1t氧化铝仓气压顶升施工方案.docx
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1t氧化铝仓气压顶升施工方案
中国铝业连城分公司
淘汰落后、环保节能技改项目
12000吨氧化铝贮仓
气压顶升施工方案
批准:
审核:
编制:
二十三冶建设集团公司连城项目部
二0一0年四月
一、工程概况
1、工程简介
2、工程特点
3、工程难点
二、施工前期准备
1、技术准备
2、物质准备
三、施工方案的选择及部署
1、施工方案的选择
2、施工部署
3、施工程序
4、风压、风量计算
四、施工方法
1、顶升法工装布置
2、顶升步骤
3、注意事项
五、施工资源计划
1、劳动力资源需用计划
2、施工机器具资源需用计划
3、施工材料需用计划
六、工程质量控制措施
1、施工准备阶段的质量控制
2、施工作业阶段的质量控制
3、施工人员的控制措施
4、施工机具和检测器具的控制措施
5、工程材料的质量控制
6、施工方法和操作工艺的控制
7、施工环境的控制措施
8、工程质量问题的处理
9、常见质量通病的预防措施
七、施工安全控制措施
1、安全管理组织
2、安全管理目标
3、安全管理责任制
4、施工安全技术措施的主要内容
八、施工现场环境保护的管理
九、施工进度控制计划
12000t氧化铝仓
气压顶升施工方案
一、工程概况
1、工程简介
中国铝业连城分公司淘汰落后、环保节能技改项目12000吨氧化铝贮仓3个，圆柱形筒体、锥顶。
仓筒体内径28m，筒体高度25.64m,仓顶标高30.7m。
主要材料：
筒体为Q235-B钢，其余为Q235-A，每个贮仓总重为586吨。
2、工程特点
本工程12000t氧化铝仓高、直径较大（内径28m）、吨位重（586吨），安装于基础平台上，所处的平面位置场地比较狭窄，一面靠近原来厂房，一面紧靠厂区铁路专线，其他两面是厂区工艺车道路。
生产区与施工作业区划分比较困难，不利于施工现场文明施工，也不利于现场施工机械的进出场。
3、工程难点
12000t氧化铝仓拼装现场的材料无堆放场地、进出场不便;仓顶钢结构现场安装时吊装困难;仓内角钢加强圈与工20a支柱施工起来比较麻烦;底部结构较为复杂;确保安全生产的控制手段复杂，这一系列的困难给施工过程中都可带来许多意想不到的难点。
附：
氧化铝仓部分部位重量表
序号
部位名称
数量
重量（kg）
备注
1
环形底板
1
10753.6
可不参与顶升
2
直梯
1
745
可不参与顶升
3
仓顶人孔
2
366.4
可不参与顶升
4
排气管
8
401.2
可不参与顶升
5
进料管
6
8971
可不参与顶升
6
仓盖
1
25464
参与顶升
7
槽顶结构
1
59327.4
参与顶升
8
槽盖中心管
1
4799.1
参与顶升
9
收尘管
4
1305.2
可不参与顶升
10
仓顶走道及围栏
1
3823.2
可不参与顶升
11
外部楼梯
1
4789
可不参与顶升
12
仓体
1
395108-32577.03（底圈重量）=362530.97
参与顶升
13
仓壁人孔
1
687
不参与顶升
14
内罩
2
33904.4
不参与顶升
15
溜槽分配管
1
10285
不参与顶升
16
平台
1
513.8
不参与顶升
合计
452121.37
参与顶升重量
注：
可不参与顶升的部件没有计算在参与顶升的重量统计范围内。
二、施工前期准备
1、技术准备
1）组织合同交底，明确合同条件，落实施工任务，组织施工前期准备，为本工程开工创造必要的条件。
2）组织施工图纸自审、会审。
3）编写施工方案并经讨论确定；编制施工预算，以利于成本控制。
4）根据施工方案的要求，进行施工人员技术培训和施工技术交底。
5）合理调配施工技术力量，优化施工工种组合，组织施工队伍进场工作。
2、物质准备
1）根据施工方案确定平面布置，施工道路，施工电源敷设，搭建临时设施。
2）根据施工图纸，提出工程材料和施工材料计划，确定材料进场顺序、时间，确保现场材料合理堆放。
3）根据施工方案内容，提出施工机械设备及器具使用计划、采购计划和合理进出场时间，以满足工程需要。
4）做好检测器具的校验和保管工作，满足质量检测要求。
三、施工方案的选择及部署
1、施工方案的选择
本工程12000t氧化铝仓既可用正装法施工，也可用倒装法施工，既可用起重机械逐圈吊装，也可用气体浮力顶升仓体。
根据本工程特点和难点、施工工期、以及本公司已掌握的气压顶升施工技术工艺、施工经验总结等，经过方案比较，决定采用气顶倒装法施工，以节约劳力和费用，加快施工进度，并以此展开施工技术方案编写及施工组织与实施（其它内容不在此方案里详细叙述，只作简略地阐述）。
2、施工部署
1）工作设想：
12000t氧化铝仓主体结构分十一次顶升施工：
锥顶与自上而下的第1圈、第2圈为第一次，依次类推，δ=12钢板5圈，δ=14钢板1圈，δ=16钢板1圈，δ=18钢板1圈，δ=20钢板1圈，δ=22钢板1圈，δ=24钢板1圈，δ=26钢板1圈，δ=28钢板1圈。
2）工作流程：
方案选择、论证、确定（包括风压与风量计算、设备型号确定等）方案编写施工准备（包括施工机器具选择与采购、施工场地布置等）施工方案的实施（包括施工程序、施工方法、质量检查验收、安全控制措施等）竣工验收。
3、施工程序
施工工艺：
仓顶结构制作、制作安装仓筒体钢板下料、卷制仓顶制作安装仓顶自上而下顺序逐层组装壁板。
施工顺序：
仓顶（筒体自上而下拼装第2节δ=12、第2节角钢加强圈安装2个、第1节δ=12钢板圈、仓筒顶圈角钢加强圈安装仓顶结构安装仓盖）第一次顶升（施工自上而下的第3节δ=12钢板圈以后按此顺序简称第4节、第5节角钢加强圈安装）第二次顶升（施工第4节δ=12角钢加强圈安装）第三次顶升（施工第5节δ=12安装角钢加强圈）第四次顶升（施工第6节δ=14安装角钢加强圈）第五次顶升（施工第7节）第六次顶升（施工第8节）第七次顶升（施工第9节）第八次顶升（施工第10节）第九次顶升（施工第11节）第十次顶升（施工第12节）第十一次顶升（施工第13节）其他部位施工（如顶部接管口进料管、仓顶走道及围栏、外部楼梯、人孔、内罩溜槽分配管平台等）。
注：
油漆施工随顶升施工安排交叉作业。
顶升依次排序图
1第一圈钢板δ=122第二圈钢板δ=123第三圈钢板δ=124第四圈钢板δ=125第五圈钢板δ=126第六圈钢板δ=147第七圈钢板δ=168第八圈钢板δ=189第九圈钢板δ=2010第十圈钢板δ=2211第十一圈钢板δ=2412第十二圈钢板δ=2613第十三圈钢板δ=28
一第1次顶升二第2次顶升三第3次顶升四第4次顶升五第5次顶升六第6次顶升七第7次顶升八第8次顶升九第9次顶升十第10次顶升十一第11次顶升
4、风压及风量计算
用风机向已组装形成的部份仓体内腔输送具有一定压强的空气，在适当密封、空气泄漏量可忽略不计的情况下，仓体内腔上部受到向上的推力，底底受到向下的力，当总推力P与仓体重量G相等时，仓体处于平衡状态，此时风压称为静浮风压。
当腔内风压略大于静浮风压，仓体就能向上浮升，此时风压称为顶升风压。
在实际施工中，尚须考虑二圈壁板间摩擦力及漏风损失等附加因素，因此P升=P浮+P附，根据施工经验，一般附加风压为静浮风压的15%～25%，取中间值20%，故P升=1.2P浮=1.2G/F。
（G为所需顶升的仓体重量，F为仓体横断面积。
）
在施工中必须掌握好每圈带板顶升时的静浮风压和顶升风压，确保仓体在顶升过程中升降自如，根据求得的风压及风量选择合适的鼓风机，下面为12000m3氧化铝仓进行风压及风量计算。
4.1风压计算公式
1）仓体横断面积公式：
F=π·D2/4（单位：
m2）
2）最大顶升仓体重量公式：
Gmax=G拱顶+G最大顶升筒体（单位：
kgf）
3）最大顶升风压公式：
P升=1.2·Gmax/F（单位：
1kgf=10kPa）
4）静浮风压公式：
P浮=G/F（单位：
kPa）
同理，可求得每圈带板静浮风压和顶升风压。
4.2风量计算公式
1）最大风量公式：
Q=60/t·K·[P2·V2-P1（V2-V1）]/P1
式中t顶升时间，取15min～60min;K风机风量修正值,根据经验取4;P2最终一次顶升时风压（P2=P1+P升），P1大气压值（9.8×104Pa）;V2最终仓体体积，V1最后一带板所形成的仓体体积。
2）V1=π/4·D2·H1（单位：
m3H1为筒体单层高）
3）V2=筒体柱体积+锥顶体积=π/4·D2·H+π/3·r2·h（单位：
m3）
4.3最大风压、风量计算及设备选型
1）最大风压、风量计算
F=π·D2/4=3.14×282/4=615.44m2
Gmax=G仓顶+G最大顶升筒体=434680kgf
P升=1.2·Gmax/F=1.2×434680/615.44
=847.55kgf/m2=8.48kPa
P浮=G/F=434680/615.44=7.06kPa
V1=π/4·D2·H1=3.14×282×2/4=1230.88m3
V2=筒体柱体积+仓顶体积=π/4·D2·H+π/3·r2·h
=3.14×282×25.64/4+3.14×142×0.7/3
=15779.88+143.6=15923.48m3
Qmax=60/t·K·[P2·V2-P1（V2-V1）]/P1
=（60/30）×4×[（98000+8480）×15923.48-98000×（15923.48-1230.88）]/98000
=20869.98m3/h
2）设备选型及配套部件
风机选型考虑风压、风量等参数比理论计算值大20%，根据这一要求确定的设备选型如下：
风机选型：
P=8500PaQ=20000m3/h1台
电动蝶阀：
DN6001台
配套风管：
DN60015米
压力表：
0～10000kPa1块U形测压玻璃管1套
密封橡胶板：
长×宽=100m×2.6mδ=3mm
4.4第一次顶升风压、风量计算
顶升范围：
仓体仓顶（包括顶部结构、仓盖）、仓筒体（δ=12H=5.64m）、角钢（∠140×140×12）加强圈3个作为第一次顶升内容
Gmax1=G仓顶+G顶升筒体节1、2+G角钢圈+G胀圈槽钢
=（90+13.8+16.6+2.27×3+2.27）×103
=129480kgf
P升1=1.2·Gmax/F=1.2×129480/615.44
=2.52kPa
P浮1=G/F=129480/615.44=2.10kPa
V1.1=π/4·D2·H1=3.14×282×2/4=1230.88m3
V2.1=筒体柱体积+仓顶体积=π/4·D2·H+π/3·r2·h
=3.14×282×5.64/4+3.14×142×0.7/3
=3614.68m3
Qmax.1=60/t·K·[P2·V2-P1（V2-V1）]/P1
=（60/30）×4×[（98000+2520）×3614.68-98000×（3614.68-1230.88）]/98000
=10590.63m3/h
顶升速度V=200÷30=6.6cm/min
4.5第二次顶升风压、风量计算
顶升范围：
第一次顶升的重量、第一次顶升完安装的一圈钢板（δ=12）重量、角钢加强圈1个。
Gmax2=Gmax1+G待顶升筒体节3+G角钢圈
=129480+（16.6+2.27）×103
=148350kgf
P升2=1.2·Gmax/F=1.2×148350/615.44
=2.89kPa
P浮2=G/F=148350/615.44=2.41kPa
V1.2=π/4·D2·H1=3.14×282×2/4=1230.88m3
V2.2=筒体柱体积+仓顶体积=π/4·D2·H+π/3·r2·h
=3.14×282×7.64/4+3.14×142×0.7/3
=4701.96+143.6=4845.56m3
Qmax.2=60/t·K·[P2·V2-P1（V2-V1）]/P1
=（60/30）×4×[（98000+2890）×4845.56-98000×（4845.56-1230.88）]/98000
=10990.20m3/h
顶升速度V=200÷30=6.6cm/min
4.6第三次顶升风压、风量计算
顶升范围：
第二次顶升的重量、第二次顶升完安装的一圈钢板（δ=12）重量、角钢加强圈1个。
。
Gmax3=Gmax2+G待顶升筒体节4+G角钢圈
=148350+（16.6+2.27）×103
=167220kgf
P升3=1.2·Gmax/F=1.2×167220/615.44
=3.26kPa
P浮3=G/F=167220/615.44=2.72kPa
V1.3=π/4·D2·H1=3.14×302×2/4=1413m3
V2.3=筒体柱体积+仓顶体积=π/4·D2·H+π/3·r2·h
=3.14×282×9.64/4+3.14×142×0.7/3
=5932.84+143.6=6076.44m3
Qmax.3=60/t·K·[P2·V2-P1（V2-V1）]/P1
=（60/30）×4×[（98000+3260）×6076.44-98000×（6076.44-1230.88）]/98000
=11464.12m3/h
顶升速度V=200÷30=6.6cm/min
5）第四次顶升风压、风量计算
顶升范围：
第三次顶升的重量、第三次顶升完安装的一圈钢板（δ=12）重量、角钢加强圈1个。
Gmax4=Gmax3+G待顶升筒体节5+G角钢圈
=167220+（16.6+2.27）×103
=186090kgf
P升4=1.2·Gmax/F=1.2×186090/615.44
=3.63kPa
P浮4=G/F=186090/615.44=3.02kPa
V1.4=π/4·D2·H1=3.14×282×2/4=1230.88m3
V2.4=筒体柱体积+仓顶体积=π/4·D2·H+π/3·r2·h
=3.14×282×11.64/4+3.14×142×0.7/3
=7163.72+143.6=7307.32m3
Qmax.4=60/t·K·[P2·V2-P1（V2-V1）]/P1
=（60/30）×4×[（98000+3630）×7307.32-98000×（7307.32-1230.88）]/98000
=12012.39m3/h
顶升速度V=200÷30=6.6cm/min
6）第五次顶升风压、风量计算
顶升范围：
第四次顶升的重量、第四次顶升完安装的一圈钢板（δ=14）重量、角钢加强圈1个。
Gmax5=Gmax4+G待顶升筒体节6+G角钢圈
=186090+（19.4+2.27）×103
=207760kgf
P升5=1.2·Gmax/F=1.2×207760/615.44
=4.05kPa
P浮5=G/F=207760/615.44=3.38kPa
V1.5=π/4·D2·H1=3.14×282×2/4=1230.88m3
V2.5=筒体柱体积+仓顶体积=π/4·D2·H+π/3·r2·h
=3.14×282×13.64/4+3.14×142×0.7/3
=8394.6+143.6=8538.2m3
Qmax.5=60/t·K·[P2·V2-P1（V2-V1）]/P1
=（60/30）×4×[（98000+4050）×8538.2-98000×（8538.2-1230.88）]/98000
=12669.87m3/h
顶升速度V=200÷30=6.6cm/min
7）第六次顶升风压、风量计算
顶升范围：
第五次顶升的重量、第五次顶升完安装的一圈钢板（δ=16）重量。
Gmax6=Gmax5+G待顶升筒体节7
=207760+24.47×103
=232230kgf
P升6=1.2·Gmax/F=1.2×232230/615.44
=4.53kPa
P浮6=G/F=232230/615.44=3.77kPa
V1.6=π/4·D2·H1=3.14×282×2/4=1230.88m3
V2.6=筒体柱体积+仓顶体积=π/4·D2·H+π/3·r2·h
=3.14×282×15.64/4+3.14×142×0.7/3
=9625.48+143.6=9769.08m3
Qmax.6=60/t·K·[P2·V2-P1（V2-V1）]/P1
=（60/30）×4×[（98000+4530）×9769.08-98000×（9769.08-1230.88）]/98000
=1345961.m3/h
顶升速度V=200÷30=6.6cm/min
8）第七次顶升风压、风量计算
顶升范围：
第六次顶升的重量、第六次顶升完安装的一圈钢板（δ=18）重量。
Gmax7=Gmax6+G待顶升筒体节8
=232230+27.17×103
=259400kgf
P升7=1.2·Gmax/F=1.2×259400/615.44
=5.06kPa
P浮7=G/F=259400/615.44=4.21kPa
V1.7=π/4·D2·H1=3.14×282×2/4=1230.88m3
V2.7=筒体柱体积+仓顶体积=π/4·D2·H+π/3·r2·h
=3.14×282×17.64/4+3.14×142×0.7/3
=10856.36+143.6=10999.96m3
Qmax.7=60/t·K·[P2·V2-P1（V2-V1）]/P1
=（60/45）×4×[（98000+5060）×10999.96-98000×（10999.96-1230.88）]/98000
=9593.80m3/h
顶升速度V=200÷45=4.4cm/min
9）第八次顶升风压、风量计算
顶升范围：
第七次顶升的重量、第七次顶升完安装的一圈钢板（δ=20）重量。
Gmax8=Gmax7+G待顶升筒体节9
=259400+29.97×103
=289370kgf
P升8=1.2·Gmax/F=1.2×289370/615.44
=5.64kPa
P浮8=G/F=289370/615.44=4.70kPa
V1.8=π/4·D2·H1=3.14×282×2/4=1230.88m3
V2.8=筒体柱体积+仓顶体积=π/4·D2·H+π/3·r2·h
=3.14×282×19.64/4+3.14×142×0.7/3
=12087.24+143.6=12230.84m3
Qmax.8=60/t·K·[P2·V2-P1（V2-V1）]/P1
=（60/45）×4×[（98000+5640）×12230.84-98000×（12230.84-1230.88）]/98000
=10318.81m3/h
顶升速度V=200÷45=4.4cm/min
10）第九次顶升风压、风量计算
顶升范围：
第八次顶升的重量、第八次顶升完安装的一圈钢板（δ=22）重量。
Gmax9=Gmax8+G待顶升筒体节10
=289370+32.77×103
=322140kgf
P升9=1.2·Gmax/F=1.2×322140/615.44
=6.28kPa
P浮9=G/F=322140/615.44=5.23kPa
V1.9=π/4·D2·H1=3.14×282×2/4=1230.88m3
V2.9=筒体柱体积+仓顶体积=π/4·D2·H+π/3·r2·h
=3.14×282×21.64/4+3.14×142×0.7/3
=13318.12+143.6=13461.72m3
Qmax.9=60/t·K·[P2·V2-P1（V2-V1）]/P1
=（60/45）×4×[（98000+6280）×13461.72-98000×（13461.72-1230.88）]/98000
=11165.49m3/h
顶升速度V=200÷45=4.4cm/min
11）第十次顶升风压、风量计算
顶升范围：
第九次顶升的重量、第九次顶升完安装的一圈钢板（δ=24）。
Gmax10=Gmax9+G待顶升筒体节11
=322140+35.47×103
=357610kgf
P升10=1.2·Gmax/F=1.2×357610/615.44
=6.97kPa
P浮10=G/F=357610/615.44=5.81kPa
V1.10=π/4·D2·H1=3.14×282×2/4=1230.88m3
V2.10=筒体柱体积+仓顶体积=π/4·D2·H+π/3·r2·h
=3.14×282×23.64/4+3.14×142×0.7/3
=14549+143.6=14692.6m3
Qmax.10=60/t·K·[P2·V2-P1（V2-V1）]/P1
=（60/45）×4×[（98000+6970）×14692.6-98000×（14692.6-1230.88）]/98000
=12137.89m3/h
顶升速度V=200÷45=4.4cm/min
12）第十一次顶升风压、风量计算
顶升范围：
第十次顶升的重量、第十次顶升完安装的一圈钢板（δ=26）重量。
Gmax11=Gmax10+G待顶升筒体节12
=357610+38.27×103
=395880kgf
P升11=1.2·Gmax/F=1.2×395880/615.44
=7.72kPa
P浮11=G/F=395880/615.44=6.43kPa
V1.11=π/4·D2·H1=3.14×282×2/4=1230.88m3
V2.11=筒体柱体积+仓顶体积=π/4·D2·H+π/3·r2·h
=3.14×282×25.64/4+3.14×142×0.7/3
=15779.88+143.6=15923.48m3
Qmax.11=60/t·K·[P2·V2-P1（V2-V1）]/P1
=（60/60）×4×[（98000+7720）×15923.48-98000×（15923.48-1230.88）]/98000
=9941.04m3/h
顶升速度V=200÷60=3.3cm/min
四、施工方法
1、顶升法工装布置
顶升前，应对密封装置、鼓风装置、限位装置、平衡装等进行核算，对各个工装进行选型、制作，经检查完整合格后，才可进行顶升施工。
图1为顶升法工装布置示图，主要装置参数选择如下：
图1顶升法工装布置示意图
1、离心鼓风机（全压9.5kpa,风量15000m3/h）2、风量调节阀3、定位装置4、平衡装置5、定位卡6、胀圈7、仓体8、测压装置9、限位装置10、密封橡胶板
1）离心鼓风机：
按照理论计算值加20%，选用参数：
离心鼓风机P=9.5kPaQ=15000m3/h
调节阀：
采用电动蝶阀，选用参数：
电动蝶阀DN600
2）限位装置：
限位装置采用手拉葫芦16台均布，核算按风压超500Pa时考
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