对乍得油田CPF两台2万立方米拱顶原油储罐网壳的施工方案对比分析

摘 要：针对乍得油田CPF两台结构完全相同的20000m3拱顶罐钢结构网壳施工方案确定及实施中存在的影响进度、人工、作业高度、施工机具的因素进行了施工方案及其实施结果的对比。结果表明，与1#拱顶罐网壳施工的方案比较，2#拱顶罐网壳的施工方案可以减少高空作业工作量，提高工作效率，也削减了高温环境下的作业风险。以后的同类型网壳、加油站罩棚及大型厂房网架等的安装中可以借鉴2#网壳的施工经验。

关键词：大型拱顶罐；钢结构网壳；施工方案；对比

中图分类号：TE97 文献标识码：A

在乍得油田一期开发工程CPF（中心处理站）中，编号分别为T-02010和T-02020的两台结构完全相同的20000m3原油储罐拱顶网壳直径42m。其基本参数：高度5547mm，重量41t，材质均为Q235-B。其结构采用图1所表示的三角形网壳式。两台原油储罐的网壳均分别有714根杆件，253个节点（其中支座节点42个，节点采用易于制造安装的板式节点），普通碳钢制造的8.8级M12高强度联接螺栓20000余套。两台原油储罐的网壳均分别由上海宝山石油机械厂（简称“网壳厂家”）进行散件预制，在现场由中国石油天然气第一建设公司（简称“建设公司”）组对安装。施工过程中，最外侧节点与边梁的焊接固定采用直径分别均为3.2mm和4.0mm 的J427焊条。该项目施工方案的确定依据 [1～5]是国家标准、行业规范和同类型钢结构设计及安装的经验。

图1 20000m3原油储罐网壳简图

1 两种施工方案及实施过程

乍得油田CPF两台20000m3拱顶罐钢结构网壳分别采用两种施工方案。对于1#拱顶罐网壳，建设公司按照网壳厂家建议实施的安装方案（简称“方案1”）是：采用从外向里、集中向心逐圈进行安装，最外圈安装到位后将最外侧节点与边梁进行焊接固定，然后逐层向中心分片安装就位。在安装与1#拱顶罐网壳相同的2#拱顶罐网壳时，根据现场实际，建设公司在网壳安装时采用在罐底从中心向外放射型组装，整体进行吊装就位，最后将最外侧网壳节点与边梁焊接固定就位的方法进行安装（简称“方案2”）。具体实施情况分别见图2和图3。

图2 1#拱顶罐网壳的施工情况 图3 2#拱顶罐网壳的施工情况

1.1 方案1的实施过程

对于1#拱顶罐，首先确认各个网壳支座在罐顶支撑槽钢圈上的基本位置，将最外面两圈网壳在罐底组装成片，然后将各片吊装就位，将最外侧网壳节点与边梁焊接固定，并做好各片网壳的支撑。待最外圈网壳全部就位后，连接并紧固各片间的连接螺栓，使最外圈网壳形成一个整体并具备承重能力，而后逐层向中心分片安装。需要指出：考虑到储罐跨度过大，为防止网壳变形，网壳支撑不能拆除。

1.2 方案2的实施过程

对于2#拱顶罐，首先确认罐底中心，在罐底中心位置开始组装网壳最中心一圈，组装完毕后利用简易龙门架和手拉葫芦相配合将中心网壳拉起一定高度，然后组装中心向外的第二圈网壳，依次类推，直到除网壳支座外的全部构件及节点组装完毕，使网壳形成一个整体的结构（在组装过程中要根据实际情况不断的向外圈移动龙门架到合适提升的位置）。确认网壳支座安装位置，并利用4台吊车整体将网壳抬升，吊装就位。

2 两种施工方案的对比

2.1 施工效果

按方案1进行施工，安装施工周期15天，投入安装人员20人，需架子工5人配合搭设高度1.5米～7.3米的组装平台，另还需要1台50t汽车吊配合材料倒运、网壳局部调整等工作。其风险监控的特点是：高空作业多，监控难度较大。按方案2进行施工，网壳安装周期6.5天，投入安装人员10人，另需25t汽车吊3台、50t履带吊1台用于吊装就位（台班用时0.5天）。其风险监控的特点是：低空作业，比较容易监控。

2.2 对比

方案1投入的人员数量是方案2的两倍，方案1还需辅助人员进行配合，国外施工人员组织和调配较为不易；方案1施工周期是方案2的两倍多，费时费力，无法为整体施工工期提供有力保障；方案1施工过程中始终占用一台吊车，而方案2仅仅在吊装时调用4台吊车半天，在施工机具的组织上有较大的活动空间，不会对其他安装作业造成影响（另假如现场吊车数量无法满足，可考虑在计算合理的前提下，利用立柱提升法进行吊装就位）。安全方面考虑：方案1施工过程中，施工人员需要在搭设的脚手架上在高度1.8米～7.8米的高空组对作业，并多次移动脚手架平台，而且随着向心组对的进行，脚手架需要多次调整高度，既增加高空作业的安全风险，又增加施工作业量。而方案2在施工过程中，作业人员始终在储罐罐底板上施工，施工内容仅仅是将各构件、节点板搬运到正确位置把螺栓紧固和调整龙门架的位置即可，施工作业安全风险小，且施工过程监控容易。

3 分析和体会

乍得油田两台20000m3原油储罐网壳施工过程中，第1台网壳采用方案1不仅进度缓慢，而且安全风险高。第2台网壳安装采用方案2，不仅有效减少高空作业工作量，提高工作效率，同时也削减了在高温环境下（乍得油田旱季气温平均为38℃，最高达到45℃，相应的钢材表面温度最高为60℃）的作业风险。在吊装能力保证的前提下，以后同类型网壳、加油站罩棚及大型厂房网架等的安装借鉴方案2的成功经验。

参考文献

[1]SH/T3515-2003，大型设备吊装工程施工工艺标准[S].2004.

[2]GB50017-2003，钢结构设计规范[S].2003.

[3] 陈凯力，赖盛.大型储罐罐顶网壳结构形式的比较[J].石油化工设备技术，2008，29(5):34-39.

[4]桂.大型油罐顶盖单层网壳技术的比较分析[J].石油化工设备技术，2009，30(1):5-7.

[5] 王冬，程海燕.大直径立式圆筒形储罐罐顶网壳的设计分析[J].化工设计，2007，17(4):17-21.