作者；郑晓敏
1前言
随着我国经济的发展，石油及其附产品的需求量连年攀升，但储备能力相对落后。LPG地下水封洞库具有存储量大、造价低，安全性高、应急能力强、使用寿命长和占地面积小等
优点，已成为国际上石油及其产品的主要储存方式。我国地下水封洞库建设尚处于起步阶段，地下水封洞库将是未来我国能源储存的发展趋势。操作竖井作为地下LPG水封洞库施工的
关键环节，该安装技术对地下水封洞库的建设至关重要。
2竖井概述
LPG地下水封洞库以天然岩体为主要结构体，利用地下水的天然埋藏条件，并辅以人工水封系统，将石油及其产品封存于人工开挖的地下超大洞库内，该系统主要由操作竖井、施
工巷道、水幕系统和储存洞库等单元组成。
操作竖井内部安装管道、钢结构、设备、电仪等设施，是储存洞库与地面装置联系的唯一通道。套管锚固在操作竖井的混凝土封塞中，并用U型管卡固定在竖井肉壁的钢结构上。套管内部安装泵和其他设施，可以进行更换和维修。
3竖井安装难点
3.1井深过大
竖井垂直井深达到200多米，施工人员长时间在井内作业，安全风险很高。
3.2受限空间
竖井直径仅5m，内部分布的管道、钢结构又占据了较大空间，竖井内部施工只能借助吊篮吊盘，施工难度很大。
3.3裂隙涌水
地下洞库洞壁、竖井井壁大量裂隙涌水造成竖井内部形成大到暴雨的施工环境，焊接难度很大。
3.4垂直空间
竖井是一个垂直狭窄的空间构造，禁止交叉作业，无法在垂直空间同步施工，需合理规划工序，将竖井内工作转移至地面消化。
3.5不可逆性
竖井套管、钢结构施工完成后，在竖井和交通巷道内浇筑混凝土封塞，实现对整个地下洞库的封堵，一旦遗留隐患，将导致发生事故。
4竖井安装技术
4.1竖井安装工艺流程
竖井安装工序分卷扬机提升系统安装前、卷扬机系统安装至竖井封塞浇筑、竖井封塞浇筑将竖井安装三个阶段，竖井安装工艺流程见图1。
第一阶段：卷扬机提升系统安装前，进行泵坑钢结构和套筒的安装。
第二阶段：卷扬机系统安装至竖井封塞浇筑，包含套管、钢结构等井
内的安装。
第三阶段：封塞浇筑后，包含卷扬机系统拆除和内管、设备、电仪等设施安装。
4.2竖井安装关键技术
4.2.1泵坑钢结构安装技术
泵坑内钢结构的安装方位、标高通过地面测绘的基准线，从地面垂直向下传递至泵坑内。
由于受泵坑内积水限制，分体安装难度大，采用整体吊装法。若吊车可进入洞库，且泵坑附近具备吊车工作条件，采用洞库内吊装法（见图2）。
若吊车无法进入洞库或泵坑附近不具备吊车工作条件，采用在地面吊装法（见图3)。本吊装方法所选用吊车的钢丝绳长度能够满足从地面至洞库泵坑的吊装深度，同时使用防旋转钢丝绳，防止吊装物体旋转。泵坑钢结构穿越整个竖井阶段是盲区，严格保证吊装物体沿着竖井中心垂直缓慢下降，避免与井壁碰撞。泵坑钢结构穿越操作竖井、洞库、泵坑，到达安装位置。
4.2.2套筒安装
套筒是安装于泵坑钢结构且上部开口的管状容器，进库、出库和裂隙水套管插入相应套筒内。裂隙水套筒顶标高低于进库、出库套筒顶标高，套筒顶部标高决定进入套管内物料的高度。套筒内安装防涡流挡板，用以消除物料进出套筒产生涡流的旋转扭矩。
套筒吊装方法与泵坑钢结构吊装类似，根据吊车能否进入洞库，分为洞库内吊装法和地面上吊装法。
4.2.3卷扬机提升系统安装技术
卷扬机提升系统是竖井内施工的操作平台及运输工具，由临时井架、卷扬机、吊篮和吊盘组成，是竖井套管钢结构安装、竖井封塞浇筑的临时辅助设施，在内管安装前拆除。
临时井架顶部设置定滑轮，实现吊篮、吊盘垂直运动，并承担吊篮、吊盘的载荷。卷扬机驱动吊篮，吊盘运动，一台5t卷扬机用于吊篮的提升，两台对称布置的3t卷扬机用于吊盘的提升，三台卷扬机连成整体，并埋设地锚固定（见图4）。
卷扬机提升系统安装完成后，对吊盘、吊篮做载荷试验，用以验证卷扬机提升系统运行的稳定性和安全性。
4.2.4井口钢结构安装技术
井口钢结构安装前将吊盘临时固定于竖井内，井口钢结构大梁就位后即可进行卷扬机提升系统安装。井口钢结构个别次梁设置成活动梁，避免与套管锚固圈碰撞。
4.2.5井内钢结构安装技术
套管安装前进行井内锚固板钢结构安装，采用吊盘作为操作平台，吊篮作为载人及运输钢结构杆件的安装工具。吊盘到达井内钢结构安装位置，用吊盘四周的顶杆装置支撑井壁，稳固吊盘。井内钢结构由上至下进行安装，从井口开始，至竖井底部结束（见图5）。
套管安装完成后进行井内无锚固板钢结构安装，此处使用的吊盘是将原来安装井内锚固板钢结构使用的吊盘根据已安装套管进行开孔改造而成，吊盘可以穿越所有套管自由运动。
4.2.6套管安装技术
套管安装使用专用套管吊具，与焊接在套管四个垂直方向上的吊耳配合使用。套管吊具既可用于吊装，又可在无吊车时将套管临时固定于井口钢结构，套管重量由井口钢结构承载。吊具内侧设置一层3mm聚四氟乙烯垫层，避免对套管外壁的油漆涂层的破坏（见图6）。
套管安装采用倒装法，从上至下逐节安装，各节套管通过焊接连接。套管吊装、组对、焊接、无损检测和焊口防腐均在井口钢结构平台进行，焊接工作完成后提升已安装套管总重
量，整体吊装下放入井。根据逐节对接后不断增加的套管重量，及时选配相应载荷的吊车进行吊装（见图7）。
每标准节套管长12m，套管高出临时井架，在焊接过程中可将套管固定于临时井架，并在临时井架平台上进行吊具拆装操作。为避免套管上的焊接吊耳与井内钢结构碰撞，根据各层钢结构实际标高，合理调整部分套管长度。
4 2 7内管安装技术
竖井混凝土封塞浇筑完成后，拆除卷扬机提升系统。竖井封塞养护完成后，拆除井口钢结构套管吊具，开始内管安装。套管吊具拆除后，所有套管、内管和设备的累计重量由井口
钢结构转移至竖井封塞，套管通过锚固圈固定于竖井封塞内，并可在垂直方向自由热胀冷缩。
(1)法兰连接的内管安装技术
内管两端焊接法兰，法兰上加工半圆形槽，液下泵电缆和SSV液压阀的液压管固定于半圆形槽内，可在内管法兰与套管内壁碰撞时保护电缆和油管。内管安装扶正器、支架和法兰
护板等附件，扶正器将内管限制在套管中心位置，支架用于固定液下泵电缆和SSV液压阀的液压管、法兰护板用于固定法兰上的半圆形开槽。
内管安装使用专用提升吊具，并与固定于套管顶部法兰上的内管托具配合使用。内管吊具由盲法兰焊接一个U型吊耳组成，盲法兰规格与所吊装设备、内管法兰相匹配，用于套管内的设备和内管的吊装。内管托具由两片环形与套管法兰等厚的钢板制成，顶部装有四个用于支撑的自由楔，用于内管、设备在套管内下放或提出的临时固定（见图8）。
内管安装与套管安装方法类似，采用倒装法，从上至下逐节安装。内管法兰紧固在托具上完成，每标准节内管长12m，最后一节内管为调整节，根据套管总长度、各节内管设备累加总长度和内管设计深度，最终确定调整节内管长度。根据逐节对接后不断增加的内管、设备及附件重量，及时选配相应载荷的吊车进行吊装（见图9)。
(2)特殊扣连接的内管安装技术
特殊扣连接的内管通过VAMTOP、BGT1扣型连接，使用悬吊式液压管钳成套系统进行内管特殊扣上扣。8-5/8”VAM TOP用作放空内管，VAM TOP特殊扣是法国瓦鲁瑞克与德国曼内斯曼联合开发一种高品质特殊扣，最佳上扣扭矩12300Nm。2-3/8”BGT1用作压力测量内管．BGT1特殊扣是上海宝钢开发的一种高压密封特殊扣，最佳上扣扭矩1710Nm。特殊扣上扣扭矩通过扭矩变送器传输至扭矩测控仪进行实时监控，当上扣扭矩达到最小扭矩至最大扭矩范围内时，上扣完成。
特殊扣连接的内管安装与法兰连接的内管吊装方法类似，采用倒装法，从上至下逐节安装。两台吊车配合吊装，一台25t吊车吊装内管，一台8t吊车用于提升悬吊式液压管钳成套系统（如Eckel 8-5/8”Hydra-Shift HT）。
4.2.8设备安装技术
竖井设备安装于套管内，与内管连成整体，位于相应内管下部。设备组装利用操作平台进行分段组装，操作平台可保留临时井架一定高度改造而成。
(1)产品泵安装技术
产品泵是从洞库内提取所储存产品的成套机具，如斯伦贝谢雷达电潜泵( REDA ESP)，从下至上由V型密封、SSV（安全切断阀）、传感器、电机、保护器、多级泵、止回阀等组成。产品泵借助操作平台分段组装完成后，整体吊装入井（见图10)。
(2)液位报警装置安装技术
液位报警装置由各管段组装完成后整体长度近50m，选择臂长满足要求的吊车，或者吊车主杆加副杆进行整体吊装。（见图1 1）
5竖井管道焊接
5.1 同种钢管道焊接
20#与20#焊接
20#用于DN≤600的无缝钢管，采用GTAW（ER50-G）+SMAW( E5015)焊接方法，不进行热处理。
Q245R与Q245R焊接
Q245R用于DN≥6 00的直 缝焊管，采用GTAW(ER50- G) +SMAW( E5015)焊接方法，不进行热处理。
L80-1与L80-1焊接
由于放空管线内管完井工具内构件未设置VAM TOP特殊扣，无法与
VAM TOP特殊扣内管（L80-1）连接，需焊接VAM TOP特殊扣过渡段( L80-1)，采用GTAW( ER50-6/CHG-56)焊接方法，并采用电加热法进行焊前预热、焊中保温及焊后热处理。
512异种钢管道焊接
20#与30GrMo焊接
20#（放空套管、压力测量套管、压力测量套管）与30GrMo（完井工具外构件）焊接，采用GTAW( ER50-6/CHG-56) +SMAW( E5015/J507)焊接方法，并采用电加热法进行焊前预热、焊中保温及焊后热处理。
20#与L80-1、K55焊接
20#（井口焊接球阀）与L80-1（放空内管）、K55（压力测量内管）焊接，采用GTAW（ER50-6/CHG-56）+SMAW( E5015/J507))焊接方法，并采用电加热法进行焊前预热、焊中保温及焊后热处理。
L80-1钢级的管道是25Mn2经过调质热处理而成，K55钢级的管道是37Mn5经过正火热处理而成。
5.3焊接温度控制
焊接前预热温度≥93℃（电加热法），焊接过程中保持层间温度≤1 75℃（电加热法），焊接完成后包裹保温毯进行缓冷。异种钢焊接严格预热温度、层间温度的控制，层间温度过高会引起热影响区晶粒粗大，导致焊缝强度及低温冲击韧性下降，层间温度如果低于预热温度则可能在焊接过程中产生裂纹。
焊接完成24h后方可进行RT，然后进行热处理( 6000C)。热处理后再次进行RT．最后对焊口及热影响区进行硬度检测，用来检验热处理是否合格。
6总结
LPG地下洞库操作竖井安装技术是经过多个项目实践过程中不断优化总结出来的经验，具有较好的推广价值．LPG地下洞库操作竖井安装技术有助于推动我国能源储存方式的转型
升级。
7摘要：地下洞库作为液化丙烷、液化丁烷、丙烷和丁烷混合液化气储存方式近年来发展较快，具有储存量大、储存安全、维护和运营成本低等特点；本文结合工程案例对地下洞库操作竖井安装方法进行了详细论述和分析，对同类工程项目具有一定的参考价值。
