大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工藝及其平衡導向裝置技術領域

《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工藝及其平衡導向裝置》涉及一種低溫儲罐拱頂?shù)捻斏┕すに?，尤其涉及一種超大型的低溫儲罐拱頂?shù)拇禋忭斏┕すに嚰捌淦胶鈱蜓b置。

圖1為《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工藝及其平衡導向裝置》的平衡導向裝置實施例之二的頂升示意圖；

圖2為該發(fā)明的平衡導向裝置實施例之一的結構示意圖；

圖3為該發(fā)明平衡導向裝置實施例之一的鋼繩連接示意圖；

圖4為該發(fā)明平衡導向裝置實施例之二的示意圖；

圖5為該發(fā)明平蘅導向裝置實施例之二的局部示意圖；

圖6為該發(fā)明平蘅導向裝置實施例之二的局部示意圖；

圖7為該發(fā)明的平衡導向裝置實施例之二的中心滑輪座座數(shù)目為4的中心滑輪座座組機構示意圖。

大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工藝及其平衡導向裝置專利目的

《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工藝及其平衡導向裝置》的目的之一是提供一種大型低溫儲罐拱頂?shù)臍鈮喉斏┕すに?，采用外罐施工和拱頂拼裝同步的方法，并輔以氣壓頂升拱頂之施工工藝，即解決施工周期長問題，又能解決儲罐拱頂?shù)陌惭b問題。

《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工藝及其平衡導向裝置》的目的之二是提供一種大型低溫儲氣罐的氣壓頂升施工工藝的拱頂平衡裝置，以保證拱頂安全地頂升。

大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工藝及其平衡導向裝置技術方案

一種低溫儲罐的拱頂氣壓施工工藝，包括如下步驟：

（1）外罐建造和拱頂拼裝：鋼結構拱頂拼裝與外罐施工同步進行，或先進行外罐制造，或先進行拱頂拼裝；所述外罐安照正裝法施工，并在外罐頂端設置一環(huán)形拱頂固定板；拱頂拼裝：首先在外罐內部基礎上安裝拱頂組裝的臨時支撐，臨時支撐應與拱頂結構相符，且能夠完全承受拱頂?shù)闹亓亢捅３止绊敯宓耐庑纬叽纾缓笤谂R時支撐上組裝和焊接拱頂，拱頂一般情況下根據設計尺寸事先預制成若干結構塊。

（2）拱頂焊接完成后拆除拱頂臨時支撐，在內部安裝內罐懸浮吊頂，懸浮吊頂通過拉桿與拱頂結構連接。

（3）安裝平衡導向裝置和密封裝置：在外罐頂端的環(huán)形拱頂固定板和拱頂上安裝平衡導向裝置；在拱頂與外罐內壁之間隙安裝密封裝置；并將外罐壁的施工通道和開設在拱頂?shù)目酌芊猓?

（4）安裝壓力監(jiān)測系統(tǒng)：壓力監(jiān)測系統(tǒng)一個設在風機操控人員旁邊，另一個設在外罐頂部臨時平臺上；

（5）安裝動力系統(tǒng)：動力系統(tǒng)至少由一臺風機組成；

（6）吹頂：用風機向罐內密封空間鼓入空氣，使儲罐內外形成一定的氣壓差，該氣壓差產生的浮力大于拱頂及附著在拱頂上物體的重力，從而對拱頂產生向上的推力，直至到達拱頂安裝位置。

（7）焊接拱頂：首先，在拱頂與儲氣罐上端的抗壓板上進行進行臨時固定，再進行焊接，使兩者永久固定；

（8）拆除吹頂裝置。

一種大型低溫儲罐的氣壓頂升施工工藝的拱頂平衡導向裝置，所述平衡導向裝置由兩組構成一對，至少2對；每組平衡導向裝置由A型架、平衡鋼纜和雙導向滑輪組構成；其特征在于：所述外罐上端設有一圈抗壓環(huán)，在外罐頂端設有一環(huán)形拱頂固定板，所述環(huán)形拱頂固定板的板面與水平面的傾斜角度為α；每對導向裝置對稱設置，即：兩個A型架分別對稱地固定在外罐頂端的環(huán)形拱頂固定板上，在拱頂?shù)膶恢瞄_設一對貫穿孔，且在該孔的拱頂內側面，各安裝一個雙導向滑輪組；所述外罐內壁的下端和其外壁對應位置各設有固定吊耳；一平衡鋼纜一端繞過A型架橫桿，與外罐外側壁的吊耳固定連接；另一端經罐頂上的貫穿孔，繞過拱頂內對應的雙導向滑輪組，與固定安裝在外罐內壁下側的吊耳固定連接；另一根平衡鋼纜則反向對稱連接。

所述外罐內側面的上端設置抗壓環(huán)。

所述A型架其兩側使用槽鋼或工字，其橫桿為鋼管，經焊接固接而成。

每對導向裝置在外罐和拱頂上沿圓周均勻分布。

另一種大型低溫儲罐的氣壓頂升施工工藝的拱頂平衡導向裝置，所述平衡導向裝置每組還可由一T型架、一滑車、一根平衡鋼纜、一中心滑輪座、一底部固定座和若干支撐軸組成；T型架均勻地固定在外罐頂端的環(huán)形拱頂固定板上，滑車固定安裝在拱頂?shù)倪吘壧帲以赥型架的正下方；支撐軸由支撐架和軸構成，固定安裝在拱頂?shù)纳媳砻?；中心滑輪座固定安裝在拱頂?shù)闹行奶帲黄胶怃摾|一端繞過T型架，與外罐外壁的吊耳固定連接；另一端繞過滑車、支撐軸和中心滑輪座的滑輪，經貫穿孔，與儲罐底部的固定塊座連接。

T型架可使用槽鋼或工字鋼焊接而成；所述環(huán)形拱頂固定板的傾斜角度α與拱頂坡度一致。所述拱頂與儲氣罐壁之間的密封由兩層材料構成，下層為柔性密封材料，上層為薄金屬皮。

大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工藝及其平衡導向裝置改善效果

《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工藝及其平衡導向裝置》所涉及的一種低溫儲罐的施工工藝，是利用正裝法來建造罐體，在建造罐體的同時，在罐體內拼裝拱頂，然后再利用氣壓頂升的原理，解決了大型低溫儲罐現(xiàn)場建造的難題，既有利于縮短工期，又降低了高空作業(yè)的風險。通過采用施加同等預緊力的平衡裝置，確保了拱頂在上升過程中的平衡和穩(wěn)定，同時平衡裝置對拱頂起導向和定位作用，保證拱頂在上升過程中不發(fā)生旋轉。

低溫儲罐是液化氣體的大型存儲設備，用于存儲液化天然氣（LNG）、液化石油氣（LPG如：液化乙烯、液氨和液化丙烯等）。隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，對能源的需求越來越大，2-5萬立方米液化氣儲罐已不能滿足需求。截至2011年5月，儲罐的容量越來越大，甚至出現(xiàn)了30萬立方米的低溫儲罐。《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工藝及其平衡導向裝置》所述的低溫儲罐拱頂?shù)臍鈮喉斏┕すに噧H涉及外罐和金屬拱頂。

2011年5月前技術中，大型低溫儲罐的外罐和拱頂，有兩種建造方法。一種是順序施工法，又稱正裝法，即先制造外罐，然后在外罐頂端拼裝拱頂，或在地面拼裝后，再進行吊裝。由于大型儲罐的直徑越來越大，其拱頂?shù)闹亓恳搽S之增大，儲罐壁的高度也同樣隨之增大。拼裝拱頂時，在外罐上高空作業(yè)，其難度越來越高，且施工周期長，建造成本高。如在制造外罐的同時，在地面上拼裝拱頂，兩者平行施工，雖然能夠縮短施工時間，但在吊裝超大型儲罐拱頂時，對起重設備的載重要求越來越高，甚至無法吊裝。另一種稱為逆序法，又稱倒裝法，即首先在地面制造外罐的第一圈基礎，然后在第一圈基礎上拼裝拱頂，接著在建造下一圈外罐后，再利用機械的方法提升拱頂，依次不斷循序環(huán)，直至完成整個外罐。倒裝法僅適用于容積30000立方米以下的外罐壁為鋼制的低溫儲罐的施工，對于容積30000立方米以上或外罐壁為預應力鋼筋混凝土的低溫儲罐，不能采用倒裝法施工。

1.一種低溫儲罐的拱頂氣吹頂升施工工藝，包括如下步驟：

（1）外罐建造和拱頂拼裝：鋼結構拱頂拼裝與外罐施工同步進行，或先進行外罐制造，或先進行拱頂拼裝；所述外罐安照正裝法施工，并在外罐頂端設置一環(huán)形拱頂固定板；拱頂拼裝：首先在外罐內部基礎上安裝拱頂組裝的臨時支撐，臨時支撐應與拱頂結構相符，且能夠完全承受拱頂?shù)闹亓亢捅３止绊敯宓耐庑纬叽?，然后在臨時支撐上組裝和焊接拱頂，拱頂一般情況下根據設計尺寸事先預制成若干結構塊；

（2）拱頂焊接完成后拆除拱頂臨時支撐，在內部安裝內罐懸浮吊頂，懸浮吊頂通過拉桿與拱頂結構連接；

（3）安裝平衡導向裝置和密封裝置：在外罐頂端的環(huán)形拱頂固定板和拱頂上安裝平衡導向裝置；在拱頂與外罐內壁之間隙安裝密封裝置；并將外罐壁的施工通道和開設在拱頂?shù)目酌芊猓?

（4）安裝壓力監(jiān)測系統(tǒng)：壓力監(jiān)測系統(tǒng)一個設在風機操控人員旁邊，另一個設在外罐頂部臨時平臺上；

（5）安裝動力系統(tǒng)：動力系統(tǒng)至少由一臺風機組成；

（6）吹頂：用風機向罐內密封空間鼓入空氣，使儲罐內外形成一定的氣壓差，該氣壓差產生的浮力大于拱頂及附著在拱頂上物體的重力，從而對拱頂產生向上的推力，直至到達拱頂安裝位置；

（7）焊接拱頂：首先，在拱頂與儲氣罐上端的抗壓板上進行進行臨時固定，再進行焊接，使兩者永久固定；

（8）拆除吹頂裝置。

2.一種大型低溫儲罐的吹氣頂升施工工藝的拱頂平衡導向裝置，所述平衡導向裝置由兩組構成一對，至少2對；每組平衡導向裝置由A型架、平衡鋼纜和雙導向滑輪組構成；其特征在于：所述外罐上端設有一圈抗壓環(huán)，在外罐頂端設有一環(huán)形拱頂固定板，所述環(huán)形拱頂固定板的板面與水平面的傾斜角度為α；每對導向裝置對稱設置，即：兩個A型架分別對稱地固定在外罐頂端的環(huán)形拱頂固定板上，在拱頂?shù)膶恢瞄_設一對貫穿孔，且在該孔的拱頂內側面，各安裝一個雙導向滑輪組；所述外罐內壁的下端和其外壁對應位置各設有固定吊耳；一平衡鋼纜一端繞過A型架橫桿，與外罐外側壁的吊耳固定連接；另一端經罐頂上的貫穿孔，繞過拱頂內對應的雙導向滑輪組，與固定安裝在外罐內壁下側的吊耳固定連接；另一根平衡鋼纜則反向對稱連接。

3.如權利要求2所述的一種大型低溫儲罐的吹氣頂升施工工藝的拱頂平衡導向裝置，其特征在于:所述外罐內側面的上端設置抗壓環(huán)。

4.如權利要求2所述的一種大型低溫儲罐的吹氣頂升施工工藝的拱頂平衡導向裝置，其特征在于:所述A型架其兩側使用槽鋼或工字，其橫桿為鋼管，經焊接固接而成。

5.如權利要求4所述的一種大型低溫儲罐的吹氣頂升施工工藝的拱頂平衡導向裝置，其特征在于:每對導向裝置在外罐和拱頂上沿圓周均勻分布。

6.如權利要求2所述的一種大型低溫儲氣罐的吹氣頂升施工工藝的拱頂平衡導向裝置，其特征在于:所述的環(huán)形拱頂固定板（6）兩端橫向嵌入鋼管的一部分。

7.一種大型低溫儲罐的吹氣頂升施工工藝的拱頂平衡導向裝置，其特征在于:所述平衡導向裝置每組還可由一T型架、一滑車、一根平衡鋼纜、一中心滑輪座、一底部固定座和若干支撐軸組成；T型架均勻地固定在外罐頂端的環(huán)形拱頂固定板上，滑車固定安裝在拱頂?shù)倪吘壧?，且在T型架的正下方；支撐軸由支撐架和軸構成，固定安裝在拱頂?shù)纳媳砻妫恢行幕喿潭ò惭b在拱頂?shù)闹行奶?；平衡鋼纜一端繞過T型架，與外罐外壁的吊耳固定連接；另一端繞過滑車、支撐軸和中心滑輪座的滑輪，經貫穿孔，與儲罐底部的固定塊座連接。

8.如權利要求3所述的一種大型低溫儲氣罐的吹氣頂升施工工藝的拱頂平衡導向裝置，其特征在于:T型架可使用槽鋼或工字鋼焊接而成。

9.如權利要求2或7所述的一種大型低溫儲氣罐的吹氣頂升施工工藝的拱頂平衡導向裝置，其特征在于:所述環(huán)形拱頂固定板的傾斜角度α與拱頂坡度一致。

10.如權利要求2或7所述的一種大型低溫儲氣罐的吹氣頂升施工工藝的拱頂平衡導向裝置，其特征在于:所述拱頂與儲氣罐壁之間的密封由兩層材料構成，下層為柔性密封材料，上層為薄金屬皮。

• 實施例一

第一步，外罐建造和拱頂拼裝：鋼結構拱頂1拼裝可與外罐2的制造同步進行，當然也可以先建造外罐，或先拼裝拱頂。所述外罐按照正裝法施工，當外罐建造到設計高度時，在外罐內側面的上端設置抗壓環(huán)21和環(huán)形拱頂固定板6。如果外罐壁為鋼制結構，則無抗壓環(huán)21。所述拱頂1的環(huán)形拱頂固定板6具有向外側傾斜的坡度角α，所述坡度角α與拱頂?shù)钠露认嗯浜稀８鶕绊斀Y構，在外罐內部基礎上安裝拱頂組裝的臨時支撐，臨時支撐應與拱頂2結構相符，且能夠完全承受拱頂?shù)闹亓亢捅３止绊敯宓耐庑纬叽纾缓笤谂R時支撐上組裝和焊接拱頂，拱頂一般情況下根據設計尺寸事先預制成若干結構塊。

第二步，拆除輔助設備：拱頂焊接完成后拆除拱頂臨時支撐，在內部安裝內罐懸浮吊頂，懸浮吊頂通過拉桿與拱頂結構連接。

第三步，安裝平衡導向裝置和密封裝置：平衡導向裝置的主要作用是，保證拱頂1在上升過程中保持平衡，防止拱頂在上升過程中發(fā)生旋轉，且使整個拱頂保持水平，對拱頂?shù)纳仙饘蜃饔?。見圖1，所述平衡導向裝置至少由2組導向裝置構成，通常為偶數(shù)組。所述導向裝置每對由兩個A型架3，兩根平衡鋼纜4和兩個雙導向滑輪組5構成。2個A型架3分別對稱地固定在外罐頂端的環(huán)形拱頂固定板6上，在拱頂?shù)南鄳恢瞄_設一對貫穿孔7，且在該孔的拱頂內側，各安裝一個雙導向滑輪組5，所述外罐2的內壁下端和外壁的中部對應位置各設有固定吊耳9、10。所述A型架使用槽鋼或工字鋼、鋼管焊接而成，A型架上的橫桿為鋼管，槽鋼或工字鋼。一平衡鋼纜一端繞過A型架3上的鋼管，與外罐外側壁的吊耳9或預埋在外罐上延的吊耳9固定連接；另一端經罐頂上的貫穿孔7，繞過拱頂1內對應的兩個雙導向滑輪組5，與固定安裝在外罐內壁對應位置下側的吊耳10固定連接；另一平衡鋼纜則反向對稱連接。上述環(huán)形拱頂固定板6與平衡鋼纜兩個接觸部位，各臨時嵌入一段導滑管，用于減少平衡鋼纜與其的摩擦力。當氣壓吹頂結束后，應當去除。所述導向裝置在外罐的圓周方向上均勻分布。

A型架安裝時應保持豎直狀態(tài)，平衡鋼纜應從一點開始沿著一個方向順序安裝，單根平衡鋼纜中間不得有接頭。

拱頂1上的貫穿孔7應保證拱頂在上升過程中平衡鋼纜不與之發(fā)生摩擦而影響吹頂?shù)捻樌M行。雙導向滑輪組應根據貫穿孔的位置進行安裝，同時保證平衡鋼纜位于貫穿孔中間，防止鋼纜與拱頂摩擦。

在整個平衡系統(tǒng)中，平衡鋼纜在吹頂前需要一個預緊力，且每根鋼纜的預緊力應保持基本一致，以保證拱頂在上升過程中的平衡和穩(wěn)定。

在拱頂1與外罐2內壁之間隙安裝密封裝置，并將外罐壁的施工通道和開設在拱頂?shù)目酌芊?，避免氣壓泄漏?

安裝密封系統(tǒng)：密封系統(tǒng)是在吹頂過程中，在罐內保持一個密閉的空腔，使得罐內部保持一定的壓力，從而產生浮力使拱頂上升。良好的密封系統(tǒng)能夠保證吹頂?shù)馁|量、提高工作效率和減少能耗。密封位置主要包括拱頂與儲氣罐壁之間的密封、罐壁施工通道的密封及其他需要密封的位置。所述拱頂與儲氣罐壁之間的密封由兩層材料構成，下層為柔性密封材料，上層為薄金屬皮。兩塊密封板之間采用搭接形式，用于柔性密封材料拼接處亦采用搭接形式，并用膠帶粘牢。外罐施工通道密封：采用鋼板作為臨時門板達到密封的要求，臨時門板與罐壁間縫隙采用膠帶或焊接形式進行密封。臨時門板與外罐壁采用搭接形式。其他需要密封的位置可根據實際情況進行，必須保證密封的有效性。

上述的安裝平衡裝置和安裝密封系統(tǒng)，這兩者之間的施工順序無要求，可同時施工或先后施工。

第四步，安裝壓力監(jiān)測系統(tǒng)：在吹升拱頂時為了保證拱頂?shù)钠胶?，拱頂?shù)纳仙俣扔袊栏竦南拗疲捅仨殗栏窨刂骑L壓和風量。則就需要一個能夠有效的監(jiān)控內部壓力的系統(tǒng)，可采用連通管作為壓力監(jiān)測系統(tǒng)。壓力測試系統(tǒng)在整個吹頂系統(tǒng)中設兩個，一個設在風機操控人員旁邊，讓風機操控人員更好的控制風量、風壓。一個設在頂部平臺上，以便上面的監(jiān)控人員隨時監(jiān)控整個頂升過程。

第五步，安裝動力系統(tǒng)：動力系統(tǒng)是為吹頂提供動力，由若干風機組成。風機的選擇原則應能保證吹頂過程中最大風量和風壓的要求，為保證保證吹頂順利進行，通常滿足吹頂要求的情況下增加1~2臺風機作為備用。

上述的安裝壓力監(jiān)測系統(tǒng)和安裝動力系統(tǒng)，這兩者之間的施工順序無要求，可同時施工或先后施工。

第六步，氣壓頂升：吹頂前應檢查密封系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)及壓力測試系統(tǒng)及吹頂施工準備工作。

在拱頂上升的初始階段拱頂可能會有輕微的震動，會對平衡系統(tǒng)和密封系統(tǒng)產生影響，并有可能使部分工裝夾具產生松動，罐內需有人員在里面檢查密封系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)，以確保其功能正常。如果當壓力已經達到所需壓力后而拱頂還未上升，則應停止吹頂工作，待進一步檢查確認后再進行吹頂工作。如果在頂升過程中拱頂失去平衡，在平臺上的工作人員必須在工作小組組長的指揮下利用花籃螺絲20通過拉緊或放松鋼纜的方式來調整拱頂。

第七步，焊接拱頂：當拱頂與抗壓環(huán)緊密接觸后，控制風機的風量，保持拱頂處于懸停狀態(tài)，并迅速用卡具將拱頂與抗壓環(huán)固定，并將拱頂焊接在抗壓環(huán)上。卡具在拱頂上應均勻分布，至少為3個，在吹頂前將卡具焊接在拱頂板上。在拱頂與抗壓環(huán)焊接牢固后關閉風機。

第八步：最后就是拆除吹頂裝置。

• 實施例二

該實施例與實施一的區(qū)別之處，在于第二步，所述平衡裝置中所采用的導向裝置不同，見圖2和圖3。在該實施例中，導向裝置主要由T型架11、滑車12、支撐軸13、中心滑輪座座14及平衡鋼纜15組成；T型架固定在外罐頂端的環(huán)形拱頂固定板6上，T型架可使用槽鋼、鋼管或工字鋼焊接而成；滑車12固定安裝在拱頂?shù)倪吘壧?，且在拱頂?shù)恼路剑恢屋S13由鋼管、鋼板、軸制作而成，固定安裝在拱頂?shù)纳媳砻?；中心滑輪?4與固定安裝在拱頂?shù)闹行奶幹行幕喿M15固定連接，拱頂中心處開設有一貫穿孔17，其直徑小于中心滑輪座組的內徑；平衡鋼纜15一端繞過T型架，與外罐外側壁的吊耳18固定連接；另一端繞過滑車、支撐軸中心滑輪座組上的中心滑輪座經罐頂中心的貫穿孔，與固定安裝在儲罐所在地面中心處的底部固定塊19固定連接。導向裝置數(shù)量為3個或3個以上，且導向裝置在儲罐的圓周方向上均勻分布。支撐軸在拱頂徑向上的數(shù)量至少為1個。

T型架上部橫向部件的方向是沿罐的徑向，并通過罐的中心軸線。T型架與A型架相比，繞在其上的鋼絲繩不與抗壓環(huán)接觸，而且鋼絲繩是垂直向下，這對鋼絲繩的導向作用是比較有利的，同時也避免鋼絲繩的意外損壞。中心滑輪座組16的單個滑輪的走繩方向都是指向同一個中心，每個滑輪都能自由的旋轉；中心滑輪座組16是由每個中心滑輪座14構成的組合件，這種平衡裝置與實施一中平衡裝置把鋼絲繩交錯在罐的中心相比也有一定的好處，即避免的了鋼絲繩相互之間的摩擦力和鋼絲繩自身重力對預緊力的影響。底部固定塊固定安裝在中心滑輪座的正下方，與罐底中心的預埋螺栓相連接，是平衡鋼絲繩下部的固定點。支撐軸由鋼管、鋼板、軸制作而成，其作用是支撐鋼絲繩不與拱頂接觸，并引導鋼絲繩運轉。滾輪底座與拱頂可靠的焊接固定；滾輪安裝方向須指向罐的中心，并與對應的中心滑輪座成同一直線；導向滑車是改變鋼絲繩走向的部件，在升頂過程中改變鋼絲繩走向和引導鋼絲繩運轉。導向滑車安裝在拱頂?shù)耐膺吘?，并在T型架的正下方，并應與對應的支撐軸成同一直線。在整個平衡系統(tǒng)中，平衡鋼纜在吹頂前需要一個預緊力，且每根鋼纜的預緊力應保持基本一致，以保證拱頂在上升過程中的平衡和穩(wěn)定。

2016年12月7日，《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工藝及其平衡導向裝置》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎。 2100433B

大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法適用范圍

《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》適用于儲量在10000立方米及以上大型雙壁雙頂?shù)蜏貎薰绊敚捌鋬鹊跗巾敚鈮喉斏惭b。

大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法工藝原理

《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》的工藝原理敘述如下：

1.氣壓頂升工法是利用空氣壓差產生的推力使拱頂從地面上升到設計位置。

2.利用外罐筒體與拱頂結構，通過采取密封措施形成相對密閉的空間的結構特點，通過鼓風設備向此密閉空間強制送入大量的空氣從而在內外產生壓力差，當壓力差產生的總浮力大于需要頂升的重量并克服摩擦阻力后，拱頂開始上浮直至安裝高度，從而達到頂升拱頂?shù)哪康?，可以通過風門控制進風量使氣頂升的速度得到控制。

3.平衡系統(tǒng)的主要作用是保證拱頂在上升過程中保持平衡，并維持上升過程中的平穩(wěn)性，同時對拱頂起定位和導向作用，防止傾翻、旋轉錯位和卡死。

大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法施工工藝

• 工藝流程

《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》的工藝流程見圖1。

• 操作要點

《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》的操作要點如下：

一、外罐筒體施工和拱頂組裝

1.外罐筒體采用正裝法施工，按照從下到上的順序施工。

2.拱頂組裝前根據設計圖紙將拱頂預制成半成品并妥善存放，存放應根據結構特點制作存放支架避免拱頂預制件在存放期間變形。

3.預制完成后，根據拱頂結構在儲罐基礎上安裝拱頂組裝的臨時支撐，支撐應與拱頂弧形結構相符，且能夠完全支持拱頂重量和保持拱頂外形尺寸。支撐安裝完成后按照對稱施工方法利用吊車將拱頂預制件吊裝到位，并采取臨時固定措施防止發(fā)生意外。

二、安裝平衡系統(tǒng)

1.平衡系統(tǒng)有兩種系統(tǒng)：貫穿式平衡系統(tǒng)（圖2）和發(fā)散式平衡系統(tǒng)（圖3）。

2.平衡系統(tǒng)的主要作用是保證拱頂在上升過程中保持平衡，并維持上升過程中的平穩(wěn)性，同時對拱頂起定位和導向作用。

3.貫穿式平衡系統(tǒng)

貫穿式平衡系統(tǒng)由平衡鋼纜、雙導向滑輪組、A形架、花籃螺絲等組成。

1）施工工藝流程（圖4）

2）平衡系統(tǒng)定位

平衡系統(tǒng)中平衡鋼纜數(shù)量一般成偶數(shù)，平衡鋼纜在圓周上均勻分布，以保證拱頂上升的平穩(wěn)。

為保證平衡系統(tǒng)定位準確、分布均勻，一般使用全站儀進行精確定位。

3）安裝A型架

A形架直接焊接在抗壓板上，A形架安裝時應保持豎直狀態(tài)（圖5平衡系統(tǒng)A形架）。

4）開貫穿孔

平衡鋼纜穿過拱頂?shù)奈恢茫_設橢圓長孔，孔應保證拱頂在上升過程中平衡鋼纜不與拱頂發(fā)生摩擦而影響吹頂。孔的長度可根據拱頂上升距離計算確認，隨著拱頂?shù)纳仙?，平衡鋼纜與拱頂板間的夾角α將逐漸變小，平衡鋼纜與壁板間的距離L將逐漸變小，如圖6。

5）安裝雙導向滑輪組

雙導向滑輪組應根據貫穿孔的位置進行安裝，同時保證平衡鋼纜位于貫穿孔中間，防止鋼纜與拱頂摩擦。

6）安裝平衡鋼纜

平衡鋼纜從一點開始沿著一個方向順序安裝，單根平衡鋼纜中間不得有接頭。鋼纜一端固定在罐內側的錨固點上，一端通過花籃螺絲固定在抗壓板或者外罐外側的吊耳上。

在吹頂前對每根平衡鋼纜施加相同的預緊力。

4.發(fā)散式平衡系統(tǒng)

發(fā)散式平衡系統(tǒng)由頂部支撐架、底部固定塊、滑車、滑輪等組成。

1）施工工藝流程（圖7）

2）平衡系統(tǒng)定位

與貫穿式平衡系統(tǒng)相同。

3）安裝T形架

（1）確保支架是垂直安裝并沿圓周對稱分布；

（2）確保支架上部的橫向部件的方向是沿罐的徑向，并通過罐的中心軸線。

以上兩項是氣壓升頂?shù)闹匾兀仨毚_保其安裝的正確性。

4）安裝中心滑輪

（1）單個滑輪的走繩方向都是指向同一個中心；

（2）每個滑輪都能自由的旋轉；

（3）滑輪的內側走繩應從鏜孔垂直的穿過，不會與鏜孔邊緣產生摩擦；

（4）每個滑輪輪軸都應涂上潤滑油。

中心滑輪是由單滑輪構成的組合件，在制作過程中須嚴格控制以上各項。

5）安裝底部固定塊

底部固定塊安裝在中心滑輪的正下方，與罐底中心的預埋螺栓相連接，是平衡鋼絲繩下部的固定點。

6）安裝支撐滾輪及滑車

支撐滾輪作用是支撐鋼絲繩不與拱頂接觸，并引導鋼絲繩運轉。

（1）滾輪底座與拱頂可靠的焊接固定；

（2）滾輪與側板之間有合適的間隙，輪子與軸之間能自由的旋轉；

（3）滾輪安裝方須指向罐的中心，并與對應的中心滑輪成同一直線；

（4）滾輪表面應清理干凈，保持光滑，保證運行中不會損壞鋼絲繩。

導向滑車是改變鋼絲繩走向的部件，在升頂過程中改變鋼絲繩走向和引導鋼絲繩運轉。導向滑車安裝在拱頂?shù)耐膺吘?，并?T"形架的下方，與對應的支撐滾輪成同一直線。

7）安裝平衡鋼纜

（1）平衡鋼絲繩安裝

平衡鋼絲繩的一端固定在外罐，然后跨過"T"形支撐架，繞過拱頂上側邊緣的滑輪，再跨過拱頂上部的支撐滑輪，最后繞過拱頂中心的滑輪，與罐中心底部的固定塊連接固定。

首先安裝有拉力計的四個鋼絲繩，并對此四個鋼絲繩施加相同的預緊力，然后以四個有拉力計的鋼絲繩為基準安裝其他各組鋼絲繩。

（2）鋼絲繩的預緊和檢測

①為了使每根鋼絲繩的預緊力保持一樣力度，在氣升頂前必須檢測鋼絲繩的預緊力。以四組裝有拉力計的鋼絲繩的狀態(tài)檢測其他各組鋼絲繩?？捎靡韵聝煞N方法進行檢測∶

②彎曲量檢測法。

檢測方法：使用拉力計，檢測其彎曲量δ。其他每根鋼絲繩都按此方法檢測，通過調節(jié)花籃螺絲，使彎曲量與基準鋼絲繩的彎曲量數(shù)值δ相同。

③振動數(shù)檢測

振動檢測是給立面上的基準鋼絲繩以10秒的振動數(shù)值，并以此為準，通過調整花籃螺絲，使其他鋼絲繩的振動數(shù)與其相同。這種方法需要在一定的高度才能夠檢測，對于操作比較復雜，僅作為一個參考的方法。

三、密封系統(tǒng)

1.密封系統(tǒng)是在吹頂過程中在罐內保持一個密閉的空腔，使得罐內部保持一定的壓力，從而產生浮力使拱頂上升。良好的密封系統(tǒng)能夠保證吹頂?shù)馁|量、提高工作效率和減少能耗。

2.密封位置主要包括拱頂與壁板之間的密封、外罐施工通道的密封及其他需要密封的位置。

1）拱頂板和壁板間存在的縫隙是吹頂時空氣泄露的主要原因，在吹頂前必須封閉。由于拱頂和壁板都是圓弧形式，且壁板與拱頂板在吹升過程中有相對運動，所以此處的密封也是整個密封系統(tǒng)中的重點和難點。

2）兩塊密封板之間采用搭接形式，必須保證足夠的搭接長度。用于密封的薄膜拼接處亦采用搭接形式，并用膠帶粘牢。

3）外罐施工通道采用鋼板進行密封，鋼板與壁板及底板之間的縫隙采用焊接進行密封。密封使用的鋼板與外罐壁板間采用搭接形式。在臨時鋼板上開設進風口、壓力測試系統(tǒng)和人員通道。

四、壓力監(jiān)測系統(tǒng)

在吹升拱頂時為了保證拱頂?shù)钠胶?，拱頂?shù)纳仙俣扔袊栏竦南拗疲捅仨殗栏窨刂骑L壓和風量。則就需要一個能夠有效的監(jiān)控內部壓力的系統(tǒng)，可采用連通管作為壓力監(jiān)測系統(tǒng)。

1.為了能夠保證測量的準確性選擇直徑為12毫米的玻璃管，玻璃管中間用透明軟膠管連接。

2.計算玻璃管長度∶L:H=P/ρg。

式中H——頂升壓力產生的水柱高度；ρ——水的密度，ρ=1000千克/立方米；g——重力加速度，g=9.8牛/千克。

3.用透明軟膠管將兩根玻璃管連接成U形管形式，并固定在木板上，在木板上標出刻度線或固定卷尺來觀察水柱的上升情況，水柱應達到玻璃管長度的1/3，中間不得有氣泡存在。

4.在水柱的最低點處做標記，并在壓力達到要求時水柱應在的位置處用紅色筆做出標記；如果清水不利于觀察可在水中加入少量的紅色墨水。

5.玻璃管一頭通罐內，一頭接大氣。

6.壓力測試系統(tǒng)在整個吹頂系統(tǒng)中設兩個，一個設在風機操控人員旁邊，讓風機操控人員更好的控制風量、風壓。一個設在頂部平臺上，以便上面的監(jiān)控人員隨時監(jiān)控整個頂升過程。

五、動力系統(tǒng)

動力系統(tǒng)是為吹頂提供動力，由若干風機組成。

風機的選擇原則應能保證吹頂過程中最大風量和風壓的要求，為保證吹頂順利進行，通常滿足吹頂要求的情況下增加1~2臺風機作為備用。

1.風壓計算∶P=N/S。

式中P——風壓；N——吹頂總重；S——頂升作用的面積（按拱頂最大橫截面積計算）。

2.風量計算：Q=kV/T。

式中Q——頂升需要的風量；k——風量泄漏系數(shù)；V——頂升所需要的空氣量；T——頂升所需要的時間。

3.根據計算的風壓和風量選擇風機，并確定需要的風機數(shù)量。風機安裝在外罐施工通道密封板上，風機與外罐施工通道密封之間根據實際情況制作風道進行連接。

六、吹頂

1.吹頂由于存在一定的風險，為保證吹頂順利進行，選擇經驗豐富的人員組成吹頂工作小組，主要負責吹頂各準備工作情況的檢查，各系統(tǒng)安裝質量，吹頂工作的協(xié)調。

2.吹頂前會同有關人員共同檢查密封系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、壓力測試系統(tǒng)及吹頂施工準備工作。

3.在拱頂上升的初始階段拱頂可能會有輕微的震動，會對平衡系統(tǒng)和密封系統(tǒng)產生影響，并有可能使部分工裝夾具產生松動，罐內需要4~6個人在里面檢查密封系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)，以確保其功能正常。

4.如果當壓力已經達到所需壓力后而拱頂還未上升，則應停止吹頂工作，待進一步檢查確認后再進行吹頂工作。

5.如果在頂升過程中拱頂失去平衡，在平臺上的工作人員必須在工作小組組長的指揮下利用花籃螺絲通過拉緊或放松鋼纜的方式來調整拱頂。

6.所有的檢查工作和準備工作應在吹頂?shù)那耙惶旖Y束。

7.在吹頂前確認每個人都知道自己的職責和工作，并清楚在何種情況下開始自己的工作。

8.吹頂工作應在工作小組組長的統(tǒng)一指揮下進行。

9.吹頂前確認所有的對講機是否都能正常工作，并檢查電池是否充滿電。

10.準備一臺發(fā)電機備用、并確保在停電的情況下能馬上正常工作。

11.吹頂過程中拱頂?shù)纳仙俣缺仨殗栏癜凑找髨?zhí)行，在拱頂上升過程中或拱頂還沒有完全用卡具與抗壓環(huán)連接前，不允許有人員在拱頂上。如果由于特殊原因需要人員在上面工作時必須將安全帶固定在可靠的位置上。

12.在吹頂過程中人員不能站在A形架后面。

13.當平衡鋼纜離開抗壓環(huán)后，將用于保護鋼纜的鋼管拿掉。鋼管見圖8。

14.當拱頂與抗壓環(huán)緊密接觸后，控制風機的風量，保持拱頂處于平衡狀態(tài)，并迅速用卡具將拱頂與抗壓環(huán)固定，并將拱頂點、焊在抗壓環(huán)上。卡具在拱頂上應均勻分布，每隔1.2米設一個卡具。在吹頂前將U形卡焊接在拱頂板上。

15.在拱頂與抗壓環(huán)焊接牢固后關閉風機。

《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》解決了無法采用倒裝法進行施工的大型低溫儲罐現(xiàn)場建造的難題，在保證施工質量的同時降低了大型低溫儲罐拱頂安裝的施工難度和安全風險，也降低了工程造價。

《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》實現(xiàn)了外罐與拱頂、懸浮吊頂及頂部接管同步施工，可縮短工期，工法中所有裝置的安裝均簡便快捷易實施。平衡系統(tǒng)采用同規(guī)格鋼絲繩多點位均布、施加同等預緊力實現(xiàn)拱頂上升過程中的平衡和穩(wěn)定，并對拱頂起定位和導向作用；密封系統(tǒng)實現(xiàn)了拱頂在上升過程中罐內無人看護，保證施工作業(yè)人員安全；通過壓力檢測系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)實現(xiàn)對壓力和拱頂上升速度進行控制。

《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》適用于所有大型低溫儲罐現(xiàn)場建造工程，尤其是10000立方米及以上容積的低溫儲罐。外罐筒體部分采用正裝法可保證施工質量，另外，由于拱頂在地面基礎上進行組裝和焊接，在保證質量的同時提高了工作效率降低了安全風險。該工法措施材料均為一般材質和常用規(guī)格，易于得到，有良好的經濟效益。

《大型低溫儲罐拱頂氣壓頂升施工工法》的效益分析如下：

• 經濟效益

1.采用倒裝法首先完成最上層壁板的安裝工作，然后安裝抗壓板，再來組裝拱頂和吊頂，然后按照從上到下的順序逐層組裝壁板，施工邏輯順序是完成到開始，即一個工作完成后才可以開始后面的工作，無法優(yōu)化工期。而采用外罐正裝拱頂氣壓頂升法施工，外罐按照從下到上的順序安裝壁板，在完成第一圈和第二圈壁板后，可同時安裝拱頂，拱頂安裝完成后安裝吊頂，待外罐安裝完成后，即可進行吹頂工作，可見拱頂和吊頂?shù)陌惭b工作與外罐壁板的安裝工作在一定時間內是同時進行的，從而可以縮短工期。

2.外罐采用倒裝法施工，安裝每層壁板都必須準備倒裝使用的液壓系統(tǒng)或者氣吹系統(tǒng)，而采用拱頂氣壓頂升法施工僅在吹頂時安裝一次吹頂相應的設施即可。

3.對于外罐無法采用倒裝法施工的大型低溫罐，采用此工法比外罐采用正裝安裝后再在高空安裝拱頂和吊頂?shù)氖┕し椒ㄔ诮洕б嫔细邇?yōu)勢。

4.由此可見，此工法可縮短工期、減少施工設備投入、降低人工成本和施工措施費用。

• 社會效益

1.解決了大型低溫儲罐現(xiàn)場大噸位（最大單重約800噸）、大直徑（最大直徑約82米）罐頂?shù)跹b的難題。

2.降低了大型低溫儲罐建造的高空作業(yè)的施工難度，平衡裝置的使用使施工安全可靠，極大的降低了安全風險。

3.能夠縮短工期，減少大型吊裝運輸設備投入，降低成本。

4.避免了液壓系統(tǒng)由于漏油造成的環(huán)境污染問題。

5.簡單、易于操作，吹頂用的風機和工具、機具為常規(guī)設備可重復使用，減少企業(yè)生產投人。