白鶴灘水電站重型鋼結構廠房安裝工藝措施

陳海龍 郭平俊

中國水利水電第四工程局有限公司水工機械總廠 甘肅永靖 731600

1 項目概況

白鶴灘水電站轉輪加工廠是為進行水輪機轉輪的現場加工而設立的配套工程，同時可用于發電機下機架中心體的現場加工。工程位于白鶴灘水電站工區內左岸新建村1#公路旁，基地布置高程約為834.5m，占地約4.59萬㎡，包含2幢轉輪加工廠、1幢機電設備大件庫及其配套設置，總建筑面積約12134.5㎡。

工程范圍內的1#轉輪加工廠和2#轉輪加工廠為兩個獨立的鋼結構廠房，均為單層重鋼結構廠房，主廠房跨度28.52米，長度148.5米，高度24米，副廠房跨度5米，長度148.5米，高度5.1米，廠房鋼結構主要由鋼立柱、屋架梁、抗風柱、吊車梁、制動桁架、支撐、拉條及檁條等構件組成，總工程量約3005t。

廠房設計屋面活荷載：0.5kN/㎡，屋面恒荷載：0.25kN/㎡，基本雪壓：0.3kN/㎡，基本風壓：0.55kN/㎡。主體結構（柱、梁，包括抗風柱）采用Q345B材質，吊車梁及車檔采用Q345C材質。廠房內配置500t橋式起重機兩臺。

2 安裝工藝措施

2.1 鋼立柱安裝

2.1.1 安裝方案準備

安裝方案包括起重機械選擇、吊裝方法、勞力組織、鋼構件現場堆放，以及安全措施和作業前技術交底等內容[1]。

2.1.2 安裝操作工藝

（1）在鋼立柱的頂部設置吊耳，用于固定鋼絲繩吊裝鋼立柱就位。（2）以鋼立柱的牛腿頂面為基準測量，在靠近柱底板的位置用劃針劃出基準線。（3）汽車吊選用：鋼柱單根吊裝最大重量約20t，起吊高度約14m，采用70t汽車吊進行鋼立柱吊裝就位。（4）吊裝前的準備工作就緒后，首先進行試吊，吊起離開地面200mm-300mm時應停止起吊，檢查索具牢固和吊車的穩定性，確認無誤后，移動扒桿將柱子吊至基礎上方，指揮吊車將鋼立柱豎立。在鋼立柱底部設置兩根拉繩，用人力輔助牽引防止自由旋轉和擺動。（5）當柱底板距離杯口底部約300mm-400mm時緩慢落鉤就位。同時將鋼柱定位線與基礎軸線對齊，用千斤頂和倒鏈初步調整。（6）用經緯儀測量配合千斤頂精細調整鋼柱的位移偏差、高程和垂直度，鋼柱整體校正合格后做臨時加固，待其它鋼構件全部安裝檢查無誤后，在杯口基礎內澆灌高流態自密實混凝土。（7）鋼柱校正固定后，將柱間支撐系桿安裝固定。

2.1.3 杯口基礎鋼柱安裝工藝

該工程重鋼結構廠房采用了杯口基礎設計，見下圖所示：

先在鋼立柱下端頭的腹板和翼緣板上劃出標高測量控制線，然后將鋼立柱吊入基礎杯坑，立柱高程利用安裝于立柱根部的臨時牛腿和千斤頂進行高程的調節。單根鋼立柱設置4個臨時牛腿，用千斤頂進行調節，用水準儀測量保證立柱高程滿足設計要求。水平方向利用千斤頂進行調整，在杯口邊緣與立柱的間隙中塞入楔鐵進行固定，可保證橫向、縱向水平距離滿足設計要求。垂直度利用拴在柱頂的纜風繩和花籃螺栓（或倒鏈）進行初調，再用千斤頂進行細調，待各項數據調整完畢經驗收合格后通過楔鐵和纜風繩進行固定。單根鋼柱吊裝完成，進行水平標高和垂直度的復測，如有偏差可以通過楔鐵、攬風繩，并配合千斤頂進行調整。調整完畢后經驗收合格對杯口進行二次混凝土澆筑密實，保證鋼柱的重量及推力傳遞到基礎。待混凝土強度達到75%以上，鋼柱已基本固定方可拆除攬風繩[2]。鋼立柱的垂直度通過系在纜風繩上的倒鏈進行初步調節，然后再用支撐千斤頂進行精準調節。吊裝方法見圖1和圖2所示。

2.2 吊車梁安裝

2.2.1 吊車梁安裝前準備

（1）鋼柱吊裝完成，經校正固定于基礎上并辦理預檢手續。（2）在鋼柱牛腿上及柱側面標記吊車梁、制動桁架中心軸線、安裝位置線及標高線；在鋼吊車梁及制動桁架兩端標記中軸線。（3）對起重設備進行保養、維修、試運轉、試吊，使保持完好狀態；備齊吊裝用的工具、連接料及電氣焊設備。（4）搭設好供施工人員高空作業上下的梯子、扶手、操作平臺、欄桿等。

2.2.2 吊車梁安裝操作工藝

（1）吊車梁安裝前，將兩端的鋼墊板先安裝在鋼柱牛腿上，并標出吊車梁安裝的中心位置。（2）吊車梁綁扎采用兩點對稱綁扎，并在兩端各拴一根平衡繩，以牽引就位和防止吊裝時碰撞鋼柱。（3）吊車梁起吊后，旋轉汽車吊的臂桿使吊車梁中心線與牛腿的定位軸線對準，并將與柱子連接的螺栓預緊后方可卸鉤。（4）吊車梁的校正。在全部吊車梁安裝完畢后進一次總體校正，校正包括：標高、垂直度、平面位置（中心軸線）和跨距。吊車梁的中心軸線和跨距需在屋架梁吊裝完成再次進行復測，以避免因屋架吊裝引起的鋼柱跨間移位。

2.3 屋架梁安裝

2.3.1 作業條件

（1）按構件明細表，核對進場構件的數量，查驗有關技術資料[3]。（2）檢查構件在裝卸、運輸及堆放中有無損壞或變形。損壞和變形的構件應予以矯正或重新加工。被碰損的防銹涂料應補涂，并再次檢查辦理驗收手續。（3）對構件的外形幾何尺寸、制孔、組裝、焊接、摩擦面等進行檢查，并作記錄。（4）構件應盡量按安裝順序成套供應，現場堆放場地應能滿足現場拼裝及按順序安裝的需要。屋架分片出廠，在現場組拼時應準備拼裝工作臺。（5）構件分類堆放，剛度較大的構件可以鋪墊木水平堆放。多層疊放時，墊木應在一條垂線上。屋架宜立放，靠近立柱以減少二次倒運。

2.3.2 屋架梁組拼

屋架梁分節運至現場組拼時，拼裝平臺應平整。組拼時應保證屋架總長及起拱尺寸的要求。屋架在地面上組裝成整體吊裝時，要保證有足夠的剛度。

3 屋架梁安裝

（1）屋架起吊時離地約200mm時暫停，檢查無誤后再繼續起吊。（2）安裝第一榀屋架時，在松開吊鉤前需初步校正；對準屋架支座中心線或定位軸線就位，調整屋架垂直度，并檢查屋架側向彎曲，將屋架臨時固定。（3）第二榀屋架用同樣的方法吊裝就位后，不要松鉤，另用1臺汽車吊安裝部分檁條，務必使第一榀屋架與第二榀屋架形成一個具有空間剛度和穩定的整體。（4）從第三榀屋架開始，在屋脊點及中點裝上檀條即可將屋架固定，同時將屋架校正完成。

2.4 高強度螺栓的施工

2.4.1 高強度螺栓的選用

按設計要求的標準及規格采購專業廠家產品，進廠后進行分組送檢。10.9級高強螺栓進廠后逐個用放大鏡進行表面裂紋檢查，確保螺栓質量。

2.4.2 高強度螺栓的預拉力

（1）高強螺栓預拉力值按下表采用：

高強度螺栓施工預拉力（單位：kN）

性能等級 螺栓公稱直徑/mm M12 M16 M20 M22 M24 M27 M30 8.8級 50 90 140 165 195 255 310 10.9級 60 110 170 210 250 320 390

（2）在高強度螺栓連接中，摩擦因數的大小對承載力的影響很大。因此，根據工程施工的具體條件，盡量采用能得到較大摩擦因數的接觸面處理方法。該項目采用噴砂除銹后涂裝防銹防滑涂料，摩擦系數大于0.45。（3）抗滑移系數檢驗。廠內連接板制作時委托專業機構做抗滑移系數試驗，以檢查驗證摩擦面的抗滑移系數是否滿足要求。以鋼結構制作檢驗批為單位，每一批檢驗三組。試件需與構件同一批制作，采用相同的材質和處理工藝，使用同一級別性能的高強螺栓連接副。

2.4.3 高強螺栓連接

⑴高強螺栓按性能等級不同有明顯的標志，防止混淆使用。⑵高強螺栓的領用、發放按當天施工需用數量，不得隨意多領。施工結束后剩余的螺栓按批號妥善保管，不得混放，不得沾染污物和損傷螺紋。⑶高強螺栓連接部位需避免雨淋，工地安裝施工遇到下雨時須停止施工，待連接部位干燥后再進行螺栓連接擰緊施工。⑷高強螺栓連接板接觸面應平整，當接觸面有間隙時，小于1.0mm時可不予處理；間隙在1.0-3.0mm范圍內時，將厚板一側打磨1:10緩坡，使間隙小于1.0mm；間隙大于3.0mm時采取加墊板的方式，墊板材質和摩擦面的處理要求與構件摩擦面相同。⑸高強螺栓安裝時，先穿入臨時螺栓和沖釘，臨時螺栓數量不少于節點螺栓總數的1/3，沖釘數量不超過臨時螺栓的30%。不得用安裝用的高強螺栓用作臨時螺栓。⑹組裝時，螺母帶圓臺的一側應朝向墊圈有倒角的一側，螺栓頭下墊圈有倒角的一側應朝向螺栓頭。⑺高強螺栓不得強行穿入，當不能自由穿入時可用鉸刀進行修整，嚴禁氣割修孔。⑻高強螺栓在初擰、復擰和終擰時，應按螺栓群中央往外擰緊的順序和從接頭剛度大的部位向約束力小的方向擰緊。⑼扭矩扳手在使用過程中要加強維護保養，工地對其精度每天至少標定一次，使扭矩值保持正確。⑽先用普通扳手將螺栓逐個擰緊，然后再用扭矩扳手擰緊至規定的扭矩值，使用扳手時加力應緩慢。⑾螺栓擰緊后都要作出標志，以防漏擰。⑿用小錘敲擊螺母一側，同時用手指按住相對的一側，憑振動和聲音判斷螺栓的擰緊程度，可查出漏擰的螺栓。⒀采用扭矩法施工的高強度螺栓，應在螺母與螺桿的相對位置作好標志，把螺母回轉50°-60°，然后再擰到需要的扭矩，此時，若螺母回到原來的位置或正負偏差不大于10°即為合格。擰緊驗收后的螺栓用紅色油漆做標記。

3 結語

重型鋼結構廠房杯口型基礎鋼立柱的安裝就位采用千斤頂進行調整，提高了安裝速度和安裝精度。該工程所采用的施工方法為其它類似鋼結構廠房建設提供了可借鑒的施工經驗。

通過鋼立柱安裝方法的探索和實踐，使得該工程的鋼立柱安裝精度有了大幅度的提升，定位軸線和基準點標高允許偏差為5mm，實際安裝比較容易控制在3mm以內，一次安裝質量驗收合格率100%。