某水電站發電廠房鋼屋架高效安裝技術

蔡汝明

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 南平 353000）

1 工程概況

某水電站發電廠房鋼屋架的平面尺寸：長×寬為21.5 m×25.74 m。25.74 m為鋼屋架上、下游支座中心跨距。鋼屋架支承橫梁為混凝土排架梁。

鋼屋架及其配套水平支撐、豎向支撐和檁條系統作為屋面支撐系統，并設有吊頂，吊頂采用輕鋼龍骨鋁板。屋蓋結構形式為輕型鋼結構，屋面采用雙層金屬夾芯屋面，屋面上層采用1.0厚鍍鋁鋅彩鋼板，下層采用0.6厚鍍鋁鋅彩鋼板，中間層為100 mm厚巖棉隔熱層。鋼屋架安裝包括單個鋼桁架的組對，兩個鋼桁架、豎向支撐、水平支撐、檁條組裝成一個吊裝單元，桁架單元組吊裝，剩余支撐構件的安裝，屋頂吊頂的安裝等。桁架安裝方向見圖1。桁架結構重量見表1。

表1 桁架結構重量表

圖1 支座布置和安裝方向示意圖

2 工程特點與關鍵

本工程為輕型屋面梯形鋼屋架結構，安裝吊裝長度長，最長26.0 m。安裝吊裝體積大，最大26 m×10.6 m×3.3 m。吊裝就位時裝配間隙小，下落時容易卡阻。桁架上弦桿采用220 mm×220 mm×10 mm方鋼，下弦采用150 mm×150 mm×8 mm方鋼，腹桿采用各種規格不等的方鋼。本工程鋼屋架安裝工期緊、高空安裝作業多。組拼好的吊裝單元較重，最重的桁架結構重18.817 t。鋼屋架安裝進度、安裝質量的控制、安全施工是保證履約的關鍵。合理的安裝程序、先進的安裝方法、安裝過程的測量是安裝的關鍵。

針對以上工程的特點，本工程主桁架擬采用將2榀桁架、豎向支撐、屋面檁條、組合螺栓等部件在尾水的拼裝平臺上拼裝成一個具有空間剛度的穩定整體。桁架地面部件組拼采用55 t汽車吊作為起重設備。桁架單元組整體吊裝由布置在廠房上游側的K80/115型行走式塔吊來完成。K80/115型行走式塔吊的行走范圍為PHL0+051.490~PHL0-040.000，左、右岸方向91.49 m。塔吊中心距離尾水拼裝平臺垂直中心距47 m，允許吊重19.46 t，地面組拼好最重的桁架結構重18.817 t，可以滿足吊裝要求。K80/115塔吊的載荷特性見圖2。鋼屋架布置見圖3。

圖2 K80/115塔機載荷特性表

圖3 鋼屋架布置示意圖

3 鋼屋架安裝

3.1 鋼屋架安裝流程

安裝準備→拼裝平臺搭設→鋼桁架地面組拼→鋼屋架吊裝→剩余構件吊裝、連接與固定→除銹、刷涂料→鋼屋架驗收。

3.2 安裝準備

（1）落實現場“三通”、“一平”施工條件。

（2）根據現場具體情況和施工平面布置圖，落實進場材料及構配件堆場，堆場場地要平整、運輸通道便捷無阻礙。

（3）按施工方案搭設鋼屋架拼裝平臺。

（4）材料堆放位置，材料分檢以及預拼裝，按計劃擺放在各自區域。

（5）對基礎及預埋件軸線、標高、幾何尺寸進行彈線和測量校驗。

（6）檢查吊裝機械及吊具，按照施工組織設計的要求搭設操作平臺。

（7）測量用鋼尺應與鋼結構制造用的鋼尺校對，并取得計量法定單位檢定證明。

3.3 拼裝平臺搭設

拼裝前在尾水平臺制作一個30 m×10 m的鋼結構拼裝平臺。平臺采用20號工字鋼，工字鋼坐落于地面，平臺中部按設計要求設置好起拱高度。

3.4 鋼桁架地面組拼

（1）鋼屋架的單榀桁架結構由三部分組成，三部分結構見圖4、圖5、圖6，在廠房尾水平臺進行單榀屋架的組裝。

圖4 桁架（上游側）

圖5 桁架（中間）

圖6 桁架（下游側）

（2）在尾水拼裝平臺左岸停55 t汽車吊，吊臂回轉半徑18 m，臂長23.2 m，允許吊重5.4 t，單榀桁架重量4.9 t，可以滿足吊裝要求。55 t汽車吊額定起重量見表2。

表2 額定起重量表 單位：kg

（3）依據設計圖找出A、B柱段的2榀屋頂桁架、豎向支撐、水平支撐、屋面檁條、組合螺栓等部件。

（4）單榀桁架結構的三部分通過高強螺栓緊固拼裝成一個完整的單榀桁架結構，見圖7。

圖7 單榀桁架

（5）利用汽車吊把A桁架的上游側、中間部分、下游側部件吊至組裝平臺上進行組裝。

（6）調整A桁架部件位置，使桁架間的組合法蘭面對齊，穿帶并把合M 24螺栓，螺栓預拉力達到225 kN。 螺栓預拉力設計值見表3。

表3 螺栓預拉力設計值P 單位：kN

（7）利用汽車吊豎立起組合完畢的桁架，吊至平臺一側。在松開吊鉤前初步校正調整桁架的垂直度不得超過10 mm，并檢查屋架側向彎曲度不得超過10 mm，檢查方式用垂球與鋼尺檢查。檢查合格后將屋架臨時固定。

（8）將A柱與B柱間的豎向支撐、水平支撐構件裝配至A柱桁架上。

（9）按上述步驟組裝B柱桁架，檢查合格后吊至平臺另一側與A柱豎向支撐、水平支撐進行組裝。組裝完畢后方可進行屋面檁條的組裝，形成一個具有空間剛度的穩定整體。組拼好的兩榀桁架結構見圖8。

圖8 組拼好的兩榀桁架結構

3.5 鋼屋架的吊裝

（1）依據設計圖紙裝配屋頂地腳螺栓上螺母、平墊。調整地腳螺栓上螺母，用水準儀和標尺測量平墊上表面高程，滿足設計安裝高層。其高程誤差范圍不得超過3 mm。

（2）用K80/115塔機吊起拼裝完畢的A-B柱鋼屋架單元。吊裝時，應在鋼屋架吊裝前將兩條等長鋼絲繩綁扎在上弦1/3的節點處，固定牢固。屋架起吊時離地0.5 m時暫停，檢查無誤后再繼續起吊。并在下弦兩端各綁扎一條長繩做纜風繩，由起重人員控制防止屋架在空中隨意擺動。A-B桁架結構吊裝示意見圖9、圖10、圖11。

圖9 A-B桁架結構吊裝步驟1

圖10 A-B桁架結構吊裝步驟2

圖11 A-B桁架結構吊裝步驟3

（3）起吊鋼屋架至屋頂安裝位置時，安排施工人員扶正鋼屋架，對準地腳螺栓孔孔洞。緩慢下落至設計高程，裝配上平墊、擰緊螺母。

（4）按上述步驟吊裝C-D柱鋼屋架，見圖12。

圖12 C-D桁架結構吊裝到位

（5）安裝完畢后進行B-C的豎向支撐構件、檁條裝配，檁條間距不得大于±5 mm，見圖13、圖14。

圖13 B-C的豎向支撐構件、檁條裝配1

圖14 B-C的豎向支撐構件、檁條裝配2

（6）按照A-D柱的安裝方式安裝剩余柱體的鋼屋架。（D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N柱），A-N桁架結構吊裝到位見圖15。

圖15 A-N桁架結構吊裝到位

3.6 屋面及屋頂吊頂安裝

（1）屋面板為復合板，上層板厚1 mm，下層板厚0.6 mm，中間填充保溫材料。

（2）屋面板的固定采用自攻螺栓打孔攻絲固定于檁條上。整個屋面的主要要求防范水的倒流。在屋脊處用內脊瓦和屋脊，中間填充巖棉保溫條進行屋脊面板的接縫處理。如圖16所示。

圖16 屋脊節點圖

（3）屋頂的吊頂安裝分兩階段完成。第一階段在安裝屋面板之前就把屋頂吊桿及吊頂主副龍骨架裝配于檁條上，如圖17所示。第二階段做吊頂的鋁扣板安裝，如圖18所示。

圖17 吊頂龍骨布置圖

圖18 鋁扣板吊頂節點圖

（4）吊頂安裝高度通過調節吊桿上的螺母高低來調整。設計高度為桁架底部距吊頂面板400 mm。

（5）在主廠房橋機小車頂部搭設安全操作平臺，屋頂吊頂安裝時施工人員站在操作平臺上操作。每裝好一塊區域后橋機向前移動一次。

4 質量檢查和控制措施

4.1 檢查驗收

（1）屋架安裝后首先檢查現場連接部位的質量。

（2）屋架安裝質量：主要檢查屋架中心豎向面是否垂直；屋架受壓弦桿對屋架豎向面的側面彎曲，必須保證上述偏差不超過允許偏差，以保證屋架符合設計受力狀態及整體穩定要求[1-3]。

（3）屋架牛腿的標高，經測量做出記錄。

（4）損壞油漆部分進行補漆工作。

（5）運輸、堆放和吊裝造成的構建變形必須矯正。

（6）鋼屋架安裝允許偏差見表4。

表4 鋼屋架安裝允許偏差項目

4.2 質量控制措施

（1）按圖紙中的要求對施工人員進行技術交底，施工過程中嚴格遵守。

（2）熟悉吊裝工藝及時掌握施工進度。

（3）嚴格按規范對原材料進行檢驗，所用零部件出廠前進行全面檢驗。

（4）鋼屋架在組裝過程中應隨時檢查基準軸線位置、標高及垂直度偏差，如發現大于設計及施工規范允許偏差時，必須及時糾正。

（5）高強螺栓應擰緊到位，不允許套筒與連接板接觸面之間有可觀察到的縫隙；桿件的垂直度不允許超過規定值。

（6）鋼屋架安裝后，在拆卸臨時支架時應注意同步，采用分區分階段逐步拆卸，防止應力集中，使鋼屋架產生局部變形。

（7）鋼屋架安裝應注意支座的受力情況，鋼屋架支座的施工應嚴格按照設計要求和產品說明進行。

5 安全防護管理要求

（1）嚴禁超負荷吊裝，嚴格執行起重機械“十不吊”規定。

（2）信號工、塔吊司機、吊車司機等各相關人員必須持證上崗。

（3）塔吊司機、吊車司機與信號工必須語言統一，如有語言差異必須經過培訓，確保各種指令能準確無誤地執行。

（4）桁架構件起吊后應停滯低空一段時間，待構件穩定、拉索充分張拉后再繼續提升、旋轉等其他吊裝動作。

（5）構件高空就位，連接牢靠后方可松鉤。

（6）按照施工方案合理安排吊裝順序，加快吊裝作業，并盡快形成構件自身穩定體系。

（7）構件吊裝時設置吊裝禁區和警戒線，設安全旁站人員，禁止與吊裝作業無關的人員入內。

（8）定期對吊裝用的吊索具進行檢查，對于超出使用要求的吊索具必須報廢。

（9）在安全交底或吊裝交底中要明確吊裝就位輔助工人的站位，要為此類操作工人留有避讓的空間。

（10）桁架就位后立即鋪設安全網，待作業全部完成后方可拆除。拆除時，應設警戒區，并派專人監護。

（11）同一區域盡量避免立體交叉施工，實在不能避免的應流水錯開，同時設置看護人，隨時排除安全隱患。

6 結語

采用在地面將2榀鋼桁架組裝成一個整體鋼結構，爾后將此2榀鋼桁架整體吊裝至廠房屋頂進行安裝的施工方案，減少了高空作業量，降低了高空安全風險，提高了安裝質量，此方案可為類似鋼屋架安裝提供參考和借鑒。