浅谈钢制安全水塔的施工过程

周志国

中国十九冶集团有限公司

摘要：本文通过对钢制安全水塔的结构组成、安装过程分别进行了介绍，重点阐述了钢制安全水塔在施工过程中的安装顺序和控制重点。

关键词：安全水塔；结构组成；安装过程

在钢铁企业，炼铁、炼钢、连铸、轧钢等工程中，根据生产工艺要求，事故停电时，要有安全供水设施，其中安全水塔（或高位水池、事故水塔）是经常使用的一种安全供水设施。在实际工程中，我们常见的安全水塔为钢筋混凝土倒锥壳水塔，也有部分为钢制安全水塔，其中钢筋混凝土倒锥壳水塔施工方法采用较多的是筒身滑模，水箱提升的方法，而钢制安全水塔则采用在地面组装，利用大型起重机械进行吊装。

1水塔结构的组成

日钢2×80t转炉工程公辅系统安全水塔为钢结构水塔，该安全水塔改变传统的筒体结构形式，采用了三角形框架及花篮式支撑。安全水塔高53.400m（不含避雷针高度），水塔由下至上由框架斜段、框架直段、花篮式支撑段、球形罐体四个部份组成，如图1所示。▽－0.250～16.000m为三角形框架斜段，上部直径5.500m，下部直径9.000m，立柱为Ф1020×20钢管柱，梁为箱形梁；▽16.000～34.800m为三角形框架直段，等腰三角形内切与圆直径5.500m，立柱为Ф1020×20钢管柱，梁为箱形梁；▽34.800～44.850m为花篮式支撑段，下部环梁直径5.500m，上部环梁直径约10.600m；球形罐体为Ф11.400m的球体，高度在▽42.000m以上，重约86t，在▽44.850m处为球形罐体环形支座，在球形罐体下部设有人孔管、供水管、补水管、溢流管及泄空管各一根。

图1水塔结构分段组成

2吊装机械的选择

（1）由于安全水塔的安装高度高、重量重，给吊装机械的选择带来一定难度，根据我公司承建日钢工程已有的吊装机械设备，并结合日照当地大型吊装机械设备实际情况，最终选定安全水塔的主吊装机具为500t履带吊，辅助吊装机具为50t、25t汽车吊，完全能够满足安全水塔的吊装任务。

（2）各段组装后的重量和安装高度如下：框架直段组装后重量约为50余吨，安装高度为36m；花篮式支撑段组装后重量约为60余吨，安装高度为44.85m；球形罐体组装后重量约为110余吨，安装高度为53.4m。

根据各组装段的重量和安装高度选择500t履带吊作为主要吊装机具，500t履带吊利用超起轻型主臂工况，超起桅杆30m，超起半径15m，后配重140t，车身压重40t，360°全回转，主臂长L=84m，工作半径R=34m，起重量Q=140t。

3水塔安装过程

（1）安全水塔的总体安装顺序为：三角形框架斜段安装→三角形框架直段安装→花篮式支撑段安装→球形罐体安装。

（2）基础验收和放线

1）首先检查水塔柱脚基础标高、地脚螺栓顶部标高及地脚螺栓的距离位置；

2）测放○A○B○C交点十字中心线，定出水塔中心；

3）用2O0×200mm的钢垫板靠近地脚螺栓布置在圆周线上，测量找平垫板的顶面标高-0.250mm，其误差≤±lmm。

（3）水塔三角形框架斜段采取单件吊装。斜段钢管柱吊装到位后，初步拧紧地脚螺栓，中心对正基础中心，其位移偏差≤3mm，底座圈上口的水平度误差≤2mm，中心误差≤2mm，立柱上部标高为▽15.600m。检查所有垫板是否紧密，若发现松动，必须调整垫板厚度，使之塞紧，但每组垫板不得多于5块。斜段各钢管柱在标高、中心和斜度找好以后方可安装箱形框架梁。

（4）水塔三角形框架直段采取在地面组装成整体后进行吊装。框架直段组装前首先需对组装平台进行找平，直段钢管柱在组装时严格控制组装尺寸，特别是钢管柱直段与斜段几何尺寸必须吻合一致，经检查合格后方可焊接，焊接完成后再进行复查。

（5）水塔花篮式支撑段采取在地面组装成整体后进行吊装。花篮式支撑段组装前，先将水塔圈梁组装焊接好，再搭设脚手架和中心台架。组装花篮式支撑钢管柱利用倒链临时稳定，控制好圈梁中心半径和水平度，找正合格后进行加固。

（6）球形罐体采取在地面组装成整体后进行吊装。球形罐体组装前，先在组装平台上测放出组装球体的直径，按球体块数配置间隙垫，每块板配制3点间隙垫；球体组装后进行找正，调整各方面尺寸，控制半径和水平度偏差；球体分两半进行组装、焊接，待两半分别焊接完成后，组装成整体；球形罐体组装焊接好以后，再刻划方位线，确定开孔位置，经检查无误后方可开孔。

（7）球形罐体经检查合格后进行保温，在球上体划出保温材料每带每块尺寸。先焊骨架，填岩棉材料，经检查合格后铺设不锈钢板，不锈钢板焊接时注意焊接变形。

（8）水塔各段结构安装要求：框架斜段、框架直段、花篮式支撑段安装必须控制好立柱的标高、中心和垂直度，圆台座圈的标高、中心和和水平度等；立柱、圆台安装找正后，再将内部梯子、供水管、补水管、溢流管及泄空管等安装就位，最后再安装球形罐体；球形罐体基本就位后，需要调整好球体中心与立柱、圆台的中心线，严格控制其中心误差。

4结束语

钢制安全水塔结构相对简单，整个施工过程重点控制在制作和安装两个环节。首先在制作方面，重点是塔身和球形罐体的制作，由于框架斜段、框架直段、花篮式支撑段、球形罐体的尺寸和重量较大，只能分段或分片制作，在现场重新进行组装，因此其加工质量的好坏，将直接影响着施工现场的安装质量。其次在安装方面，除了框架斜段采用汽车吊进行单件吊装外，框架直段、花篮式支撑段、球形罐体均需在施工现场组装成整体，采用大型起重吊装机械进行吊装。由于各组装段结构的重量大、安装高度高，因此在正式吊装前，必须对起重机械的站位、工作半径、起升高度、起重量、重物重心和摆放位置等进行详细计算，以确保安全水塔各组装段吊装的安全性。

参考文献：

[1]GB12337-2014《钢制球形储罐》.北京：中国标准出版社，2015

[2]卜一德.《起重吊装计算及安全技术》.北京：中国建筑工业出版社，2008

[3]杨文渊.《起重吊装常用数据手册》.北京：人民交通出版社，2002