白鹤滩水电站重型钢结构厂房安装工艺措施

陈海龙 郭平俊

中国水利水电第四工程局有限公司水工机械总厂 甘肃永靖 731600

1 项目概况

白鹤滩水电站转轮加工厂是为进行水轮机转轮的现场加工而设立的配套工程，同时可用于发电机下机架中心体的现场加工。工程位于白鹤滩水电站工区内左岸新建村1#公路旁，基地布置高程约为834.5m，占地约4.59万㎡，包含2幢转轮加工厂、1幢机电设备大件库及其配套设置，总建筑面积约12134.5㎡。

工程范围内的1#转轮加工厂和2#转轮加工厂为两个独立的钢结构厂房，均为单层重钢结构厂房，主厂房跨度28.52米，长度148.5米，高度24米，副厂房跨度5米，长度148.5米，高度5.1米，厂房钢结构主要由钢立柱、屋架梁、抗风柱、吊车梁、制动桁架、支撑、拉条及檩条等构件组成，总工程量约3005t。

厂房设计屋面活荷载：0.5kN/㎡，屋面恒荷载：0.25kN/㎡，基本雪压：0.3kN/㎡，基本风压：0.55kN/㎡。主体结构（柱、梁，包括抗风柱）采用Q345B材质，吊车梁及车档采用Q345C材质。厂房内配置500t桥式起重机两台。

2 安装工艺措施

2.1 钢立柱安装

2.1.1 安装方案准备

安装方案包括起重机械选择、吊装方法、劳力组织、钢构件现场堆放，以及安全措施和作业前技术交底等内容[1]。

2.1.2 安装操作工艺

（1）在钢立柱的顶部设置吊耳，用于固定钢丝绳吊装钢立柱就位。（2）以钢立柱的牛腿顶面为基准测量，在靠近柱底板的位置用划针划出基准线。（3）汽车吊选用：钢柱单根吊装最大重量约20t，起吊高度约14m，采用70t汽车吊进行钢立柱吊装就位。（4）吊装前的准备工作就绪后，首先进行试吊，吊起离开地面200mm-300mm时应停止起吊，检查索具牢固和吊车的稳定性，确认无误后，移动扒杆将柱子吊至基础上方，指挥吊车将钢立柱竖立。在钢立柱底部设置两根拉绳，用人力辅助牵引防止自由旋转和摆动。（5）当柱底板距离杯口底部约300mm-400mm时缓慢落钩就位。同时将钢柱定位线与基础轴线对齐，用千斤顶和倒链初步调整。（6）用经纬仪测量配合千斤顶精细调整钢柱的位移偏差、高程和垂直度，钢柱整体校正合格后做临时加固，待其它钢构件全部安装检查无误后，在杯口基础内浇灌高流态自密实混凝土。（7）钢柱校正固定后，将柱间支撑系杆安装固定。

2.1.3 杯口基础钢柱安装工艺

该工程重钢结构厂房采用了杯口基础设计，见下图所示：

先在钢立柱下端头的腹板和翼缘板上划出标高测量控制线，然后将钢立柱吊入基础杯坑，立柱高程利用安装于立柱根部的临时牛腿和千斤顶进行高程的调节。单根钢立柱设置4个临时牛腿，用千斤顶进行调节，用水准仪测量保证立柱高程满足设计要求。水平方向利用千斤顶进行调整，在杯口边缘与立柱的间隙中塞入楔铁进行固定，可保证横向、纵向水平距离满足设计要求。垂直度利用拴在柱顶的缆风绳和花篮螺栓（或倒链）进行初调，再用千斤顶进行细调，待各项数据调整完毕经验收合格后通过楔铁和缆风绳进行固定。单根钢柱吊装完成，进行水平标高和垂直度的复测，如有偏差可以通过楔铁、揽风绳，并配合千斤顶进行调整。调整完毕后经验收合格对杯口进行二次混凝土浇筑密实，保证钢柱的重量及推力传递到基础。待混凝土强度达到75%以上，钢柱已基本固定方可拆除揽风绳[2]。钢立柱的垂直度通过系在缆风绳上的倒链进行初步调节，然后再用支撑千斤顶进行精准调节。吊装方法见图1和图2所示。

2.2 吊车梁安装

2.2.1 吊车梁安装前准备

（1）钢柱吊装完成，经校正固定于基础上并办理预检手续。（2）在钢柱牛腿上及柱侧面标记吊车梁、制动桁架中心轴线、安装位置线及标高线；在钢吊车梁及制动桁架两端标记中轴线。（3）对起重设备进行保养、维修、试运转、试吊，使保持完好状态；备齐吊装用的工具、连接料及电气焊设备。（4）搭设好供施工人员高空作业上下的梯子、扶手、操作平台、栏杆等。

2.2.2 吊车梁安装操作工艺

（1）吊车梁安装前，将两端的钢垫板先安装在钢柱牛腿上，并标出吊车梁安装的中心位置。（2）吊车梁绑扎采用两点对称绑扎，并在两端各拴一根平衡绳，以牵引就位和防止吊装时碰撞钢柱。（3）吊车梁起吊后，旋转汽车吊的臂杆使吊车梁中心线与牛腿的定位轴线对准，并将与柱子连接的螺栓预紧后方可卸钩。（4）吊车梁的校正。在全部吊车梁安装完毕后进一次总体校正，校正包括：标高、垂直度、平面位置（中心轴线）和跨距。吊车梁的中心轴线和跨距需在屋架梁吊装完成再次进行复测，以避免因屋架吊装引起的钢柱跨间移位。

2.3 屋架梁安装

2.3.1 作业条件

（1）按构件明细表，核对进场构件的数量，查验有关技术资料[3]。（2）检查构件在装卸、运输及堆放中有无损坏或变形。损坏和变形的构件应予以矫正或重新加工。被碰损的防锈涂料应补涂，并再次检查办理验收手续。（3）对构件的外形几何尺寸、制孔、组装、焊接、摩擦面等进行检查，并作记录。（4）构件应尽量按安装顺序成套供应，现场堆放场地应能满足现场拼装及按顺序安装的需要。屋架分片出厂，在现场组拼时应准备拼装工作台。（5）构件分类堆放，刚度较大的构件可以铺垫木水平堆放。多层叠放时，垫木应在一条垂线上。屋架宜立放，靠近立柱以减少二次倒运。

2.3.2 屋架梁组拼

屋架梁分节运至现场组拼时，拼装平台应平整。组拼时应保证屋架总长及起拱尺寸的要求。屋架在地面上组装成整体吊装时，要保证有足够的刚度。

3 屋架梁安装

（1）屋架起吊时离地约200mm时暂停，检查无误后再继续起吊。（2）安装第一榀屋架时，在松开吊钩前需初步校正；对准屋架支座中心线或定位轴线就位，调整屋架垂直度，并检查屋架侧向弯曲，将屋架临时固定。（3）第二榀屋架用同样的方法吊装就位后，不要松钩，另用1台汽车吊安装部分檩条，务必使第一榀屋架与第二榀屋架形成一个具有空间刚度和稳定的整体。（4）从第三榀屋架开始，在屋脊点及中点装上檀条即可将屋架固定，同时将屋架校正完成。

2.4 高强度螺栓的施工

2.4.1 高强度螺栓的选用

按设计要求的标准及规格采购专业厂家产品，进厂后进行分组送检。10.9级高强螺栓进厂后逐个用放大镜进行表面裂纹检查，确保螺栓质量。

2.4.2 高强度螺栓的预拉力

（1）高强螺栓预拉力值按下表采用：

高强度螺栓施工预拉力（单位：kN）

性能等级 螺栓公称直径/mm M12 M16 M20 M22 M24 M27 M30 8.8级 50 90 140 165 195 255 310 10.9级 60 110 170 210 250 320 390

（2）在高强度螺栓连接中，摩擦因数的大小对承载力的影响很大。因此，根据工程施工的具体条件，尽量采用能得到较大摩擦因数的接触面处理方法。该项目采用喷砂除锈后涂装防锈防滑涂料，摩擦系数大于0.45。（3）抗滑移系数检验。厂内连接板制作时委托专业机构做抗滑移系数试验，以检查验证摩擦面的抗滑移系数是否满足要求。以钢结构制作检验批为单位，每一批检验三组。试件需与构件同一批制作，采用相同的材质和处理工艺，使用同一级别性能的高强螺栓连接副。

2.4.3 高强螺栓连接

⑴高强螺栓按性能等级不同有明显的标志，防止混淆使用。⑵高强螺栓的领用、发放按当天施工需用数量，不得随意多领。施工结束后剩余的螺栓按批号妥善保管，不得混放，不得沾染污物和损伤螺纹。⑶高强螺栓连接部位需避免雨淋，工地安装施工遇到下雨时须停止施工，待连接部位干燥后再进行螺栓连接拧紧施工。⑷高强螺栓连接板接触面应平整，当接触面有间隙时，小于1.0mm时可不予处理；间隙在1.0-3.0mm范围内时，将厚板一侧打磨1:10缓坡，使间隙小于1.0mm；间隙大于3.0mm时采取加垫板的方式，垫板材质和摩擦面的处理要求与构件摩擦面相同。⑸高强螺栓安装时，先穿入临时螺栓和冲钉，临时螺栓数量不少于节点螺栓总数的1/3，冲钉数量不超过临时螺栓的30%。不得用安装用的高强螺栓用作临时螺栓。⑹组装时，螺母带圆台的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧，螺栓头下垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头。⑺高强螺栓不得强行穿入，当不能自由穿入时可用铰刀进行修整，严禁气割修孔。⑻高强螺栓在初拧、复拧和终拧时，应按螺栓群中央往外拧紧的顺序和从接头刚度大的部位向约束力小的方向拧紧。⑼扭矩扳手在使用过程中要加强维护保养，工地对其精度每天至少标定一次，使扭矩值保持正确。⑽先用普通扳手将螺栓逐个拧紧，然后再用扭矩扳手拧紧至规定的扭矩值，使用扳手时加力应缓慢。⑾螺栓拧紧后都要作出标志，以防漏拧。⑿用小锤敲击螺母一侧，同时用手指按住相对的一侧，凭振动和声音判断螺栓的拧紧程度，可查出漏拧的螺栓。⒀采用扭矩法施工的高强度螺栓，应在螺母与螺杆的相对位置作好标志，把螺母回转50°-60°，然后再拧到需要的扭矩，此时，若螺母回到原来的位置或正负偏差不大于10°即为合格。拧紧验收后的螺栓用红色油漆做标记。

3 结语

重型钢结构厂房杯口型基础钢立柱的安装就位采用千斤顶进行调整，提高了安装速度和安装精度。该工程所采用的施工方法为其它类似钢结构厂房建设提供了可借鉴的施工经验。

通过钢立柱安装方法的探索和实践，使得该工程的钢立柱安装精度有了大幅度的提升，定位轴线和基准点标高允许偏差为5mm，实际安装比较容易控制在3mm以内，一次安装质量验收合格率100%。