柔性直流换流站阀厅132m超长屋面整板施工技术研究

2021-06-04汪旭旭梅毅林

工程技术研究 2021年6期

张凯，汪旭旭，梅毅林

1.国网甘肃送变电工程有限公司，甘肃兰州 730000

2.国家电网有限公司直流建设分公司，北京 100032

某柔性直流换流站工程单元一和单元二两个重要阀厅单体采用相邻相接设计，单个阀厅轴线跨距有65m，两个阀厅通过屋脊对称，形成一个132m的整体拱形屋面结构。以往35m以上大跨度阀厅屋面的彩钢板因超长易受场地及地面运输等诸多条件限制，通常采用分段搭接施工的方法，但可能带来渗水、漏水问题[1-3]。为解决上述问题，研究一种可以在施工现场覆盖两个阀厅屋面的整板加工和安装的施工技术，把屋面防水等级提升至新的高度，确保阀厅室内重要电气设备的安全运行至关重要。

1 国内外研究现状

1.1 国外相关研究

国外较少有文献报道针对柔性直流换流站阀厅屋面彩钢板施工及其单块彩钢板施工长度和跨度等内容。在笔者所查国外文献中，Larder等[4]认为位于加利福尼亚州阿德兰托的Intermountain电力工程换流站的抗震设计要求是有史以来最严格的规定之一，其主要介绍了晶闸管阀和大套管这两种元件的抗震设计，创新的抗震设计包括从阀厅的顶部悬挂晶闸管阀门和安装万向支架将套管连接到结构支架上。

1.2 国内相关研究

特高压换流站工程在我国较多，也有较多关于屋面彩钢板施工技术研究的报道。唐联华[5]研究了彩钢板围护结构的防风沙质量控制措施。马军亮等[6]介绍了格尔木换流站阀厅高原施工技术。叶明[7]介绍了直流特高压工程阀厅压型钢板工艺流程及难点，提出了压型钢板安装控制要点，研究了质量通病及预防措施，最后提出了压型钢板安装的安全及风险管控措施。袁旭东[8]提到“彩钢板屋面单板长达110m”，其以大跨度正反弧彩钢板屋面施工为研究对象，对彩钢板材料、加工制作、运输及安装施工等进行了分析与研究。王宏等[9]提到“屋面板长度达93m”，对超长屋面瓦安装工艺及安装方法、特殊专用工机具进行研究，实现了“高空制作、垂直运输、水平运输、安装一体化”的施工技术。但上述文献中所提到的屋面板长度均小于文章案例工程采用的132m超长彩钢板，且都不是直流换流站阀厅屋面。

2 技术原理

2.1 彩钢板特性

该阀厅采用的彩钢板为0.65mm厚镀铝锌钢板，YX74-468型，单块长度为132m，采用468型专用压瓦机压制成瓦，经过地面试验，可以一次整张压制132m超长屋面整板，且成型后无损伤，屋面瓦规格、波峰间距和高度均符合设计图纸要求。相关参数如图1所示。

图1 相关参数图

2.2 整板压制平台确定

为确保在132m超长彩钢板压制过程中，避免传输、张拉过程产生刮伤造成成品破坏等质量问题，经过现场实地研究发现，阀厅紧邻主控楼屋顶，且与阀厅屋面高度差仅为3m，最终确定在主控楼屋顶的主砼柱及砼框梁上布置2套规格为2m×2.5m×3m的固定支架，其中靠近阀厅一端两条钢柱，中间通过“H”形钢横梁与阀厅一侧钢架临时焊接固定。固定支架利用吊车直接将468型压瓦机（约7t）吊装至支撑架上予以固定，以满足在屋顶进行屋面板的整张压制加工条件。

2.3 阀厅屋面132m超长整板施工技术

（1）整板加工技术。①在进行屋面板压瓦时，配压瓦技师1名负责开机，副压瓦师1名负责监制，瓦机出瓦口端头配1～2名工作人员负责扶瓦和向前牵引出瓦，如图2所示。②因屋面板采用整板压制，单元一、单元二阀厅两个屋面总长度为132m，故瓦机计算机控制台自动控制现场每块屋面板出瓦长度，应控制在132m。③每块屋面板压制完成后，压瓦机自动按照整板尺寸完成切断工作。④每压制一整张屋面板后，由屋面专职抬瓦工人，共计16人，向两边移开，分配移瓦人员为单元一阀厅和单元二阀厅各8人，站位距离为8m/人。⑤每压10张瓦移开位置后，接着开动压瓦机出下一张瓦，以此类推。生产时先在计算机中输入需出板的长度（一般在规定尺寸的基础上留出10cm裕度），然后开动机器，确保出板的速度缓慢、平稳。当彩钢板长度达到设计的板长时，停止压板机会自动切割。

图2 瓦机整板加工效果图

（2）整板安装技术。①在屋面整板安装之前需按图纸完成屋面820型底板、隔汽膜、次檩条、上下双层保温棉、防水透气膜安装。②屋面板固定瓦支座安装：瓦支座按瓦波峰间距要求每隔468mm设置1个，并用螺钉固定，每个瓦支座打2颗自攻螺钉。每2列瓦支座固定完成后，使用卡尺检查支座间距，确保符合间距要求。③屋面正式铺板：铺设第一张屋面整板时最为关键，采用激光准直仪张拉1条钢丝绳，作为屋面板安装参考线，参照安装参考线铺设。④屋面板360°咬合：468型屋面板可采用直立锁边系统，在每块屋面板正式锁边咬合前，先检查屋面板下方每个瓦支座暗扣是否完全扣入瓦波峰口内（检验方法为人工用脚沿每个瓦支座下踩，无踩空状态即为合格）。在每块板与板波峰搭接扣合处检查合格后，再用468型专用锁边机对每块瓦波峰扣合处进行360°咬边，确保锁边严密。⑤彩钢板的保护与搭接缝的处理：彩钢板在加工过程中覆盖保护膜，在瓦铺设完成后，将保护膜撕掉，确保安装后板面油漆的完好；彩钢板天沟檐口端头的波峰位置均采用成品泡沫堵头封堵，可防进风和雨水返入。⑥彩板端部檐口抗风处理：在屋面板与天沟托架搭接处每块瓦波谷位置用100mm抗风螺钉固定，可有效增加屋面板的抗风性能。

3 技术实践应用

3.1 技术应用对比

柔性直流阀厅132m超长屋面整板施工技术研究未有电力行业应用的先例。经过此次研究成果应用之后发现，132m超长整板加工精度准确，安装后发挥的整体密封和防水效果更加优异，取得了很好的实践效果，为今后其他直流换流站工程及柔性直流工程提供了很好的技术支撑和参考，其应用前景广阔。

3.2 社会及经济效益

（1）整板压制加工方面。以往对于35m以上大跨度屋面板的压制，大多在地面分段加工，再用2台以上吊机相互配合，分块分层吊装至屋面进行铺装。运用此安装方法时，起吊过程中吊机统一协调难度大，不仅显著增加了成品破坏发生率和安全风险，还产生了高昂的吊机租赁及人工费用。利用瓦机在屋顶进行超长整板加工，一次性出板整板安装，与分段搭接板相比，既节省材料，又提高了加工出板的工作效率，同时能节约巨额的人工和机械措施费用，更加符合节能减排，建设资源节约型、环境友好型工程的宗旨。分段安装与整板安装效益对比如表1所示。

表1 132m板分段安装与整板安装效益对比单位：万元

（2）整板铺设安装方面。以往对于大跨度屋面板的安装，因彩钢板超长易受场地及地面运输等诸多条件限制，通常采用分段搭接施工安装的方法。这种施工方法需要在搭接处打钉穿透屋面板固定，分段处以及螺钉固定处日久易产生锈蚀，容易产生渗水、漏水等问题，严重影响阀厅内换流阀等重要运行设备的安全，一旦发生漏水导致闭锁停运，其严重经济损失不可估量。将两个阀厅屋面用1张132m整板进行覆盖铺装，则能全面提升大跨度屋面防水等级，增强整个阀厅屋面结构的密封性和防水性能，给阀厅室内重要电气设备的安全运行提供有力保障，能更好地服务经济与社会发展，具有良好的社会经济效益。