一种大型储罐外浮顶施工胎具及施工方法与流程

1.本发明涉及大型储罐施工领域，尤其涉及一种大型储罐外浮顶施工胎具及施工方法。


背景技术：

2.外浮顶是大型储罐的主要组成部分，工作量大，结构复杂，作为一个整体随原油进出而进行动态的位移的结构，对其构造及施工质量具有较高的要求，且需要在胎具上成型，其施工工艺显得尤为关键。浮顶施工的第一步就是需要进行浮顶胎具的搭设，大型储罐浮顶胎具不仅安装工作量大，安全要求高，并且浮顶胎具安装质量是浮顶安装平整度和水平度的保证，因此改进浮顶胎具结构和调整件的精度非常重要。
3.现有的浮顶胎具总的来说仍存在结构原始，不利于多次重复使用，从结构到选材上的技术严谨性不高，在搭拆和使用过程中有一定安全隐患的问题。典型来说表现在以下几方面：（1）部分现有技术中（例如授权公告号cn204024086u快速拆装式罐内浮舱安装临时支撑胎具装置）浮顶胎具采用螺栓固定，能够进行高度方面的粗调和微调功能，调节方式主要有螺纹调节，可调节花篮螺栓调节，但其内构件形式不统一，通用性不强，可满足的工程要求单一，对于5万至15万立方米大型储罐的浮顶制作不适用；（2）部分现有技术中（例如授权公告号cn204920398u大型储罐外浮式单浮盘及双浮盘通用安装台架）能够解决单盘式浮盘安装难的问题，提高了浮盘的安装质量，适用于单浮盘及双浮盘的安装，但由于其是现场拼装的，使人工成本成倍上升，且工期延长，其次浮顶立柱中间采用花篮螺栓进行调整的结构，整体重量增加，加工成本更高，不经济；（3）另一部分现有技术中（例如授权公告号cn205345838u一种高度可调的浮舱支柱）将支柱伸入到套管中，用螺栓固定限位，套管上的螺栓孔为长圆孔，支柱上的螺栓孔为圆孔，松动螺栓之后，在套管上的长圆孔长度范围内，支柱可以上下活动，在达到理想高度之后，紧固螺栓，即可达到套管与支柱的定位，但由于其调节范围小，可调节内容少，一般应用于粗调环节，无法微调，对于有坡度要求的罐底板来说，很难达到浮顶板平直度要求。
4.综上所述，现有的浮顶胎具已经不能够满足我们工程日益完善和提高安全、质量和进度的需要，所以需要在现有的浮顶胎具基础上重新设计和开发出一套更加先进、合理且能够满足快速拆装需要的新式浮顶胎具。


技术实现要素：

5.为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种大型储罐外浮顶施工胎具及施工方法，既能保证浮顶安全性、安装质量以及整体功能完备的要求，同时也能够满足工程上实现快装、快拆、标准化程度高、重复利用率高、成本节约的需求。
6.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种大型储罐外浮顶施工胎具，包括立柱、调整杆、调节件系统和连接梁，所述的调整杆同轴设置在所述的立柱内，所述的调整杆上沿竖直方向设置有多对对开的调节孔，所述的立柱的上端部设置有定位孔，通过
连接件穿过所述的定位孔和所述的调节孔将所述的立柱与所述的调整杆固定，所述的调整杆的顶部与所述的调节件系统连接，所述的调节件系统能够微调其顶端与所述的调整杆顶端的间距，所述的连接梁的端部与所述的调节件系统的顶端固定。
7.在一些实施方式中，所述的调整杆的顶端水平设置有支撑板，所述的支撑板的中心开设有圆孔；所述的调节件系统包括调节螺栓、螺母和连接板，所述的调节螺栓的头部与所述的连接板的底部固定，所述的调节螺栓的螺杆穿过所述的圆孔伸入所述的调整杆内，所述的螺母套设在所述的螺杆外，所述的螺母的底面与所述的支撑板的顶面连接。该结构的调节件系统能够实现胎具高度尺寸的精确调整，调节精度可以达到1mm，且能够起到连接和支撑连接梁的作用，为保证结构强度，调节螺栓与连接板间可以采用焊接方式连接。
8.在一些实施方式中，所述的连接板上以中心为圆心，沿周向以60度均分位置各开设一连接孔，所述的连接孔用于安装连接螺栓从而与所述的连接梁的端部连接。
9.在一些实施方式中，所述的连接梁采用轻型槽钢材质制成，在所述的连接梁的两端部同一翼缘上各开设有用于与所述的连接板连接的椭圆孔。
10.在一些实施方式中，在所述的连接梁的两端部的凹槽内各垂直设置封闭板，所述的封闭板位于所述的椭圆孔的外端，所述的封闭板的厚度为6mm。在连接梁的端部设置封闭板有利于增加槽钢连接梁的抗拉强度，并防止连接梁的两端因多次使用后碰撞产生变形，影响胎具平整度，使结构更加稳定。
11.在一些实施方式中，所述的立柱采用碳钢无缝钢管制得，所述的立柱的长度规格包括1400mm和1100mm两种，所述的立柱采用φ76*5mm规格；所述的立柱的上端部沿竖直方向设置有两对对开的定位孔，两对所述的定位孔分别距离所述的立柱的顶端50mm和150mm，所述的定位孔的孔径为20mm；所述的立柱的底部固定有垫板，所述的垫板与所述的立柱的侧壁之间开设有半圆型排水孔。设置定位孔能够便于立柱与调整杆间的高度调节，同时增加两道或多道连接件能够增加强度提高立柱的抗剪力，排水孔能够防止立柱管中集水，减少腐蚀。
12.在一些实施方式中，所有所述的调整杆的长度一致为800mm，所述的调整杆采用碳钢无缝钢管制得，所述的调整杆采用φ60*5mm规格；所述的调节孔自所述的调整杆顶端向下70mm处开始每间距50mm设置一对，所述的调节孔的数量为10-13对；所述的连接件采用销轴。调节孔用于满足立柱系统高度粗调的需求，销轴优选采用带有开口限位的销轴，能够防止脱出，稳固连接。
13.在一些实施方式中，所述的连接板的直径为280mm，厚度为12mm，所述的连接孔构成的圆直径为180mm，所述的连接孔的孔径为14mm；所述的椭圆孔的中心距离所述的连接梁的端部50mm，所述的椭圆孔的长轴为40mm，短轴为14mm，通过所述的连接螺栓穿过所述的椭圆孔和所述的连接孔将所述的连接梁固定在所述的连接板上，同一块所述的连接板上的六个所述的连接梁呈60度放射状设置。由此，该结构的连接梁与调节件系统之间的结合力较强，满足大型储罐外浮顶的施工要求，稳定性好。
14.利用上述任一项所述的施工胎具实施的大型储罐外浮顶施工方法，包括以下步骤：（1）根据大型储罐基础的结构形式和所形成的罐底板坡度和高度差数据，初选确定立柱的长度规格，然后根据计算或计算机放大样得出的高度偏差值，初步确定每一排立
柱与调整杆的结合件基本高度；（2）通过首件样品的方式提前在地面预装配：根据基本高度在调整杆上选择相应的调节孔，插入连接件将调节孔与定位孔连接，完成调整杆与立柱的快速装配，并在顶部安装调节件系统使立柱系统整体成型，同时完成胎具立柱系统的初找平工作；（3）通过调节件系统对高度进行一次性微调到位；（4）从已经确定的大型储罐中心点出发，通过连接螺栓将连接梁与立柱调节件系统的顶端连接，逐步向储罐四周发散进行组装；（5）储罐整体胎具系统组装完成后，用水平仪或u形管进行一次整体找平，合格后检查并紧固所有的连接螺栓，确保系统的稳定性。
15.其中立柱的可调节高度为固定300mm；调整杆的调节范围是70～670mm，可调节高度区间为600mm，单次调节量为50mm的倍数；调节件系统的最大调节量为150mm，调节精度为1
±
0.05mm。
16.与现有技术相比，本发明的优点在于：（1）通过设置立柱、调整杆、调节件系统和连接梁等结构，将整套胎具的调整杆、调节件和连接梁全部设计成统一的样式、统一的结构和规格尺寸，全套胎具唯一需要在现场区分的只有立柱，并且立柱的规格全部是统一的，仅长度尺寸有区别，该整套结构能够保证浮顶的安全和质量方面要求，结构受力稳定，整体功能完备，通过对浮顶胎具结构和材料的优化，实现胎具的可重复利用率高、节约成本；（2）在大型外浮顶储罐浮顶的施工过程中，由于本结构胎具构配件的标准化，减少了大量的挑选工作，进场后可以立即组织人员根据预先在罐内标出的中心点、中心线和角度标记进行构配件的分配和运输到位工作，然后通过预先估算出调节量，进行立柱的尺寸选择减少调节工作，其次通过首件样品的方式提前在地面做好调整杆的预调节（粗调）工作，从而减少人工的使用量和降低劳动强度，采用同样的方法提前将调节件系统的调节量（细调）完成，进一步减少后续的调节工作量，大大降低了前期的准备工作难度，减少了人员的浪费；同时满足现场快装、快拆的要求，标准化程度高，施工进度提高，为缩短整个储罐工程的建设周期提供保证。
附图说明
17.图1为本发明一种大型储罐外浮顶施工胎具一实施例的结构示意图；图2为本发明一种大型储罐外浮顶施工胎具中立柱的结构示意图；图3为本发明一种大型储罐外浮顶施工胎具中调整杆的结构示意图；图4为本发明一种大型储罐外浮顶施工胎具中调节件系统的结构示意图；图5为本发明一种大型储罐外浮顶施工胎具中调节件系统的俯视图；图6为本发明一种大型储罐外浮顶施工胎具中连接梁的结构示意图；图7为本发明一种大型储罐外浮顶施工胎具的局部装配示意图；图8为采用本发明施工胎具实施的大型储罐外浮顶施工的安装示意图一；图9为采用本发明施工胎具实施的大型储罐外浮顶施工的安装示意图二。
18.其中，立柱1，定位孔11，垫板12，排水孔13，调整杆2，调节孔21，支撑板22，圆孔23，调节件系统3，调节螺栓31，螺母32，连接板33，连接孔34，连接梁4，椭圆孔41，凹槽42，封闭
板43，连接销轴5，连接螺栓6。
具体实施方式
19.以下结合附图和实施例对本发明一种大型储罐外浮顶施工胎具及施工方法作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
20.实施例一如图所示，一种大型储罐外浮顶施工胎具，包括立柱1、调整杆2、调节件系统3和连接梁4，调整杆2同轴设置在立柱1内，调整杆2上沿竖直方向设置有多对对开的调节孔21，立柱1的上端部设置有定位孔11，通过连接件穿过定位孔11和调节孔21将立柱1与调整杆2固定，调整杆2的顶部与调节件系统3连接，调节件系统3能够微调其顶端（即竖直高度）与调整杆2顶端的间距，连接梁4的端部与调节件系统3的顶端固定。
21.实施例二本实施例提出的一种大型储罐外浮顶施工胎具，其在实施例一的基础上对立柱1的具体结构进行了补充说明。本实施例中，立柱1采用碳钢无缝钢管制得，立柱1的长度规格包括1400mm和1100mm两种，立柱1采用φ76*5mm规格；立柱1的上端部沿竖直方向设置有两对对开的定位孔11，用于与调整杆之间的连接。两对定位孔11分别距离立柱的顶端50mm和150mm，定位孔11的孔径为20mm。设置两个定位孔的目的有两个，第一是便于立柱与调整杆件之间的高度调节，第二是在储罐浮顶板进料区域和临时堆料区内可以通过在立柱上加设两道销轴来增加立柱的抗剪力，从而达到承载载荷增加的要求，分别距离立柱的顶端50mm和150mm设置具有较强的受力。立柱1的底部固定有厚度为10mm、直径为120mm的垫板12，垫板12与立柱1的侧壁之间开设有半圆型排水孔13，排水孔的半径为10mm，目的是防止立柱管中集水，减少腐蚀。
22.实施例三本实施例提出的一种大型储罐外浮顶施工胎具，其在实施例一或二的基础上对调整杆2的具体结构进行了补充说明。本实施例中，调整杆2的顶端水平设置有支撑板22，支撑板22的中心开设有圆孔23，用于安装调节件系统3。
23.本实施例中，所有调整杆2的长度一致为800mm，调整杆2采用碳钢无缝钢管制得，调整杆2采用φ60*5mm规格；调节孔21自调整杆2顶端向下70mm处开始每间距50mm设置一对，调节孔21的数量为10-13对，用于胎具高度尺寸的粗调。本实施例中，将立柱与调整杆固定的连接件采用带有开口限位的连接销轴5，从而防止脱出。本实施例中，采用直径为18mm、长度100mm的连接销轴5。
24.实施例四本实施例提出的一种大型储罐外浮顶施工胎具，其在上述实施例的基础上对调节件系统3的具体结构进行了补充说明。调节件系统3是用于胎具高度尺寸的精确调整以及连接、支撑横梁的关键构件。本实施例中，调节件系统3包括调节螺栓31、螺母32和连接板33，调节螺栓31的头部与连接板33的底部固定，调节螺栓31的螺杆穿过圆孔23伸入调整杆2内，螺母32套设在螺杆外，螺母32的底面与支撑板22的顶面连接。调节螺栓可选用m36螺栓，螺杆材质为35crmo，螺母材质为35crmoa。
25.本实施例中，连接板33上以中心为圆心，沿周向以60度均分位置各开设一连接孔
34，连接孔34用于安装连接螺栓6从而与连接梁4的端部连接。连接孔用于横梁组装过程中安装m12的连接螺栓；为保证结构强度，调节螺栓与连接板间采用焊接方式连接，焊材选用j427焊条。
26.实施例五本实施例提出的一种大型储罐外浮顶施工胎具，其在上述实施例的基础上对调节件系统3的具体结构进行了补充说明。本实施例中，连接梁4采用轻型槽钢材质制成，在连接梁4的两端部同一翼缘上各开设有用于与连接板33连接的椭圆孔41。
27.本实施例中，在连接梁4的两端部的凹槽42内各垂直设置封闭板43，封闭板43位于椭圆孔41的外端，封闭板43的厚度为6mm。用于增加槽钢连接梁的抗拉强度，并防止连接梁的两端因多次使用后碰撞产生变形，影响胎具平整度。
28.本实施例中各部件优选为以下参数，但不作为限定：连接板33的直径为280mm，厚度为12mm；连接孔34构成的圆的直径为180-200mm，连接孔34的孔径为14mm；椭圆孔41的中心距离连接梁的端部50mm，椭圆孔41的长轴为40mm，短轴为14mm，通过连接螺栓穿过椭圆孔41和连接孔34将连接梁4固定在连接板33上，同一块连接板33上的六个连接梁4呈60度放射状设置。
29.实施例六利用上述任一项实施例中的施工胎具实施的大型储罐外浮顶施工方法，包括以下步骤：（1）根据大型储罐基础的结构形式和所形成的罐底板坡度和高度差数据，初选确定立柱的长度规格，然后根据计算或计算机放大样得出的高度偏差值，初步确定每一排立柱与调整杆的结合件基本高度；（2）通过首件样品的方式提前在地面预装配：根据基本高度在调整杆上选择相应的调节孔，插入连接件将调节孔与定位孔连接，完成调整杆与立柱的快速装配，并在顶部安装调节件系统使立柱系统整体成型，同时完成胎具立柱系统的初找平工作；（3）通过调节件系统对高度进行一次性微调到位；（4）从已经确定的大型储罐中心点出发，通过连接螺栓将连接梁与立柱调节件系统的顶端连接，逐步向储罐四周发散进行组装；（5）储罐整体胎具系统组装完成后，用水平仪或u形管进行一次整体找平，合格后检查并紧固所有的连接螺栓，确保系统的稳定性。
30.其中立柱的可调节高度为固定300mm；调整杆的调节范围是70～670mm，可调节高度区间为600mm，单次调节量为50mm的倍数；调节件系统的最大调节量为150mm，调节精度为1
±
0.05mm。
31.本发明一种大型储罐外浮顶施工胎具主要针对5万至15万立方米储罐的浮顶制作而开发，能够适用于5万～15万之间的任何规格浮顶施工，胎具常规可调高度在1600～2300mm之间，能够满足目前国内外相关标准规范的要求和施工现场的需要。
32.由于储罐基础大都是从中心向周边以一定角度倾斜（一般是10～18
‰
），所以在每一个半径位置需要的立柱高度都不同，并且基础和罐底板本身存在的允许偏差，导致每一根立柱之间都存在着一定的高度偏差，所以高度的可调节性非常重要，本装置整套胎具的高度调节可以通过立柱、调整杆、调节件系统三个方面来完成，立柱的可调节高度为固定
300mm，调整杆的调节范围是70～670mm，即可调节高度为600mm，但每次调节量为50mm的倍数，属于粗调；调节件的最大调节量为150mm，调节精度可以达到1mm左右，属于精确调节。
33.利用本发明的施工胎具搭设和拆除工艺简单易操作，从罐的中心点开始，向四周发散组装。安装过程中通过初选立柱规格，然后通过计算偏差就可以快速确定立柱基本高度，完成胎具的初找平工作，整体成型后再通过调节件就可以一次性调整到位。此外，立柱与调整杆之间采用的是快速销轴，安装时非常方便，拆除时也可以采用直接拆除销轴方式完成拆除工作。
34.值得注意的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限定本发明的专利保护范围，本发明还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本发明所涵盖的范围内。