柔性直流換流站閥廳132m超長屋面整板施工技術研究

張 凱，汪旭旭，梅毅林

1.國網甘肅送變電工程有限公司，甘肅 蘭州 730000

2.國家電網有限公司直流建設分公司，北京 100032

某柔性直流換流站工程單元一和單元二兩個重要閥廳單體采用相鄰相接設計，單個閥廳軸線跨距有65m，兩個閥廳通過屋脊對稱，形成一個132m的整體拱形屋面結構。以往35m以上大跨度閥廳屋面的彩鋼板因超長易受場地及地面運輸等諸多條件限制，通常采用分段搭接施工的方法，但可能帶來滲水、漏水問題[1-3]。為解決上述問題，研究一種可以在施工現場覆蓋兩個閥廳屋面的整板加工和安裝的施工技術，把屋面防水等級提升至新的高度，確保閥廳室內重要電氣設備的安全運行至關重要。

1 國內外研究現狀

1.1 國外相關研究

國外較少有文獻報道針對柔性直流換流站閥廳屋面彩鋼板施工及其單塊彩鋼板施工長度和跨度等內容。在筆者所查國外文獻中，Larder等[4]認為位于加利福尼亞州阿德蘭托的Intermountain電力工程換流站的抗震設計要求是有史以來最嚴格的規定之一，其主要介紹了晶閘管閥和大套管這兩種元件的抗震設計，創新的抗震設計包括從閥廳的頂部懸掛晶閘管閥門和安裝萬向支架將套管連接到結構支架上。

1.2 國內相關研究

特高壓換流站工程在我國較多，也有較多關于屋面彩鋼板施工技術研究的報道。唐聯華[5]研究了彩鋼板圍護結構的防風沙質量控制措施。馬軍亮等[6]介紹了格爾木換流站閥廳高原施工技術。葉明[7]介紹了直流特高壓工程閥廳壓型鋼板工藝流程及難點，提出了壓型鋼板安裝控制要點，研究了質量通病及預防措施，最后提出了壓型鋼板安裝的安全及風險管控措施。袁旭東[8]提到“彩鋼板屋面單板長達110m”，其以大跨度正反弧彩鋼板屋面施工為研究對象，對彩鋼板材料、加工制作、運輸及安裝施工等進行了分析與研究。王宏等[9]提到“屋面板長度達93m”，對超長屋面瓦安裝工藝及安裝方法、特殊專用工機具進行研究，實現了“高空制作、垂直運輸、水平運輸、安裝一體化”的施工技術。但上述文獻中所提到的屋面板長度均小于文章案例工程采用的132m超長彩鋼板，且都不是直流換流站閥廳屋面。

2 技術原理

2.1 彩鋼板特性

該閥廳采用的彩鋼板為0.65mm厚鍍鋁鋅鋼板，YX74-468型，單塊長度為132m，采用468型專用壓瓦機壓制成瓦，經過地面試驗，可以一次整張壓制132m超長屋面整板，且成型后無損傷，屋面瓦規格、波峰間距和高度均符合設計圖紙要求。相關參數如圖1所示。

圖1 相關參數圖

2.2 整板壓制平臺確定

為確保在132m超長彩鋼板壓制過程中，避免傳輸、張拉過程產生刮傷造成成品破壞等質量問題，經過現場實地研究發現，閥廳緊鄰主控樓屋頂，且與閥廳屋面高度差僅為3m，最終確定在主控樓屋頂的主砼柱及砼框梁上布置2套規格為2m×2.5m×3m的固定支架，其中靠近閥廳一端兩條鋼柱，中間通過“H”形鋼橫梁與閥廳一側鋼架臨時焊接固定。固定支架利用吊車直接將468型壓瓦機（約7t）吊裝至支撐架上予以固定，以滿足在屋頂進行屋面板的整張壓制加工條件。

2.3 閥廳屋面132m超長整板施工技術

（1）整板加工技術。①在進行屋面板壓瓦時，配壓瓦技師1名負責開機，副壓瓦師1名負責監制，瓦機出瓦口端頭配1～2名工作人員負責扶瓦和向前牽引出瓦，如圖2所示。②因屋面板采用整板壓制，單元一、單元二閥廳兩個屋面總長度為132m，故瓦機計算機控制臺自動控制現場每塊屋面板出瓦長度，應控制在132m。③每塊屋面板壓制完成后，壓瓦機自動按照整板尺寸完成切斷工作。④每壓制一整張屋面板后，由屋面專職抬瓦工人，共計16人，向兩邊移開，分配移瓦人員為單元一閥廳和單元二閥廳各8人，站位距離為8m/人。⑤每壓10張瓦移開位置后，接著開動壓瓦機出下一張瓦，以此類推。生產時先在計算機中輸入需出板的長度（一般在規定尺寸的基礎上留出10cm裕度），然后開動機器，確保出板的速度緩慢、平穩。當彩鋼板長度達到設計的板長時，停止壓板機會自動切割。

圖2 瓦機整板加工效果圖

（2）整板安裝技術。①在屋面整板安裝之前需按圖紙完成屋面820型底板、隔汽膜、次檁條、上下雙層保溫棉、防水透氣膜安裝。②屋面板固定瓦支座安裝：瓦支座按瓦波峰間距要求每隔468mm設置1個，并用螺釘固定，每個瓦支座打2顆自攻螺釘。每2列瓦支座固定完成后，使用卡尺檢查支座間距，確保符合間距要求。③屋面正式鋪板：鋪設第一張屋面整板時最為關鍵，采用激光準直儀張拉1條鋼絲繩，作為屋面板安裝參考線，參照安裝參考線鋪設。④屋面板360°咬合：468型屋面板可采用直立鎖邊系統，在每塊屋面板正式鎖邊咬合前，先檢查屋面板下方每個瓦支座暗扣是否完全扣入瓦波峰口內（檢驗方法為人工用腳沿每個瓦支座下踩，無踩空狀態即為合格）。在每塊板與板波峰搭接扣合處檢查合格后，再用468型專用鎖邊機對每塊瓦波峰扣合處進行360°咬邊，確保鎖邊嚴密。⑤彩鋼板的保護與搭接縫的處理：彩鋼板在加工過程中覆蓋保護膜，在瓦鋪設完成后，將保護膜撕掉，確保安裝后板面油漆的完好；彩鋼板天溝檐口端頭的波峰位置均采用成品泡沫堵頭封堵，可防進風和雨水返入。⑥彩板端部檐口抗風處理：在屋面板與天溝托架搭接處每塊瓦波谷位置用100mm抗風螺釘固定，可有效增加屋面板的抗風性能。

3 技術實踐應用

3.1 技術應用對比

柔性直流閥廳132m超長屋面整板施工技術研究未有電力行業應用的先例。經過此次研究成果應用之后發現，132m超長整板加工精度準確，安裝后發揮的整體密封和防水效果更加優異，取得了很好的實踐效果，為今后其他直流換流站工程及柔性直流工程提供了很好的技術支撐和參考，其應用前景廣闊。

3.2 社會及經濟效益

（1）整板壓制加工方面。以往對于35m以上大跨度屋面板的壓制，大多在地面分段加工，再用2臺以上吊機相互配合，分塊分層吊裝至屋面進行鋪裝。運用此安裝方法時，起吊過程中吊機統一協調難度大，不僅顯著增加了成品破壞發生率和安全風險，還產生了高昂的吊機租賃及人工費用。利用瓦機在屋頂進行超長整板加工，一次性出板整板安裝，與分段搭接板相比，既節省材料，又提高了加工出板的工作效率，同時能節約巨額的人工和機械措施費用，更加符合節能減排，建設資源節約型、環境友好型工程的宗旨。分段安裝與整板安裝效益對比如表1所示。

表1 132m板分段安裝與整板安裝效益對比 單位：萬元

（2）整板鋪設安裝方面。以往對于大跨度屋面板的安裝，因彩鋼板超長易受場地及地面運輸等諸多條件限制，通常采用分段搭接施工安裝的方法。這種施工方法需要在搭接處打釘穿透屋面板固定，分段處以及螺釘固定處日久易產生銹蝕，容易產生滲水、漏水等問題，嚴重影響閥廳內換流閥等重要運行設備的安全，一旦發生漏水導致閉鎖停運，其嚴重經濟損失不可估量。將兩個閥廳屋面用1張132m整板進行覆蓋鋪裝，則能全面提升大跨度屋面防水等級，增強整個閥廳屋面結構的密封性和防水性能，給閥廳室內重要電氣設備的安全運行提供有力保障，能更好地服務經濟與社會發展，具有良好的社會經濟效益。

4 結論

（1）文章研究首次利用屋面板型及彩鋼板物理性能特點，并結合柔性直流換流站閥廳鄰近建筑物構造，創造性地將瓦機直接放在相鄰建筑物屋頂作為壓制平臺，為后續柔性直流換流站閥廳超長整板加工及安裝施工提供了關鍵的技術支持。

（2）文章研究首次加工132m超長屋面整板，并首次將132m長整板一次順利鋪裝完成，無任何損傷，安裝效率高，極大地提升了屋面板系統的整體密封性和防水性能，避免了分段屋面板搭接密封壽命不長的缺點，確保了外觀的整體一致和美化效果。

（3）超大跨度閥廳屋面的超長整板施工技術與以往的分段搭接板技術相比，有效縮短了施工周期，進一步優化了施工工藝，延長了屋面板整體使用壽命和性能，其整體抗風和防雨效果有明顯的優勢，為以后柔性直流換流站工程閥廳建設提供了寶貴的施工經驗。