移動式臺車在蘇布雷水電站螺栓球網(wǎng)架屋頂安裝中的應(yīng)用

后 兵

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 述

蘇布雷項目位于西非科特迪瓦境內(nèi)，地處低緯度地區(qū)，屬于熱帶季風(fēng)氣候，全年平均溫度為26℃～28℃。自北而南年降水量為1 000～2 400 mL。電站主廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架采用螺栓球網(wǎng)架形式[1]，網(wǎng)架由4段組成，各段網(wǎng)架之間的分縫與廠房結(jié)構(gòu)縫對應(yīng)，投影面積為2 283.6 m2。屋面板采用金屬復(fù)合面板。屋面上布置有10個采光天窗并在網(wǎng)架下弦平面布置有室內(nèi)照明燈具。該工程建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50 a。蘇布雷廠房屋頂網(wǎng)架設(shè)計情況見圖1。

目前水電站鋼屋架常用的安裝方法主要分三種：分別為整體吊裝[2]、在地面搭設(shè)滿堂架施工平臺[3]進行高空拼裝、在橋機上搭設(shè)操作平臺進行高空拼裝。而蘇布雷水電站廠房因受吊裝設(shè)備限制無法進行整體吊裝，并且廠房內(nèi)部需要施工，搭設(shè)滿堂架進行高空拼裝亦不可行，經(jīng)研究決定，最終采取了第三種安裝方案。

蘇布雷水電站廠房1#機組在還沒有開始組裝的情況下，安裝間鋼屋架采用在橋機小車上搭設(shè)操作平臺、將屋架分為6跨進行拼裝的方式。橋機作為移動平臺，在第一跨拼完后移動至第二跨的位置進行拼裝。歷經(jīng)2個月時間，順利完成了安裝間屋頂?shù)陌惭b工作。但為了確保蘇布雷水電站提前發(fā)電節(jié)點目標的實現(xiàn)，安裝間屋頂竣工后迅速啟動了1#機組轉(zhuǎn)子及定子的拼裝，金結(jié)機電安裝設(shè)備多且任務(wù)重，橋機基本上無暇為1#機屋頂安裝提供操作平臺。由于此時正值雨季，1#機屋頂?shù)陌惭b也迫在眉睫，為了盡早給水輪機等設(shè)備的安裝提供作業(yè)面，只有在橋機空閑的時間加緊施工，抓住一切可以利用的時間，經(jīng)過2個月的搶工，順利完成了1#機鋼結(jié)構(gòu)屋頂?shù)陌惭b，為1#機組的安裝創(chuàng)造了條件。但需要說明的是：這樣的搶工對安全生產(chǎn)極為不利。1#機鋼屋架安裝情況見圖2。

圖1 蘇布雷廠房屋頂網(wǎng)架設(shè)計圖

圖2 1#機鋼屋架的安裝

2 新方案的確定

鑒于廠房屋頂鋼結(jié)構(gòu)安裝施工過程與廠房主機的機電金結(jié)施工過程發(fā)生沖突，特別是在橋機的使用上發(fā)生沖突，在保證各作業(yè)面施工作業(yè)的前提下，項目部設(shè)計了橋機臺車[4]，該臺車是模仿橋機大梁設(shè)計的桁架結(jié)構(gòu)，長19.8 m，寬3 m，高4 m，設(shè)計承載力為1 000 kg，設(shè)計撓度為1 cm，并使用PKPM鋼結(jié)構(gòu)計算軟件對臺車進行受力計算以確保整個結(jié)構(gòu)安全可靠。同時，在臺車兩側(cè)支架下設(shè)計了鋼輪，使臺車在牽引力的作用下可以在橋機軌道上滑行，利用橋機和臺車的配合使用既能保證2#及3#屋頂鋼結(jié)構(gòu)的安裝，也能將橋機利用率將至最低，從而不影響機電金結(jié)項目的施工。臺車的結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸見圖3、4。

圖3 臺車設(shè)計正視圖

圖4 臺車設(shè)計側(cè)視圖

3 主要施工要點

3.1 臺車的加工

根據(jù)設(shè)計好的圖紙，利用鋼管和型鋼進行加工、焊接。臺車的質(zhì)量完全取決于原材料和焊接質(zhì)量兩個環(huán)節(jié)[5]。

一是施工材料的選擇。材料的選擇一定要仔細，對質(zhì)量不達標的材料禁止使用。主要材料為QB235圓鋼管及部分工字鋼、槽鋼，其數(shù)量可根據(jù)現(xiàn)場屋面跨度確定。輔助材料為方木、4 cm厚的跳板、用于焊接的焊條、安全網(wǎng)、12#鐵絲(數(shù)量根據(jù)臺車的尺寸確定)。

二是施工質(zhì)量的控制。對于型鋼及鋼管焊接位置一定要滿足規(guī)范要求，焊工一定要選擇具備專業(yè)資質(zhì)的人員。構(gòu)建連接部位一定要滿焊。在臺車桁架結(jié)構(gòu)加工結(jié)束后，需要對臺車進行安全防護，臺車頂部用4 cm厚的馬道板滿鋪，在臺車的四周焊上護欄，高度控制在1.2 m，并在內(nèi)側(cè)圍上冪幕式安全網(wǎng)及擋腳板，防止在施工過程中有工器具以及其他施工材料墜下而造成意外事故。臺車焊縫質(zhì)量見圖5。

圖5 臺車構(gòu)建焊縫質(zhì)量

3.2 臺車穩(wěn)定性檢測

將加工完的臺車結(jié)構(gòu)放置在平整的場地，在其中間施加屋頂安裝時所需承受荷載的相應(yīng)值，該荷載可以稍微放大。記錄臺車的初始撓度，然后記錄施加荷載后的實測撓度值。撓度變化量ΔY=Δ實測撓度-Δ初始撓度。L為臺車的總長，最終需要控制ΔY/L≤1/500才能滿足穩(wěn)定性要求。如果撓度滿足要求，該臺車可正常投入使用;否則需重新調(diào)整。

蘇布雷項目在臺車加工完成后，將其吊至金結(jié)廠外平整的地基上，用測量儀器觀察并記錄初始形變量，然后將大約10個成年人以及一跨網(wǎng)架所用桿件相應(yīng)重量的荷載均勻分布在臺車上，觀察并記錄有荷載情況下的形變量，最終測出的形變量滿足要求。試驗時，先記錄空載下的初始數(shù)據(jù)，然后在鋼結(jié)構(gòu)施工平臺上集中放置1 000 kg(100%活動荷載重)的屋頂網(wǎng)架構(gòu)件，并記錄初始跨中的變形數(shù)據(jù)，每30 min監(jiān)測一次并記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)，在變形數(shù)據(jù)連續(xù)3次沒有變化的情況下結(jié)束試驗，總共監(jiān)測5次。對總體變形監(jiān)測值進行對比分析后取得的數(shù)據(jù)見表1。

表1 監(jiān)測數(shù)據(jù)表

結(jié)果表明：鋼結(jié)構(gòu)施工平臺在100%設(shè)計活動荷載下跨中變形值為9 mm，實際撓跨比為0.9/2 000，與計算值l/2 000相符，小于目標值1/500，滿足穩(wěn)定性要求。

3.3 臺車吊裝就位

用徐工50 t吊車聯(lián)合MQ900B門機進行臺車就位。首先用50 t吊車配合拖車將臺車運輸?shù)礁睆S房背后門機的吊裝范圍內(nèi)，然后用MQ900B門機卸車并將平臺放置到預(yù)定的存放場地。在吊裝作業(yè)時需安排經(jīng)驗較為豐富的專業(yè)起重人員，所有高空操作人員必須做好安全防護措施并檢查作業(yè)人員的工作狀態(tài)，工作狀態(tài)如果存在問題，禁止其高空作業(yè)。起吊臺車需要在兩側(cè)設(shè)置牽引繩以便高空控制方向，在臺車就位后，注意對臺車進行檢查，確保其無異常狀況。

3.4 采用臺車進行鋼屋架的安裝

利用橋機將臺車挪動到合適位置進行屋頂鋼結(jié)構(gòu)的安裝。進行第一跨鋼屋架組裝時需在臺車中間用方木建立兩個支撐，安裝時需檢查桿件的螺栓球是否擰緊，在第一跨拼裝完成后，可在其基礎(chǔ)上進行下一跨的拼裝。在拼裝過程中，僅需要橋機提供動力幫助臺車就位即可，因此對橋機的占用率較低，完全保證了主機機電金結(jié)設(shè)備的施工。2#鋼屋架安裝情況見圖6。

圖6 利用臺車進行2#鋼屋架安裝

4 功效對比

蘇布雷水電站廠房3#機鋼屋架安裝完成后，將其與安裝間采用傳統(tǒng)施工方法進行了功效對比，結(jié)果表明：使用移動式臺車進行屋頂安裝，鋼屋頂安裝效率明顯提高，且橋機的占用率明顯降低。該電站安裝間的6跨網(wǎng)架采用在橋機上搭操作平臺的方式施工兩個月時間完成，而采用新方案后，2#、3#機總共8跨網(wǎng)架施工亦在兩個月時間完成，施工效率提高了125%。舊方案對橋機的日平均占用率為9 h，新方案的日平均占用率為1 h，橋機占用率降低了88.9%。

5 結(jié) 語

蘇布雷水電站廠房2#、3#機鋼屋架采用臺車作為新型施工平臺進行安裝，使用橋機將臺車拖至指定位置后其即不參與屋頂安裝，完全保證了主機金結(jié)機電設(shè)備的施工。臺車作為屋頂安裝平臺，成功地解決了屋頂安裝和機電金結(jié)安裝在橋機使用上發(fā)生沖突的問題。蘇布雷水電站廠房鋼屋架的順利安裝，為電站提前發(fā)電創(chuàng)造了有利條件，所取得的經(jīng)驗值得推廣應(yīng)用于水電領(lǐng)域或其他行業(yè)利用臺車進行高空鋼屋架或其他設(shè)備的安裝。