白鶴灘水電站重型鋼結(jié)構(gòu)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(jī)械總廠 甘肅永靖 731600

1 項(xiàng)目概況

白鶴灘水電站轉(zhuǎn)輪加工廠是為進(jìn)行水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的現(xiàn)場加工而設(shè)立的配套工程，同時(shí)可用于發(fā)電機(jī)下機(jī)架中心體的現(xiàn)場加工。工程位于白鶴灘水電站工區(qū)內(nèi)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(zhuǎn)輪加工廠、1幢機(jī)電設(shè)備大件庫及其配套設(shè)置，總建筑面積約12134.5㎡。

工程范圍內(nèi)的1#轉(zhuǎn)輪加工廠和2#轉(zhuǎn)輪加工廠為兩個(gè)獨(dú)立的鋼結(jié)構(gòu)廠房，均為單層重鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)主要由鋼立柱、屋架梁、抗風(fēng)柱、吊車梁、制動(dòng)桁架、支撐、拉條及檁條等構(gòu)件組成，總工程量約3005t。

廠房設(shè)計(jì)屋面活荷載：0.5kN/㎡，屋面恒荷載：0.25kN/㎡，基本雪壓：0.3kN/㎡，基本風(fēng)壓：0.55kN/㎡。主體結(jié)構(gòu)（柱、梁，包括抗風(fēng)柱）采用Q345B材質(zhì)，吊車梁及車檔采用Q345C材質(zhì)。廠房內(nèi)配置500t橋式起重機(jī)兩臺(tái)。

2 安裝工藝措施

2.1 鋼立柱安裝

2.1.1 安裝方案準(zhǔn)備

安裝方案包括起重機(jī)械選擇、吊裝方法、勞力組織、鋼構(gòu)件現(xiàn)場堆放，以及安全措施和作業(yè)前技術(shù)交底等內(nèi)容[1]。

2.1.2 安裝操作工藝

（1）在鋼立柱的頂部設(shè)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(zhǔn)測量，在靠近柱底板的位置用劃針劃出基準(zhǔn)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(jìn)行鋼立柱吊裝就位。（4）吊裝前的準(zhǔn)備工作就緒后，首先進(jìn)行試吊，吊起離開地面200mm-300mm時(shí)應(yīng)停止起吊，檢查索具牢固和吊車的穩(wěn)定性，確認(rèn)無誤后，移動(dòng)扒桿將柱子吊至基礎(chǔ)上方，指揮吊車將鋼立柱豎立。在鋼立柱底部設(shè)置兩根拉繩，用人力輔助牽引防止自由旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)。（5）當(dāng)柱底板距離杯口底部約300mm-400mm時(shí)緩慢落鉤就位。同時(shí)將鋼柱定位線與基礎(chǔ)軸線對(duì)齊，用千斤頂和倒鏈初步調(diào)整。（6）用經(jīng)緯儀測量配合千斤頂精細(xì)調(diào)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(shí)加固，待其它鋼構(gòu)件全部安裝檢查無誤后，在杯口基礎(chǔ)內(nèi)澆灌高流態(tài)自密實(shí)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(chǔ)鋼柱安裝工藝

該工程重鋼結(jié)構(gòu)廠房采用了杯口基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，見下圖所示：

先在鋼立柱下端頭的腹板和翼緣板上劃出標(biāo)高測量控制線，然后將鋼立柱吊入基礎(chǔ)杯坑，立柱高程利用安裝于立柱根部的臨時(shí)牛腿和千斤頂進(jìn)行高程的調(diào)節(jié)。單根鋼立柱設(shè)置4個(gè)臨時(shí)牛腿，用千斤頂進(jìn)行調(diào)節(jié)，用水準(zhǔn)儀測量保證立柱高程滿足設(shè)計(jì)要求。水平方向利用千斤頂進(jìn)行調(diào)整，在杯口邊緣與立柱的間隙中塞入楔鐵進(jìn)行固定，可保證橫向、縱向水平距離滿足設(shè)計(jì)要求。垂直度利用拴在柱頂?shù)睦|風(fēng)繩和花籃螺栓（或倒鏈）進(jìn)行初調(diào)，再用千斤頂進(jìn)行細(xì)調(diào)，待各項(xiàng)數(shù)據(jù)調(diào)整完畢經(jīng)驗(yàn)收合格后通過楔鐵和纜風(fēng)繩進(jìn)行固定。單根鋼柱吊裝完成，進(jìn)行水平標(biāo)高和垂直度的復(fù)測，如有偏差可以通過楔鐵、攬風(fēng)繩，并配合千斤頂進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整完畢后經(jīng)驗(yàn)收合格對(duì)杯口進(jìn)行二次混凝土澆筑密實(shí)，保證鋼柱的重量及推力傳遞到基礎(chǔ)。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上，鋼柱已基本固定方可拆除攬風(fēng)繩[2]。鋼立柱的垂直度通過系在纜風(fēng)繩上的倒鏈進(jìn)行初步調(diào)節(jié)，然后再用支撐千斤頂進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。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(zhǔn)備

（1）鋼柱吊裝完成，經(jīng)校正固定于基礎(chǔ)上并辦理預(yù)檢手續(xù)。（2）在鋼柱牛腿上及柱側(cè)面標(biāo)記吊車梁、制動(dòng)桁架中心軸線、安裝位置線及標(biāo)高線；在鋼吊車梁及制動(dòng)桁架兩端標(biāo)記中軸線。（3）對(duì)起重設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)、維修、試運(yùn)轉(zhuǎn)、試吊，使保持完好狀態(tài)；備齊吊裝用的工具、連接料及電氣焊設(shè)備。（4）搭設(shè)好供施工人員高空作業(yè)上下的梯子、扶手、操作平臺(tái)、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(biāo)出吊車梁安裝的中心位置。（2）吊車梁綁扎采用兩點(diǎn)對(duì)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(shí)碰撞鋼柱。（3）吊車梁起吊后，旋轉(zhuǎn)汽車吊的臂桿使吊車梁中心線與牛腿的定位軸線對(duì)準(zhǔn)，并將與柱子連接的螺栓預(yù)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(jìn)一次總體校正，校正包括：標(biāo)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(jìn)行復(fù)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(yè)條件

（1）按構(gòu)件明細(xì)表，核對(duì)進(jìn)場構(gòu)件的數(shù)量，查驗(yàn)有關(guān)技術(shù)資料[3]。（2）檢查構(gòu)件在裝卸、運(yùn)輸及堆放中有無損壞或變形。損壞和變形的構(gòu)件應(yīng)予以矯正或重新加工。被碰損的防銹涂料應(yīng)補(bǔ)涂，并再次檢查辦理驗(yàn)收手續(xù)。（3）對(duì)構(gòu)件的外形幾何尺寸、制孔、組裝、焊接、摩擦面等進(jìn)行檢查，并作記錄。（4）構(gòu)件應(yīng)盡量按安裝順序成套供應(yīng)，現(xiàn)場堆放場地應(yīng)能滿足現(xiàn)場拼裝及按順序安裝的需要。屋架分片出廠，在現(xiàn)場組拼時(shí)應(yīng)準(zhǔn)備拼裝工作臺(tái)。（5）構(gòu)件分類堆放，剛度較大的構(gòu)件可以鋪墊木水平堆放。多層疊放時(shí)，墊木應(yīng)在一條垂線上。屋架宜立放，靠近立柱以減少二次倒運(yùn)。

2.3.2 屋架梁組拼

屋架梁分節(jié)運(yùn)至現(xiàn)場組拼時(shí)，拼裝平臺(tái)應(yīng)平整。組拼時(shí)應(yīng)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(shí)，要保證有足夠的剛度。

3 屋架梁安裝

（1）屋架起吊時(shí)離地約200mm時(shí)暫停，檢查無誤后再繼續(xù)起吊。（2）安裝第一榀屋架時(shí)，在松開吊鉤前需初步校正；對(duì)準(zhǔn)屋架支座中心線或定位軸線就位，調(diào)整屋架垂直度，并檢查屋架側(cè)向彎曲，將屋架臨時(shí)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(tái)汽車吊安裝部分檁條，務(wù)必使第一榀屋架與第二榀屋架形成一個(gè)具有空間剛度和穩(wěn)定的整體。（4）從第三榀屋架開始，在屋脊點(diǎn)及中點(diǎn)裝上檀條即可將屋架固定，同時(shí)將屋架校正完成。

2.4 高強(qiáng)度螺栓的施工

2.4.1 高強(qiáng)度螺栓的選用

按設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)格采購專業(yè)廠家產(chǎn)品，進(jìn)廠后進(jìn)行分組送檢。10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓進(jìn)廠后逐個(gè)用放大鏡進(jìn)行表面裂紋檢查，確保螺栓質(zhì)量。

2.4.2 高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力

（1）高強(qiáng)螺栓預(yù)拉力值按下表采用：

高強(qiáng)度螺栓施工預(yù)拉力（單位：kN）

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

（2）在高強(qiáng)度螺栓連接中，摩擦因數(shù)的大小對(duì)承載力的影響很大。因此，根據(jù)工程施工的具體條件，盡量采用能得到較大摩擦因數(shù)的接觸面處理方法。該項(xiàng)目采用噴砂除銹后涂裝防銹防滑涂料，摩擦系數(shù)大于0.45。（3）抗滑移系數(shù)檢驗(yàn)。廠內(nèi)連接板制作時(shí)委托專業(yè)機(jī)構(gòu)做抗滑移系數(shù)試驗(yàn)，以檢查驗(yàn)證摩擦面的抗滑移系數(shù)是否滿足要求。以鋼結(jié)構(gòu)制作檢驗(yàn)批為單位，每一批檢驗(yàn)三組。試件需與構(gòu)件同一批制作，采用相同的材質(zhì)和處理工藝，使用同一級(jí)別性能的高強(qiáng)螺栓連接副。

2.4.3 高強(qiáng)螺栓連接

⑴高強(qiáng)螺栓按性能等級(jí)不同有明顯的標(biāo)志，防止混淆使用。⑵高強(qiáng)螺栓的領(lǐng)用、發(fā)放按當(dāng)天施工需用數(shù)量，不得隨意多領(lǐng)。施工結(jié)束后剩余的螺栓按批號(hào)妥善保管，不得混放，不得沾染污物和損傷螺紋。⑶高強(qiáng)螺栓連接部位需避免雨淋，工地安裝施工遇到下雨時(shí)須停止施工，待連接部位干燥后再進(jìn)行螺栓連接擰緊施工。⑷高強(qiáng)螺栓連接板接觸面應(yīng)平整，當(dāng)接觸面有間隙時(shí)，小于1.0mm時(shí)可不予處理；間隙在1.0-3.0mm范圍內(nèi)時(shí)，將厚板一側(cè)打磨1:10緩坡，使間隙小于1.0mm；間隙大于3.0mm時(shí)采取加墊板的方式，墊板材質(zhì)和摩擦面的處理要求與構(gòu)件摩擦面相同。⑸高強(qiáng)螺栓安裝時(shí)，先穿入臨時(shí)螺栓和沖釘，臨時(shí)螺栓數(shù)量不少于節(jié)點(diǎn)螺栓總數(shù)的1/3，沖釘數(shù)量不超過臨時(shí)螺栓的30%。不得用安裝用的高強(qiáng)螺栓用作臨時(shí)螺栓。⑹組裝時(shí)，螺母帶圓臺(tái)的一側(cè)應(yīng)朝向墊圈有倒角的一側(cè)，螺栓頭下墊圈有倒角的一側(cè)應(yīng)朝向螺栓頭。⑺高強(qiáng)螺栓不得強(qiáng)行穿入，當(dāng)不能自由穿入時(shí)可用鉸刀進(jìn)行修整，嚴(yán)禁氣割修孔。⑻高強(qiáng)螺栓在初擰、復(fù)擰和終擰時(shí)，應(yīng)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(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，工地對(duì)其精度每天至少標(biāo)定一次，使扭矩值保持正確。⑽先用普通扳手將螺栓逐個(gè)擰緊，然后再用扭矩扳手?jǐn)Q緊至規(guī)定的扭矩值，使用扳手時(shí)加力應(yīng)緩慢。⑾螺栓擰緊后都要作出標(biāo)志，以防漏擰。⑿用小錘敲擊螺母一側(cè)，同時(shí)用手指按住相對(duì)的一側(cè)，憑振動(dòng)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(qiáng)度螺栓，應(yīng)在螺母與螺桿的相對(duì)位置作好標(biāo)志，把螺母回轉(zhuǎn)50°-60°，然后再擰到需要的扭矩，此時(shí)，若螺母回到原來的位置或正負(fù)偏差不大于10°即為合格。擰緊驗(yàn)收后的螺栓用紅色油漆做標(biāo)記。

3 結(jié)語

重型鋼結(jié)構(gòu)廠房杯口型基礎(chǔ)鋼立柱的安裝就位采用千斤頂進(jìn)行調(diào)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(jié)構(gòu)廠房建設(shè)提供了可借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)。

通過鋼立柱安裝方法的探索和實(shí)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(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高允許偏差為5mm，實(shí)際安裝比較容易控制在3mm以內(nèi)，一次安裝質(zhì)量驗(yàn)收合格率100%。