王晓鹏 武远东
中铝万成山东建设有限公司 山东淄博 255052
摘要：本文阐述了工程施工中采用储罐倒装技术的理论可靠性和实践应用，介绍了重型储罐以新颖的设计构思，独特的施工方法，其完备的自动化功能和良好的安全可靠性，是施工技术的重大突破；取得了显著的经济效益和社会效益，并将在更广泛的施工领域内获得推广。
关键词：倒装；可靠性；应用；经济效益
立式圆筒形钢制储罐（大型种分槽）、大型薄壳锥底容器（高效沉降槽）是有色冶炼、化工工程、建材工程中重要组成部分，特别是有色冶炼氧化铝生产过程中，无论原料料浆的储存和反应、中间过程的储存和反应，还是成品氧化铝的储存，都需要大量的储罐（储槽）。
随着有色工业的不断发展，作为氧化铝生产中重要组成部分的各类储罐（储槽），在数量上与日俱增，其容量亦趋于重型化、大型化，在建设投资中占有相当的比例。面对重型储罐的建造施工，如何在保证安装质量的前提下，缩短工期，降低工程造价，是摆在每个工程技术人员前面的课题。
本文就山东铝业公司百万吨氧化铝扩建工程之一 公司的两台带有机械搅拌的料浆槽的施工为例介绍储罐建造新技术“倒装法”。
1、工程概况
氧化铝厂料浆槽扩建工程中的重型圆筒钢储槽—K槽的壁厚及高度自上而下分别为（1）δ=12mm，H=3.6m；（2）δ=14mm，H=3.968m；（3）δ=16mm，H=3.6m；（4）δ=18mm，H=3.6m；以上槽壁材质为Q235-C；（5）δ=20mm，H=3.6m；（6）δ==22mm，H=3、6m；（7）δ=25mm，H=4m；（8）δ=28mm，H=6m；以上槽壁材质为16MnR，槽底与底层槽壁间内衬δ=12mm倒锥筒体，每台料浆槽直径12米、高32米、容积3300m3、总重280余吨。
施工现场东侧有2#熟料窑烟囱及电收尘，东南方有5#熟料窑烟囱及电收尘，西侧有电缆桥架，北侧有管道支架，东西两侧的最大回转空间小于32米，（见图1）现场无施工拼装场地，常规的拼装吊装方案无法实施。笔者多方查找资料、研究和计算，采用先进的重型储罐“倒装法”施工新技术，成功地解决了这一施工技术难题。
图1施工平面图
2、重型储罐“倒装法”技术的可靠性探讨
2·1 “倒装法”施工工艺
常规的正装法施工的程序是：储槽槽底——储槽各层壁板——储槽槽顶，随着储槽槽体高度越来越高，施工脚手架的搭设也步步增高，施工人员必须爬高施工作业。“倒装法”施工是在槽底板铺设、焊接之后，先组装顶层槽体，再组装焊接槽顶钢梁及槽顶板，安装特制的提升工具，然后自上而下倒序依次提升、组装、焊接每层槽体，直至低层槽壁安装。
该技术根据“倒装法”施工提升槽体重达210余吨、直径为12米和施工的安全可靠性的要求，采用笔者研制成的由液压穿心千斤顶、上下承载机构、液压泵站、液压管路、液压锁、胀圈以及专用提升柱等组成的特种提升装置，采用柔性钢绞线承重，液压提升装置集群作业，整体提升到预定高度安装就位，实现大吨位、超大构件、超高空、整体同步提升。
2·2 “倒装法”施工技术的可靠性验算
“倒装法”施工提升槽体，施工中槽体起升到最大高度32米，提升过程中的槽体就象悬空的巨大的扣钟，其过程槽体的平衡稳定性、施工技术可靠性的验证对技术实施有着非同寻常的重要性。
2·2.1 槽体的重心
每一台槽体都是由许多质点组成的，每一质点都受到竖直向下的重力作用，所有质点的合力就等于储槽的重量，而这个合力的作用点就叫做槽体的重心，重心的位置不仅关系到槽体的平衡，而且关系到槽体的平衡稳定性。
要计算全部槽体的重心，可全部槽体分成几个几何体组成，先求每一部分的
所以，槽体重心距地面距离为14.02米
2.2.2 槽体稳定性
槽体的稳定性是指槽体处于最不利的状态，即施工中槽体起升到最大高度32米时，柔性提升设备一侧油顶行程出满200mm，而另一侧没有升出的状态下（槽体偏斜α角）和风力的最不利影响，在这种状态下，倾覆力矩有风力矩和倾斜引起的力矩，稳定力矩仅是槽体自重对倾覆边的力矩。槽体偏斜时200mm.，槽体直径为12000mm，角度为α:
α=tg-1200/12000
=0057′17″
施工中槽体处于最不利的状态是当槽体起升到最大高度恰刮8级大风时，其受力简图如图3：
图4柔性提升倒装法施工配套设施示意图
1—提升中槽体；2—待合装槽体；3—槽底板；4—定工具锚（卡紧装置）；5—油顶；6—液压锁；7—高压胶管；8—动工具锚（松卡装置）；9—钢绞线；10—提升柱；11—传力三角筋；12—胀圈；13—平衡槽钢；14—液压油泵；15—支撑槽钢
2.3特种提升装置
特种提升工具中液压穿心油顶上端相连的上承载机构（定工具锚）和与缸体下部相连的下承载机构（动工具锚）之间进行负荷转换，有了这两种特殊装置就可使油顶既具有自锁性能，又具有松开卡块的性能。自锁性能满足步进式（连续、反复）提升重物的要求；动工具锚能满足重物提升到一定高度后，又可下降再进行下次的提升作业，从而实现提升或下降重物的一种新型的特种提升装置。特种提升装置优点：
（1） 其体积小，重量轻，安装拆卸简单，适应面广、通用性强，在空间狭窄、常规大型机械无法进入施工的场合，更具有独特的优越性。
（2）特别适合于特大笨重件的整体吊装就位。
（3）液压系统设有过压保护，反应灵敏，调整与操作简便。
（4）可在各种工况下实现带载升、降与停留，并具有多缸同步运行和单缸调整功能。准确控制焊缝间隙和随时调整提升高度的优点。
（5）工作系统出现故障，如遇突然停电、天气异变、因故中途停工和收工过夜等情况时，特种提升装置系统能自动闭锁，安全可靠（不下坠）。
2.3.1 提升柱
（2）提升柱整体稳定性
提升柱受力弯矩在平面内
2.3.2 胀圈
通过以上验算知：胀圈和传力三角筋连接角焊缝安全可用。
“倒装法”施工技术实现了大吨位、整体同步提升。成功地解决了重型储罐（大型种分槽）安装施工技术难题。使大型的储槽施工由危险、复杂的高空作业为安全、简单的地面作业，在狭窄、大型机械无法进入的场合，更有独特的优越性。
主要参考资料：
1.中华人民共和国国家标准《建筑结构荷载规范》GBJ9—87，1988，北京。
2.中华人民共和国国家标准《钢结构设计规范》GBJ17—88，1989，北京。
3.中华人民共和国国家标准《高耸结构设计规范》GBJ135—90，1990，北京。
4.《材料力学》天津大学材料力学教研室编，1980年，人们教育出版社。
5.《钢结构》同济大学 宗听聪编 1991年，中国建筑工业出版社。
论文作者:王晓鹏,武远东
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/19
标签：倒装论文; 储罐论文; 装置论文; 液压论文; 可靠性论文; 施工技术论文; 高度论文; 《防护工程》2018年第10期论文;