LDPE超高压系统基础及防爆墙施工技术难点解决方案

LDPE超高压系统基础及防爆墙施工技术难点解决方案侯仁波【摘要】通过工程施工实例，介绍了高压低密度聚乙烯(LDPE)装置超高压系统基础及防爆墙施工技术难点的创新方案，提出了超高压系统单设测量控制网，密集重型管墩联浇底板、后浇墩柱，压缩机基础预埋设施刚性固定、施工缝凸台、配筋研究，防爆墙胞工缝设置、预埋钢板盒、墙体边支边浇、模架稳定，以及大体积混凝土温控,自创”不损伤模板穿墙螺栓”等创新技术措施,并提出编制行业技术标准的建议.【期刊名称】《石油化工建设》【年(卷)，期】2010(032)003【总页数】3页(P43-45)【关键词】压缩机基础;防爆墙;穿墙螺栓;技术难点;方案【作者】侯仁波【作者单位】中国石化集团第十建设公司仙东淄博,255438【正文语种】中文【中图分类】TU741近年来，茂名石化，齐鲁石化，燕山石化，扬巴乙烯，惠州南海乙烯等七条LDPE生产线相继建成，中石化十建公司参建了其中的五条，而以1998年建成的齐鲁石化14万t/aLDPE装置的超高压系统基础及防爆墙，设计要求之苛刻、施工难度之大和施工工艺之创新，在各条生产线中最为特殊。本文以该生产线的施工为例，兼顾其他生产线的施工，总结介绍LDPE超高压系统基础及防爆墙工程的施工工艺。高压低密度聚乙烯（LDPE）生产的核心设备是两台大型活塞式往复压缩机和卧管式反应器。它们以及与此关联的高压分离器、中间冷却器、连接管道等，组成了LDPE装置生产的超高压系统。反应原料经一段、二段两台压缩机升压到管式反应器时的反应压力可高达300MPa以上。压缩机具有近百吨的自身重量和往复式的高频振动特性，其基础均设计为厚大底板上的实心块体式或厚大板墙加顶板式；卧管式反应器的反应管不仅制造安装工艺复杂，对大面积厚大基础的施工精度要求也极高。为防止超高压反应气体泄露影响环境，反应器外围均设有与反应器共用基础的钢筋混凝土围墙，俗称反应坝或防爆墙，由于其高、大、厚，所以施工难度较大。根据工艺布置的不同，高压分离器有的被设至反应坝内，也有在反应坝外另设防爆墙的。列管式中间冷却器则通常设在压缩机附近，由于其在一段、二段两台压缩机之间，压力不是很高，通常不设防爆墙。齐鲁石化LDPE装置的超高压系统由意大利TPL公司进行设计，其中间冷却器、压缩机、反应器由南向北近距离一字排列，高压分离器置于反应器防爆墙外侧挤压造粒联合框架上。列管式中间冷却器为通常的条式基础，一、二段压缩机为两个相隔100mm的厚大底板、板墙、顶板式基础。管式反应器与防爆墙共用1.2m厚的大板式基础，防爆墙为长x宽x高x厚，50.6x13.6x19x0.6m、类似地上水池的高大构筑物，两端设重型防爆门，东侧与现浇挤压造粒框架刚性连接，其中高压分离器位于挤压造粒框架上部，单设防爆墙。冷却器、压缩机、反应器间分布了众多的地面管墩，尤以冷却器与压缩机间的管墩排列密集。所有基础及防爆墙均采用C35混凝土、H级变型钢筋，主筋直径25mm。防爆墙示意如图1、图2所示。除齐鲁石化LDPE的超高压系统外，其他几套生产线的压缩机基础大多采用了大地板、实心块体型式；防爆墙也有各种变型：高度降低为9~12m,平面尺寸增大到70x20m左右，墙体既有直墙式也有增加变截面附墙壁柱加强的情况，在不良地质场地的基础底板因采用桩基而减薄至0.6m。图中：a门洞；b附加防爆墙；c墙顶通道及栏杆；d扶壁柱。超高压系统内的联系管道全部为机制法兰连接的特殊管材，仅在压缩机与反应器之间留有一道可调接口，须待两端安装完成实测管段长度后加工，因此整个系统内各部分间相对位置的准确度要求较高。施工中采用设置专用控制网点，每点的定位均进行两仪器独立复测，保证测量定位、基础复测精度达到安装需要。连接中间冷却器、压缩机、管式反应器的高压、超高压管道大部分通过地面管墩支撑。由于这部分管道受压缩机振动的带动和管道自身安装精度的要求，管墩的体形较大、方向不一，且要求精度较高，尤其在中间冷却器与压缩机间布置密集、相互交错，管墩底板几乎连为一体。在齐鲁石化LDPE中，经与外方协商，采用密集区管墩底板联成一体一次浇注，加插钢筋、型钢，二次浇筑墩柱，精确控制柱顶埋件、螺栓的施工方法，有效保证了施工质量。在齐鲁石化LDPE中，压缩机基础为大底板上部的厚板墙、厚顶板型式，二段压缩机基础底板17.6x15.5x1.75m,4道板墙0.95(厚)x2.58(高)m，顶板厚0.9m，合计混凝土910m3，如图1所示。国标规定振动设备的基础不允许留设施工缝，而外商图纸对此没有严格规定。考虑到如果不留施工缝，对于模板及支架的架设难度过大，且不易保证顶板上预埋螺栓和预埋钢管螺栓孔道的尺寸准确，我们采取了在底板顶面留设施工缝，利用混凝土底板作为墙和顶板施工模架的基础，充分利用外方提供的预埋刚性支架，在保证模架安装和混凝土浇筑质量的情况下，保证了整体质量满足外方的要求。实际操作中尤其注重了如下4个方面：在施工缝部位预留施工缝1/2面积、高100mm的凸台，并加插钢筋、全面凿毛清除酥松层、预浇与混凝土同配合比的砂浆，保证施工缝的结合；在充分利用外方提供刚性支架的同时，在基础顶板的底模板上增设预埋管定位木块，所有的刚性支架间在混凝土顶面实施刚性连接，以保证相对位置；进行配筋、埋件空间位置研究，以保证钢筋、埋件的安装位置；进行大体积混凝土温控措施预估和实际施工控制，以保证混凝土不产生温度裂缝。两台压缩机分别施工，之间的缝隙粘贴泡沫板，既隔振又防止污物填堵，有交攵地保证了施工质量。继齐鲁石化LDPE建成之后，后续建设的几条生产线，压缩机基础采用大底板、实心块体式的较多，在采取板墙式基础相应施工措施的同时，重点对预埋套管落底刚性支架的制安和基础不同顶面标高进行了严格控制。5.1整体筹划在齐鲁石化LDPE项目的防爆墙施工，如图1、图2所示，夕卜商规定不允许留设任何施工缝、必须一次浇注完成。具有1.2m厚底板和相当于一栋六层楼的庞然大物，在底板悬空的状态下一次搭架、支模、浇注，完成2300m3混凝土、500t钢筋、上千吨的模架，且底板、侧墙又需埋设数量众多、精度要求非常高的埋件、螺栓以及与挤压框架连接的钢筋，其物资的投入、耗费和人员机具的组织难度可想而知。我们在与直接设计者的艰难沟通下，方取得在底板顶面留设一条水平施工缝、在竖向留设两条垂直施工缝的认可，相当于将底板分为三块、墙体四块，同时将中间板块的混凝土掺入UEA补偿收缩、施工缝加设凸凹槽、加插钢筋，从而可以组织分区、分块顺序流水施工。为此，根据粗略估算，将可节省埋入混凝土中不可回收的钢材近100t,其他手段用料、机具设备及人员均可按1/3~1/4原用量来组织。5.2基础施工在分区、分块施工得到认可后，底板施工面临的另一个难题是如何保证在50.6x13.6x1.2m基本均分为三块的底板上，预埋偏差不超过±2mm的149套地脚螺栓。在征得外商同意的情况下，采用的具体做法是：将预埋改为预留孔，并为解决预留孔过深不易拔模、清孔的问题，孔模采用埋入薄钢板盒，与锚固槽钢固定在一起安装，根据螺栓、槽钢的型式确定钢板盒的具体尺寸，螺栓则在结构、设备安装时安装、调整、固定，然后盒内灌浆，如图3所示。钢板盒、锚固钢梁应与钢筋及支架焊接防止漂浮移位。5.3墙体施工齐鲁石化LDPE位于齐鲁乙烯厂西端，厂外即为空旷地带。19m高的墙体一次连续浇筑，对模架一次架设的搭设型式和抗风稳定，以及混凝土的浇筑方式则为施工难点。结合当时的可利用资源和多方案比较，最终采取了按底板南段、北段、中段的施工顺序，每段先行架设满堂内架并固定内模，通过穿墙螺栓过渡，向外延伸钢筋、外卜模和外架，外卜架上边支模板边利用两台泵车连续浇筑混凝土的方式。在满足模架整体抗风稳定和自身强度的基础上，为尽量减少材料投入和节省工作量，满堂内架采用不同的搭设密度，即靠近模板的三排架间距0.9m、中间部分1.8m;外架采用双排架、底部抛撑、顶部连接内架，既保证外架的稳定又便于泵车向墙体输送混凝土。墙体边支模边浇混凝土能够符合外方不留水平施工缝的要求。实际操作中，在内模安装、调校固定、验收合格后，将外模先支设1.8m高，作为边支边浇时外模稳固、准确的基础，也完成外模的实际配板设计；上部300mm宽钢模板逐层横放、分层泵送浇筑混凝土；配备发电机、拖式地泵等备用设施，整个防爆墙在两个月内顺利完成。应注意的是，组合钢模板的尺寸有一定误差，累积起来不好处理，先期施工的基础底板顶面也难以完全水平或光滑，因此，模板安装前应将模板基面进行调平和封堵缝隙，安装过程中应随时检测模板累积误差，及时调整。为进一步提高外观质量，其后的防爆墙均采用了大幅面的钢模板或胶合板模板。内夕卜模板间的拉结加固，采用了钢筋+钢板+自制螺栓的自创穿墙螺栓，如图4所示。这种螺栓的钢板夹在模板接缝内既可避免模板开孔又可辅助模板定位，中间钢筋可以控制模板的内部尺寸，两端自制螺栓附加短槽钢扣件可用于与外部加固结构的连接又可重复利用，且可充分利用边角料，可以起到一栓多用、节约成本的良好作用，此后成为十建公司广泛应用的螺栓型式。美中不足的是制作焊接工作量较大。5.4钢筋与预埋件安装反应器防爆墙由于其特殊的功用要使用的钢筋较多。齐鲁石化LDPE项目防爆墙设计钢筋用量总计近500t，墙体主筋双层双向中25@200,且不得采用搭接连接，因此，钢筋运输安装也是一个不小的难题。在齐鲁石化LDPE项目中我们实际采用了将对焊机放在安装现场，每根钢筋全部对焊完成后一次安装到位，墙体竖向钢筋由夕卜架伸出临时支架定位，再与横向钢筋绑扎连接。应注意的是，钢筋的尺寸必须在安装过程中调校准确，安装完成后将不易调校。防爆墙内壁安装反应器的管道支架，东侧外壁与挤压造粒联合框架连为一体，因此墙体上的埋件、插筋众多，位置、标高、平面度要求严格。实施中，我们专门绘制了埋件布置展开图，并经各专业再次审查确认，钢筋绑扎时操作工、质量检查员、技术员分别安装、检查、确认，浇筑混凝土前在埋件就近的外架上挂牌标明埋件的数量、型号，浇筑混凝土时逐个清点、再次固定、摘牌、浇筑混凝土、图上销号，保证了所有预埋设施无一遗漏、移位。借鉴齐鲁石化LDPE防爆墙的施工经验，我们随后完成了燕化、扬巴、茂名二期的LDPE防爆墙，惠州南海乙烯LDPE的防爆墙由兄弟企业完成。各地防爆墙的型式虽有差异，但基本型式没有太大的区别：齐鲁的防爆墙为直墙带重型防爆门型式，墙较高、较厚，高压分离器另设防爆墙；茂名两座和燕化一座为带扶壁柱、不设重型防爆门型式，增设附加防爆墙，墙体较薄，墙顶标高有变化；扬巴两座防爆墙为直墙带重型防爆门型式，墙顶标高有变化。各地防爆墙的施工方法也大同小异，唯有扬巴和茂名二期的防爆墙，在墙体中间部位增设了水平施工缝，施工难度更小些。应该指明的是，带扶壁柱型式的防爆墙，扶壁柱的模板应与内模板一起在浇筑混凝土前支设完毕，浇筑混凝土的同时仅支设扶壁柱间的外卜模板，边支边浇的难度稍低些。处理好的施工缝，对防爆墙的功能不会产生不利影响，因此建议将来的防爆墙施工，采用扬巴的竖向分段浇筑混凝土的方式，减少施工难度，改善施工环境和安全性。齐鲁石化LDPE压缩机基础底板和防爆墙基础底板与墙体施工均进入了大体积混凝土控制温度裂缝的范畴，且施工时间正值山东异常炎热的7、8、9月。先期完成的茂名压缩机基础即采用了埋设循环水管降温防裂的措施。但我们经多方查找资料、反复温控验算，合理地采取诸如原材料降温、掺加缓凝剂、调整配合比、表面震压、蓄热养护等措施，再加上设计配筋量较大，因此没有采用埋设循环降温水管的措施，也达到了不产生裂缝的效果。这种控制措施在其后的类似大体积混凝土施工中广泛应用，均取得了良好的效果。防爆墙墙体因其高度、长度较大，又长期暴露在大气中，处理不好，也会产生收缩裂缝。我们采取在结构构造上增加了竖向施工缝，施工缝的间距不超过规范规定的长度，以及设置诱导缝等措施；施工中采取了中间段的墙体混凝土掺加补偿收缩外加剂，太阳直射的墙面挂防晒草帘防止墙壁两面过大温差，模板拆除后涂刷两遍混凝土表面养护剂养护混凝土等措施，至今未发现明显裂缝。根据外方设计图纸的规定，超高压系统所有地脚螺栓的灌浆均需采用意大利进口的环氧基灌浆材料。经与外商的艰苦协商，项目最终采用了国产的CGM产品，并严格按当时尚未颁布的《水泥基灌浆材料施工技术规程》YB/T9261-98的规定使用，首先应用于中间冷却器的灌浆，合格后用于反应器的灌浆，最后应用于压缩机的灌浆，均获得成功，同时为工程节省了不菲的外汇和工程成本。LD