移動式臺車在蘇布雷水電站螺栓球網架屋頂安裝中的應用

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，地處低緯度地區，屬于熱帶季風氣候，全年平均溫度為26℃～28℃。自北而南年降水量為1 000～2 400 mL。電站主廠房鋼結構屋架采用螺栓球網架形式[1]，網架由4段組成，各段網架之間的分縫與廠房結構縫對應，投影面積為2 283.6 m2。屋面板采用金屬復合面板。屋面上布置有10個采光天窗并在網架下弦平面布置有室內照明燈具。該工程建筑結構安全等級為二級，結構設計使用年限為50 a。蘇布雷廠房屋頂網架設計情況見圖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]、在地面搭設滿堂架施工平臺[3]進行高空拼裝、在橋機上搭設操作平臺進行高空拼裝。而蘇布雷水電站廠房因受吊裝設備限制無法進行整體吊裝，并且廠房內部需要施工，搭設滿堂架進行高空拼裝亦不可行，經研究決定，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2個月時間，順利完成了安裝間屋頂的安裝工作。但為了確保蘇布雷水電站提前發電節點目標的實現，安裝間屋頂竣工后迅速啟動了1#機組轉子及定子的拼裝，金結機電安裝設備多且任務重，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#機屋頂的安裝也迫在眉睫，為了盡早給水輪機等設備的安裝提供作業面，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，經過2個月的搶工，順利完成了1#機鋼結構屋頂的安裝，為1#機組的安裝創造了條件。但需要說明的是：這樣的搶工對安全生產極為不利。1#機鋼屋架安裝情況見圖2。

圖1 蘇布雷廠房屋頂網架設計圖

圖2 1#機鋼屋架的安裝

2 新方案的確定

鑒于廠房屋頂鋼結構安裝施工過程與廠房主機的機電金結施工過程發生沖突，特別是在橋機的使用上發生沖突，在保證各作業面施工作業的前提下，項目部設計了橋機臺車[4]，該臺車是模仿橋機大梁設計的桁架結構，長19.8 m，寬3 m，高4 m，設計承載力為1 000 kg，設計撓度為1 cm，并使用PKPM鋼結構計算軟件對臺車進行受力計算以確保整個結構安全可靠。同時，在臺車兩側支架下設計了鋼輪，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#屋頂鋼結構的安裝，也能將橋機利用率將至最低，從而不影響機電金結項目的施工。臺車的結構設計尺寸見圖3、4。

圖3 臺車設計正視圖

圖4 臺車設計側視圖

3 主要施工要點

3.1 臺車的加工

根據設計好的圖紙，利用鋼管和型鋼進行加工、焊接。臺車的質量完全取決于原材料和焊接質量兩個環節[5]。

一是施工材料的選擇。材料的選擇一定要仔細，對質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，其數量可根據現場屋面跨度確定。輔助材料為方木、4 cm厚的跳板、用于焊接的焊條、安全網、12#鐵絲(數量根據臺車的尺寸確定)。

二是施工質量的控制。對于型鋼及鋼管焊接位置一定要滿足規范要求，焊工一定要選擇具備專業資質的人員。構建連接部位一定要滿焊。在臺車桁架結構加工結束后，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，并在內側圍上冪幕式安全網及擋腳板，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。臺車焊縫質量見圖5。

圖5 臺車構建焊縫質量

3.2 臺車穩定性檢測

將加工完的臺車結構放置在平整的場地，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;否則需重新調整。

蘇布雷項目在臺車加工完成后，將其吊至金結廠外平整的地基上，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架所用桿件相應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據，然后在鋼結構施工平臺上集中放置1 000 kg(100%活動荷載重)的屋頂網架構件，并記錄初始跨中的變形數據，每30 min監測一次并記錄相應的數據，在變形數據連續3次沒有變化的情況下結束試驗，總共監測5次。對總體變形監測值進行對比分析后取得的數據見表1。

表1 監測數據表

結果表明：鋼結構施工平臺在100%設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，滿足穩定性要求。

3.3 臺車吊裝就位

用徐工50 t吊車聯合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到副廠房背后門機的吊裝范圍內，然后用MQ900B門機卸車并將平臺放置到預定的存放場地。在吊裝作業時需安排經驗較為豐富的專業起重人員，所有高空操作人員必須做好安全防護措施并檢查作業人員的工作狀態，工作狀態如果存在問題，禁止其高空作業。起吊臺車需要在兩側設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構的安裝。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設備的施工。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施工方法進行了功效對比，結果表明：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 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機電設備的施工。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安裝在橋機使用上發生沖突的問題。蘇布雷水電站廠房鋼屋架的順利安裝，為電站提前發電創造了有利條件，所取得的經驗值得推廣應用于水電領域或其他行業利用臺車進行高空鋼屋架或其他設備的安裝。