向家壩水電站升船機(jī)大跨度球形網(wǎng)架屋頂高空安裝關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)施成果報告

徐傳波

一、項(xiàng)目概況

向家壩升船機(jī)頂部機(jī)房位于塔柱高程393.000m以上，機(jī)房外輪廓尺寸138.31m×47.00m，采用鋼筋混凝土框架柱、剪力墻結(jié)構(gòu)，屋面采用正方四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。升船機(jī)屋頂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用螺栓球節(jié)點(diǎn)正放四角錐網(wǎng)架，支承形式為多柱點(diǎn)支承，網(wǎng)架凈跨43m。網(wǎng)架由4段組成，各段網(wǎng)架之間分縫與機(jī)房結(jié)構(gòu)縫對應(yīng)。網(wǎng)架采用兩對邊支承，支座位于左右墻體的支座平臺上，平臺頂面高程417.5m。向家壩升船機(jī)頂部機(jī)房屋頂網(wǎng)架具有跨度大、無法布置大型吊裝設(shè)備整體吊裝、與頂部機(jī)房內(nèi)其他專業(yè)垂直交叉作業(yè)頻繁等特點(diǎn)。

二、立項(xiàng)背景

向家壩升船機(jī)屋頂網(wǎng)架位于升船機(jī)頂部機(jī)房高程417.5m屋頂網(wǎng)架梁以上，網(wǎng)架由4段組成，各段網(wǎng)架之間分縫與機(jī)房結(jié)構(gòu)縫對應(yīng)，網(wǎng)架凈跨43m。升船機(jī)周圍已布置建塔的起吊重量為10T，屋頂網(wǎng)架每個單元重量約20T，已有建塔不能滿足屋頂網(wǎng)架分單元整體吊裝的要求。升船機(jī)頂部機(jī)房周圍也沒有施工平臺可以布置大型起吊設(shè)備用于屋頂網(wǎng)架分單元整體吊裝。采取已布置建塔直接高空散拼，因網(wǎng)架凈跨度太大，不能滿足網(wǎng)架安裝預(yù)起拱要求。屋頂網(wǎng)架拼裝與頂部機(jī)房內(nèi)功能性房間施工形成垂直交叉作業(yè)，施工安全風(fēng)險極大。屋頂網(wǎng)架開挖安裝后，頂部機(jī)房永久橋機(jī)為功能性房間和齒條、螺母柱等施工的唯一設(shè)備，若全部利用橋機(jī)大梁搭設(shè)四管柱臨時支撐拼裝屋頂網(wǎng)架，則功能性房間施工和齒條、螺母柱設(shè)備吊裝等無施工設(shè)備。屋頂網(wǎng)架拼裝完成后，需進(jìn)行網(wǎng)架桿件防火涂裝，防火涂裝無操作平臺，若從高程393m平臺搭設(shè)鋼管排架，工程量極大且影響其他專業(yè)施工。為解決以上問題，向家壩升船機(jī)屋頂網(wǎng)架主要利用橋機(jī)軌道安裝自行式鋼平臺配合16T汽車吊和已有建塔進(jìn)行屋頂網(wǎng)架高空散拼施工。最后三跨網(wǎng)架因橋機(jī)占壓軌道，自行式鋼平臺無法行走至最下游，此時在橋機(jī)大梁頂部搭設(shè)四管柱作為臨時支撐，完成最后三跨屋頂網(wǎng)架拼裝。在永久橋機(jī)小車頂部搭設(shè)鋼平臺，可隨橋機(jī)移動，覆蓋整個屋頂網(wǎng)架防火涂裝工作面，滿足防火涂裝施工。通過現(xiàn)場的合理施工組織，該屋頂網(wǎng)架于2016年8月中旬順利拼裝完成，不僅滿足工期目標(biāo)和保證了施工安全和質(zhì)量，還降低了施工成本，實(shí)施效果良好。

三、主要技術(shù)難點(diǎn)

（1）國內(nèi)外鋼桁架屋頂網(wǎng)架拼裝，常規(guī)做法是地面拼裝完成后，采用吊裝設(shè)備整體吊裝固定。向家壩升船機(jī)頂部機(jī)房屋頂網(wǎng)架無法布置大型吊裝設(shè)備整體吊裝，只能采用16T汽車吊在高程393m平臺拼裝成三角錐后，利用建塔吊至自行式鋼平臺頂部進(jìn)行高空散拼，網(wǎng)架跨度大，施工安全風(fēng)險大，設(shè)置網(wǎng)架拼裝的臨時支撐和操作平臺難度大、要求高。

（2）屋頂網(wǎng)架拼裝與頂部機(jī)房功能性房間施工、齒條、螺母柱設(shè)備吊裝等同時施工，存在垂直交叉作業(yè)風(fēng)險，相互干擾大，安全風(fēng)險更大。

（3）最下游三跨網(wǎng)架拼裝前，需將16T汽車吊吊出高程393m平臺。因頂部機(jī)房永久橋機(jī)占壓軌道，自行式鋼平臺不能行走至最下游，最下游三跨網(wǎng)架不能繼續(xù)使用自行式鋼平臺進(jìn)行網(wǎng)架拼裝，只能完全采用建塔進(jìn)行高空散拼，拼裝難度更大，只能利用橋機(jī)大梁搭設(shè)四管柱作為網(wǎng)架拼裝的臨時支撐安全風(fēng)險極高。

（4）屋頂網(wǎng)架拼裝完成后需進(jìn)行防腐涂裝，若從高程393m平臺搭設(shè)施工排架，工程量極大，而且影響其他專業(yè)和裝修工程等施工，網(wǎng)架防腐涂裝施工平臺布置難度大。

四、研究內(nèi)容

針對上述技術(shù)難題，依托向家壩水電站升船機(jī)頂部機(jī)房屋頂網(wǎng)架施工開展了專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)研究，主要研究內(nèi)容有以下三點(diǎn)：①研制的自行式高空作業(yè)平臺;②永久橋機(jī)大梁搭設(shè)四管柱支撐架體配合塔機(jī)拼裝技術(shù)研究;③橋機(jī)小車搭設(shè)小型專用平臺研究。

（1）頂部機(jī)房上閘首段高程393m至410.5m搭設(shè)鋼管排架操作平臺用于拼裝自行式鋼平臺，鋼管操作平臺中間根據(jù)自行式鋼平臺安裝需要增加四管柱，四管柱頂部鋪設(shè)型鋼主、次梁作為自行式鋼平臺安裝時的臨時承重支撐。自行式鋼平臺拼裝完成后，利用機(jī)房橋高程410.5m機(jī)軌道安裝行走端梁，自行式鋼平臺與行走端梁連接達(dá)到自行走和支撐目的。自行式鋼平臺頂部鋪設(shè)鋼板網(wǎng)和橡膠皮形成密封操作平臺，保證屋頂網(wǎng)架拼裝安全。

（2）在▽393m平臺布置一臺16T汽車吊，將屋頂網(wǎng)架桿件和螺栓球拼裝成三角錐，利用建塔將三角錐吊至自行式鋼平臺頂部從上游往下游逐跨拼裝。自行式鋼平臺球形支點(diǎn)頂部安裝型鋼，型鋼頂部布置千斤頂作為網(wǎng)架拼裝的臨時支撐和預(yù)起拱微調(diào)設(shè)備。單跨網(wǎng)架拼裝完成后，自身滿足支撐條件，此時松開自行式鋼平臺頂部的千斤頂，自行式鋼平臺行走至下一跨繼續(xù)按照同樣方法拼裝網(wǎng)架，以此類推完成大面積網(wǎng)架拼裝。

（3）最下游三跨屋頂網(wǎng)架拼裝時，將16T汽車吊吊至高程296m平臺拼裝三角錐。此時頂部機(jī)房永久橋機(jī)行走至最下游不動。根據(jù)網(wǎng)架球形節(jié)點(diǎn)跨距，在永久橋機(jī)大梁頂部搭設(shè)四管柱臨時支撐，四管柱頂部布置千斤頂微調(diào)網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)，滿足網(wǎng)架預(yù)起拱要求。橋機(jī)大梁間采用型鋼搭設(shè)封閉防護(hù)平臺。采用筒體下游布置的建塔將高程296m平臺的三角錐吊至網(wǎng)架安裝部位，完成最后三跨屋頂網(wǎng)架高空散拼。

（4）網(wǎng)架施工完成后，頂部機(jī)房功能性房間和齒條、螺母柱等已經(jīng)施工完成，此時在頂部機(jī)房永久橋機(jī)小車頂部搭設(shè)鋼平臺用于網(wǎng)架防腐涂裝施工和尾工處理。鋼平臺可以隨橋機(jī)大梁進(jìn)行上、下游方向移動，鋼平臺還可以隨橋機(jī)小車進(jìn)行左、右岸方向移動，從而滿足整個屋頂網(wǎng)架桿件防腐涂裝施工和尾工處理。

五、主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）研制的自行式高空作業(yè)平臺，具備自行走、高空承載、網(wǎng)架預(yù)起拱、精確調(diào)整就位、安全封閉隔離等多項(xiàng)功能，與塔機(jī)配合作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了大跨度球形網(wǎng)架高空單元式組拼、對接、調(diào)整、就位、空中連廊安裝，解決了無法布置大型起重設(shè)備整體吊裝升船機(jī)房屋頂網(wǎng)架的難題，降低了網(wǎng)架安裝與機(jī)房功能性房間施工垂直交叉作業(yè)的安全風(fēng)險。

（2）在永久橋機(jī)大梁搭設(shè)四管柱支撐架體，配合已有塔機(jī)完成最下游三跨網(wǎng)架拼裝。

（3）在橋機(jī)小車搭設(shè)小型專用平臺，平臺可以隨橋機(jī)大梁上、下游方向移動，還可以隨橋機(jī)小車左、右岸方向移動，從而滿足整個屋頂網(wǎng)架桿件防腐涂裝施工和尾工處理，保證了施工安全，減少了支撐系統(tǒng)搭設(shè)工程量，加快了施工進(jìn)度。

六、實(shí)施及應(yīng)用效益情況

向家壩升船機(jī)屋頂網(wǎng)架高空散拼技術(shù)在向家壩升船機(jī)屋頂網(wǎng)架施工中得到了很好的應(yīng)用，于2015年11月開始施工，2016年8月順利拼裝完成。滿足了屋頂網(wǎng)架安裝和頂部機(jī)房功能性房間垂直交叉作業(yè)要求，且無一起安全和質(zhì)量事故。保證了施工安全和質(zhì)量，節(jié)約了開支，節(jié)約工期約2個月，為船廂控制設(shè)備進(jìn)場和安裝提供了良好環(huán)境。