移动式台车在苏布雷水电站螺栓球网架屋顶安装中的应用

后 兵

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 述

苏布雷项目位于西非科特迪瓦境内，地处低纬度地区，属于热带季风气候，全年平均温度为26℃～28℃。自北而南年降水量为1 000～2 400 mL。电站主厂房钢结构屋架采用螺栓球网架形式[1]，网架由4段组成，各段网架之间的分缝与厂房结构缝对应，投影面积为2 283.6 m2。屋面板采用金属复合面板。屋面上布置有10个采光天窗并在网架下弦平面布置有室内照明灯具。该工程建筑结构安全等级为二级，结构设计使用年限为50 a。苏布雷厂房屋顶网架设计情况见图1。

目前水电站钢屋架常用的安装方法主要分三种：分别为整体吊装[2]、在地面搭设满堂架施工平台[3]进行高空拼装、在桥机上搭设操作平台进行高空拼装。而苏布雷水电站厂房因受吊装设备限制无法进行整体吊装，并且厂房内部需要施工，搭设满堂架进行高空拼装亦不可行，经研究决定，最终采取了第三种安装方案。

苏布雷水电站厂房1#机组在还没有开始组装的情况下，安装间钢屋架采用在桥机小车上搭设操作平台、将屋架分为6跨进行拼装的方式。桥机作为移动平台，在第一跨拼完后移动至第二跨的位置进行拼装。历经2个月时间，顺利完成了安装间屋顶的安装工作。但为了确保苏布雷水电站提前发电节点目标的实现，安装间屋顶竣工后迅速启动了1#机组转子及定子的拼装，金结机电安装设备多且任务重，桥机基本上无暇为1#机屋顶安装提供操作平台。由于此时正值雨季，1#机屋顶的安装也迫在眉睫，为了尽早给水轮机等设备的安装提供作业面，只有在桥机空闲的时间加紧施工，抓住一切可以利用的时间，经过2个月的抢工，顺利完成了1#机钢结构屋顶的安装，为1#机组的安装创造了条件。但需要说明的是：这样的抢工对安全生产极为不利。1#机钢屋架安装情况见图2。

图1 苏布雷厂房屋顶网架设计图

图2 1#机钢屋架的安装

2 新方案的确定

鉴于厂房屋顶钢结构安装施工过程与厂房主机的机电金结施工过程发生冲突，特别是在桥机的使用上发生冲突，在保证各作业面施工作业的前提下，项目部设计了桥机台车[4]，该台车是模仿桥机大梁设计的桁架结构，长19.8 m，宽3 m，高4 m，设计承载力为1 000 kg，设计挠度为1 cm，并使用PKPM钢结构计算软件对台车进行受力计算以确保整个结构安全可靠。同时，在台车两侧支架下设计了钢轮，使台车在牵引力的作用下可以在桥机轨道上滑行，利用桥机和台车的配合使用既能保证2#及3#屋顶钢结构的安装，也能将桥机利用率将至最低，从而不影响机电金结项目的施工。台车的结构设计尺寸见图3、4。

图3 台车设计正视图

图4 台车设计侧视图

3 主要施工要点

3.1 台车的加工

根据设计好的图纸，利用钢管和型钢进行加工、焊接。台车的质量完全取决于原材料和焊接质量两个环节[5]。

一是施工材料的选择。材料的选择一定要仔细，对质量不达标的材料禁止使用。主要材料为QB235圆钢管及部分工字钢、槽钢，其数量可根据现场屋面跨度确定。辅助材料为方木、4 cm厚的跳板、用于焊接的焊条、安全网、12#铁丝(数量根据台车的尺寸确定)。

二是施工质量的控制。对于型钢及钢管焊接位置一定要满足规范要求，焊工一定要选择具备专业资质的人员。构建连接部位一定要满焊。在台车桁架结构加工结束后，需要对台车进行安全防护，台车顶部用4 cm厚的马道板满铺，在台车的四周焊上护栏，高度控制在1.2 m，并在内侧围上幂幕式安全网及挡脚板，防止在施工过程中有工器具以及其他施工材料坠下而造成意外事故。台车焊缝质量见图5。

图5 台车构建焊缝质量

3.2 台车稳定性检测

将加工完的台车结构放置在平整的场地，在其中间施加屋顶安装时所需承受荷载的相应值，该荷载可以稍微放大。记录台车的初始挠度，然后记录施加荷载后的实测挠度值。挠度变化量ΔY=Δ实测挠度-Δ初始挠度。L为台车的总长，最终需要控制ΔY/L≤1/500才能满足稳定性要求。如果挠度满足要求，该台车可正常投入使用;否则需重新调整。

苏布雷项目在台车加工完成后，将其吊至金结厂外平整的地基上，用测量仪器观察并记录初始形变量，然后将大约10个成年人以及一跨网架所用杆件相应重量的荷载均匀分布在台车上，观察并记录有荷载情况下的形变量，最终测出的形变量满足要求。试验时，先记录空载下的初始数据，然后在钢结构施工平台上集中放置1 000 kg(100%活动荷载重)的屋顶网架构件，并记录初始跨中的变形数据，每30 min监测一次并记录相应的数据，在变形数据连续3次没有变化的情况下结束试验，总共监测5次。对总体变形监测值进行对比分析后取得的数据见表1。

表1 监测数据表

结果表明：钢结构施工平台在100%设计活动荷载下跨中变形值为9 mm，实际挠跨比为0.9/2 000，与计算值l/2 000相符，小于目标值1/500，满足稳定性要求。

3.3 台车吊装就位

用徐工50 t吊车联合MQ900B门机进行台车就位。首先用50 t吊车配合拖车将台车运输到副厂房背后门机的吊装范围内，然后用MQ900B门机卸车并将平台放置到预定的存放场地。在吊装作业时需安排经验较为丰富的专业起重人员，所有高空操作人员必须做好安全防护措施并检查作业人员的工作状态，工作状态如果存在问题，禁止其高空作业。起吊台车需要在两侧设置牵引绳以便高空控制方向，在台车就位后，注意对台车进行检查，确保其无异常状况。

3.4 采用台车进行钢屋架的安装

利用桥机将台车挪动到合适位置进行屋顶钢结构的安装。进行第一跨钢屋架组装时需在台车中间用方木建立两个支撑，安装时需检查杆件的螺栓球是否拧紧，在第一跨拼装完成后，可在其基础上进行下一跨的拼装。在拼装过程中，仅需要桥机提供动力帮助台车就位即可，因此对桥机的占用率较低，完全保证了主机机电金结设备的施工。2#钢屋架安装情况见图6。

图6 利用台车进行2#钢屋架安装

4 功效对比

苏布雷水电站厂房3#机钢屋架安装完成后，将其与安装间采用传统施工方法进行了功效对比，结果表明：使用移动式台车进行屋顶安装，钢屋顶安装效率明显提高，且桥机的占用率明显降低。该电站安装间的6跨网架采用在桥机上搭操作平台的方式施工两个月时间完成，而采用新方案后，2#、3#机总共8跨网架施工亦在两个月时间完成，施工效率提高了125%。旧方案对桥机的日平均占用率为9 h，新方案的日平均占用率为1 h，桥机占用率降低了88.9%。

5 结 语

苏布雷水电站厂房2#、3#机钢屋架采用台车作为新型施工平台进行安装，使用桥机将台车拖至指定位置后其即不参与屋顶安装，完全保证了主机金结机电设备的施工。台车作为屋顶安装平台，成功地解决了屋顶安装和机电金结安装在桥机使用上发生冲突的问题。苏布雷水电站厂房钢屋架的顺利安装，为电站提前发电创造了有利条件，所取得的经验值得推广应用于水电领域或其他行业利用台车进行高空钢屋架或其他设备的安装。