊接；最后，组对焊接放空管，放空管与上段塔架加固固定，塔架附件、平台安装。

将塔架分段位置线以下的分段塔架中的主钢管、水平支钢管、斜撑支钢管、主钢管上端分别连接法兰、主钢管上端筋板、斜撑支钢管，将主钢管下端连接法兰用连接螺栓紧固到主钢管上端连接法兰上，预制组对成一体，即为第一段塔架主结构；

将塔架分段位置线以上的分段塔架中的主钢管、斜撑支钢管下端分别连接法兰、斜撑支钢管下端筋板、斜撑支钢管、斜撑支钢管、斜撑支钢管预制组对焊接成一体，即为第二段塔架主结构；

先将第二段塔架主结构找正后，在第二段塔架顶端位置下1m位置处塔架自身的水平支撑上满铺跳板，沿塔架主钢管外侧设置两道安全防护栏，在水平支撑下方挂设安全网；将第三段放空管穿于预制好的第三段塔架内，并采取临时固定，与第三段塔架整体吊装；

将第三段塔架主结构吊装就位，进行主钢管与主钢管下端连接法兰的组对焊接，同时将预留的主钢管下端筋板与主钢管下端连接法兰、主钢管进行连接焊接加固；

将第二段塔架次构件的斜撑支钢管上端连接法兰上端筋板与斜撑支钢管下端连接法兰用螺栓紧固连接，再进行第二段塔架次构件的斜撑支钢管与主钢管的组对焊接；最后完成放空管与放空管的连接，放空管与塔架的固定支撑，以及塔架上的附件安装。

其他各分段塔架的吊装组对是将预制好的分段放空管分别穿于预制好的分段塔架内，将分段放空管与分段塔架临时固定形成分段整体；依次将各分段整体吊装，上段塔架与下段塔架连接，拆除临时固定，上段放空管与下段放空管连接，放空管与塔架支撑固定。

本发明施工方法与常规施工方法相比，实现了超高焊接型格构式塔架施工，保证了塔架的顺利施工和施工质量，减少了施工时间和费用，施工工期减少了60%，施工费用降低了50%（按照2017年物价）。

附图说明

图1是本发明实施例中塔架无法兰连接节点图。

图2是本发明实施例中定位支撑支架结构图。

图3是图2的俯视图。

图4是本发明实施例中塔架下部结构图。

图5是本发明实施例中塔架上部的连接节点结构图。

图中，1-主钢管，2-水平支钢管，3-斜撑支钢管，3-1—第一斜撑支钢管，3-2—第二斜撑支钢管，3-3—第三斜撑支钢管，4-防护栏,5-相贯线，6- CO₂尾气洗涤塔，7-斜支撑，8-水平支撑梁，9-定位支撑板，10-跳板，11-直爬梯，12-塔架基础，13-塔架支腿，14-下法兰，15-上法兰，16-下筋板，17-上筋板，18-斜撑下筋板，19-斜撑下法兰，20-斜撑上法兰，21-斜撑上筋板，22-螺栓,23-连接横梁，24、分段线（高度是+38.5m的位置）。

具体实施方式

以下提供的具体实施例用于对本发明要求保护的技术方案做进一步说明。

某公司20万吨/年合成气制乙二醇项目低温甲醇洗单元CO₂尾气洗涤塔及塔架安装工程，塔架为变截面超高焊接型格构式塔架，底部截面尺寸为20m*20m，顶部截面尺寸为4.5m*4.5m，塔架总高度117m。塔架主要是以主钢管和支钢管相贯（无节点板）焊接形成的四肢空间结构形式，并分为六段以法兰连接，连接节点分别在高度是+18.5m，截面尺寸10m*10m；高度是+38.5m，截面尺寸7.25m*7.25m；高度是+58.5m，截面尺寸4.5m*4.5m；高度是+78.5m，截面尺寸4.5m*4.5m；高度是+98.5m，截面尺寸4.5m*4.5m；共5个位置处设置为法兰连接，其中，+0.3m～+18.5m段的4条底部支腿为4根倒三棱锥体结构。CO₂尾气洗涤塔及放空管安装于塔架中心，安装于塔顶部的DN800放空管依靠滚轮支撑架支撑于塔架上，总高度121m。

本实施例CO₂尾气洗涤塔的安装工艺流程：下料——塔架分段预制——CO₂尾气洗涤塔安装——定位支撑支架制作——底部塔架安装——底部塔架固定找正——第二段塔架安装——定位支撑支架拆除——与第二段塔架对应的放空管安装——第三段至第六段塔架安装——塔架附件、平台安装——竣工验收。

如图1所示，根据塔架整体构造及节点样式，明确塔架分段位置，本实施例分段位置为分段线24。

下料：利用 CAD绘图软件分别对水平支钢管2、斜撑支钢管3与主钢管1形成的相贯线5端头进行放样，将放样数据输入相贯线切割机，精确加工下料；

定位支撑支架制作：如图2和图3所示，制作定位支撑板9，将定位支撑板9用螺栓连接到CO₂尾气洗涤塔6顶部法兰上，再将直爬梯11连接固定到CO₂尾气洗涤塔6上，使CO₂尾气洗涤塔6、定位支撑板9、直爬梯11形成整体吊装就位，找正找平。

将斜支撑7与水平支撑梁8连成一体，吊装就位，将水平支撑梁8与定位支撑板9焊接连接，斜支撑7支撑于CO₂尾气洗涤塔6塔壁上，在水平支撑梁8上满铺跳板10，形成定位支撑支架。

塔架分段预制：将下料的部件分段预制组对焊接。将分段塔架的主钢管1的一端连接一个下法兰并在下法兰与主钢管1之间等距离焊接4个下筋板，主钢管1另一端的上法兰、上筋板不与主钢管1连接，成散件。

底部塔架安装：底部塔架由4四条塔架支腿组成。对塔架基础12复测验收，将预制好的四条塔架支腿13分别吊装就位，利用定位支撑支架做为定位支撑组对平台，分别将四条塔架支腿13吊装就位。每条塔架支腿由主钢管、水平支钢管、斜撑支钢管组成，主钢管、水平支钢管、斜撑支钢管的连接均为相贯线焊接。

底部塔架固定找正：复核安装尺寸偏差至满足要求。

第二段塔架安装：利用定位支撑支架做为底部塔架与第二段塔架的组对措施平台，将第二段分段塔架安装完成。

定位支撑支架拆除：拆除定位支撑支架。

与第二段塔架对应的放空管安装：安装与第二段塔架相对应的放空管，放空管下端法兰与CO₂尾气洗涤塔顶部用法兰和螺栓紧固连接。

如图4所示，第二段塔架主结构组对焊接：第二段塔架为分段线以上的部分，分段线以下的部分为底段塔架。分段线24以下位于底部塔架的主钢管1上端分别焊接上法兰15、上筋板17；将位于分段线24以上的下法兰14与位于分段线24以下的上法兰15通过螺栓25连接并紧固；然后将水平支钢管2与主钢管1焊接；再后将第二段塔架的主钢管1上端焊接上法兰；下筋板16暂时预留。

第二段塔架次构件组对焊接：即将位于分段线24以下的第一斜撑支钢管3-1的上端分别焊接斜撑上筋板21、斜撑上法兰20；然后将斜撑下法兰19与斜撑上法兰20通过螺栓连接，最后将斜撑上筋板21与斜撑上法兰20和第二斜撑支钢管3-2焊接；并将第二斜撑支钢管3-2与第二段塔架的主钢管1焊接，将第二段塔架的第一斜撑支钢管3-2与第二段塔架的主钢管1焊接，第二段塔架的第一斜撑支钢管3-2的上端焊接斜撑上筋板21和斜撑上法兰20，并将下筋板16与下法兰14和第二段塔架的主钢管1焊接。

第三段塔架主结构组对焊接：先将第二段塔架主结构找正后，在第二段塔架顶端位置下1m位置处利用塔架自身的水平支撑做为操作平台支撑梁，梁上满铺跳板，沿塔架主钢管1外侧设置两道安全防护栏，在操作平台下方挂设安全网，做好分段塔架组对焊接时的操作平台，加强安全措施管理。

第三段塔架安装：将第三段放空管穿于预制好的第三段塔架内，并采取临时固定，与第三段塔架整体吊装，吊装采用350吨履带吊主吊，50吨汽车吊配合溜尾。

将第三段塔架主结构吊装就位，进行第三段塔架主钢管1的下法兰与第二段塔架主钢管的上法兰15组对焊接；

第三段塔架中的主钢管1下端焊接下法兰14，第三段塔架中的第一斜撑支钢管3-1与第三段塔架中的主钢管1焊接，第三段塔架中的水平支钢管2与第三段塔架中的主钢管1焊接。下筋板16暂时预留。第三段塔架中的下法兰14通过螺栓与第二段塔架中的上法兰15连接。

第三段塔架的第一斜撑支钢管3-1的上端分别焊接斜撑上筋板21、斜撑上法兰20；然后将斜撑下法兰19与斜撑上法兰20通过螺栓连接，最后将斜撑上筋板21与斜撑上法兰20和第二斜撑支钢管3-2焊接；并将第二斜撑支钢管3-2与第三段塔架的主钢管1焊接，将第三段塔架的第一斜撑支钢管3-2与第三段塔架的主钢管1焊接，第三段塔架的第一斜撑支钢管3-2的上端焊接斜撑上筋板21和斜撑上法兰20，并将下筋板16与下法兰14和第三段塔架的主钢管1焊接。

最后进行第三段塔架的第一斜撑支钢管3-1与第三段塔架主钢管1组对焊接；

最后完成放空管与放空管的连接，放空管与塔架的固定支撑，以及塔架上的附件安装。

按照第三段塔架安装方法，依次完成第四至第六段的安装，同时在以上每项组对连接的过程中，要密切测量相关安装数据是否满足要求，并及时调整，保证安装精度，整体组装完成后再进行对每个分段的安装数据进行复测，以便保证上部各分段的安装精度。

所述主结构包括主钢管、水平支钢管、上法兰、上筋板或主钢管、水平支钢管、下法兰、下筋板。

所述次构件包括斜撑支钢管、斜撑上法兰、斜撑上筋板或斜撑支钢管、斜撑下法兰、斜撑下筋板。

所述下段塔架主结构包括下段钢管、水平支撑管、斜支撑钢管；

所述上段塔架主结构包括上段主钢管、水平支撑管、斜支撑钢管。

Claims (5)

1.一种超高焊接型格构式塔架的施工方法，所述超高焊接型格构式塔架高度是117m，共5个连接节点将塔架分为6个分段塔架，连接节点分别在高度是+18.5m、高度是+38.5m、高度是+58.5m、高度是+78.5m、高度是+98.5m位置，其中高度是+0.3m～+18.5m段为底部塔架，其余5段为上部塔架；其特征在于，包括下述内容：

（1）用CAD对塔架节点进行放样，将放样数据输入相贯线切割机进行下料，在预制场进行分段预制安装；

（2）底部塔架安装之前，先进行CO₂尾气洗涤塔的吊装就位，在CO₂尾气洗涤塔顶部安装定位支撑支架；所述定位支撑支架包括定位支撑板，所述定位支撑板与CO₂尾气洗涤塔顶部通过法兰和螺栓连接；直爬梯安装于CO₂尾气洗涤塔外壁并与定位支撑板连接；水平支撑梁与定位支撑板连接，水平支撑梁下部设置斜支撑，斜支撑一端与水平支撑梁连接，斜支撑另一端与CO₂尾气洗涤塔的塔壁连接，相邻水平支撑梁之间设置连接横梁，若干连接横梁平行设置在相邻水平支撑梁之间，连接横梁与水平支撑梁上面满铺一层跳板，最外周的连接横梁焊接一周防护栏；所述上部塔架由主钢管、水平支钢管、斜撑支钢管组成，主钢管接长通过上法兰、下法兰和螺栓连接；上法兰与主钢管之间焊接下上筋板，下法兰与主钢管之间焊接下筋板；

斜撑支钢管接长通过斜撑下法兰、斜撑上法兰和螺栓连接；斜撑支钢管与斜撑上法兰之间焊接斜撑上筋板，斜撑支钢管与斜撑下法兰之间焊接斜撑下筋板；

（3）将预制好的底部塔架分别吊装就位，再通过定位支撑支架调整安装偏差后连成一体；

（4）将放空管分段穿至塔架中心并做临时固定，放空管随分段塔架同时吊装；

（5）各分段塔架预制组对：

下段塔架组对是将下段主钢管与上法兰、上筋板、斜支撑钢管连接，并将上段塔架的下法兰用连接螺栓紧固到下段塔架上法兰上；

上段塔架主组对是将上段主钢管连接水平支钢管、斜支撑钢管，斜支撑钢管下端连接斜撑下法兰并用斜支撑下筋板加强连接；

下段塔架找正后，在下段塔架顶端下面且距离下段塔架顶端1m位置处的水平支撑上满铺跳板，沿塔架主钢管外侧设置两道安全防护栏，在水平支撑下方挂设安全网，吊装上段塔架并与下段塔架组对；

上段塔架与下段塔架组对：是将上段塔架主钢管与下法兰连接，下段塔架的斜撑上法兰与上段塔架的斜撑下法兰用螺栓紧固连接并用斜撑下筋板加固，再将下段塔架的斜支撑钢管下端与下段塔架主钢管连接；

第二段塔架与底部塔架完成组对后，拆除定位支撑支架，将与第二段塔架对应的放空管吊装，由第二段塔架顶部向下穿入塔架中心，并将放空管与CO₂尾气洗涤塔顶部法兰连接固定，再完成放空管与塔架的固定支撑；

分段塔架调整安装偏差至合格后，组对焊接，放空管组对焊接，正式固定。

2.根据权利要求1所述的一种超高焊接型格构式塔架的施工方法，其特征在于：将CO₂尾气洗涤塔顶部法兰上的中心定位支撑板和上塔顶部的直爬梯与CO₂尾气洗涤塔组装成一体，整体吊装就位，用槽钢从中心定位支撑板上引出水平支撑梁，在水平支撑梁下部设置斜支撑支撑在CO₂尾气洗涤塔塔壁上，水平支撑梁上部满铺跳板。

3.根据权利要求1所述的一种超高焊接型格构式塔架的施工方法，其特征在于：将底部塔架分别吊装就位，利用定位支撑支架调整安装精度，同时做为底部塔架组对平台。

4.根据权利要求1所述的一种超高焊接型格构式塔架的施工方法，其特征在于：底部塔架以上各分段塔架预制时，下段塔架主钢管、上法兰与上筋板暂不焊接，先将下段塔架的上法兰紧固到上段塔架下法兰上；下段塔架主结构安装就位后，吊装上段塔架主结构，将上段塔架主钢管与下法兰焊接连接，上段塔架下筋板与主钢管焊接加固；再将上段塔架次构件与下段塔架斜撑上法兰进行紧固连接，最后将上段塔架次构件与主钢管进行焊接；所述主结构包括主钢管、水平支钢管、上法兰、上筋板；所述次构件包括斜撑支钢管、斜撑上法兰、斜撑上筋板。

5.根据权利要求1所述的一种超高焊接型格构式塔架的施工方法，其特征在于：将定位支撑板用螺栓连接到CO₂尾气洗涤塔顶部法兰上，再将直爬梯连接固定到CO₂尾气洗涤塔上，使CO₂尾气洗涤塔、定位支撑板、直爬梯形成整体吊装就位，找正找平；将斜支撑与水平支撑梁连成一体，吊装就位，将水平支撑梁与定位支撑板焊接连接，斜支撑支撑于CO₂尾气洗涤塔塔壁上，在水平支撑梁上满铺跳板，形成定位支撑支架；将预制好的底部塔架分别吊装就位，利用定位支撑支架将底部塔架吊装就位。

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