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云南水电站内拱形波纹钢屋盖如何安装?

小湾水电站位于云南省西部南润县与凤庆县交界的澜沧江中游河段,在干流河段与支流黑惠江交汇处下游1.5KM处,系澜沧江中下游河段规划八个梯级中的第二级。小湾水电站工程属大(1)型一等工程,永久性主要水工建筑物为一级建筑物。工程以发电为主兼有防洪、灌溉、拦沙及航运等综合利用效益,水库具有不完全多年调节能力,系澜沧江中下游河段的“龙头水库”,该工程由混凝土双曲拱坝(坝高2945m)、坝后水垫塘及二道坝、左岸泄洪洞及右岸地下引水发电系统组成。大坝建成后将形成149.14×108立方米的水库,电站装机容量4200W(6×700MW)保证出力1770MW年发电量1889×108KW。今年主体工程全部完成,已成为目前世界上最高的混凝土双曲拱坝。

按照设计要求,主变室和主变室电缆层布置于地下主厂房下游侧,仅次于地下主厂房的大型地下洞室群之一,主变室电缆层在开挖喷锚支护后,顶拱没有衬砌混凝土,而是采用拱形波纹钢屋盖(简称:钢屋盖)作为主变室电缆层的“屋顶”,钢屋盖的上方为主变室通风层。

小湾水电站主变室拱形波纹钢屋盖布置于主变室电缆层下部,钢屋盖端部支承角钢高程为EL1015209距电缆层(EL101050m)楼面垂直高

度为4.7m,跨中下翼缘高程为EL1017.70m,距主变电缆层楼面高度为7.2m。钢屋盖横向跨度为14.89m,弧长为16.2m,纵向长度为229.979m,平面尺寸为3403556㎡。

主变室拱形波纹钢屋盖由377块单元板组成,单元板型号为YT6118型,为梯形槽板,上槽口宽61cm,槽深18cm,其制作材料为热镀铝锌彩板,板厚1.2mm 成型钢屋盖下翼缘曲率半径为12.23m。

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上图是机动车交易市场拱形波纹钢屋盖工程

2、施工作业环境

由于高压试验对主变室电缆层以上的空间必须达到足够的净高,主变钢屋盖只能在高压试验完成后进行安装,此时1#、2#、3#机组已经投入商业运行,主变室电缆层有更150mm电缆从i段一直敷设到T备段,贯穿整个电缆层,与机组对应的i段至B段的G等电气设备已投入运行,电缆和G等电气设备均带500kv高压电,且不能随意停机进行主变钢屋盖的安装施工,因此主变钢屋盖在这样的高电压环境下施工,同时4机组相应电气设备也正在安装施工中,对机电设备以及施工人员的安全防护尤为重要。

根据业主安排,受高压试验的限制,以及出于施工方便的考虑,主变钢屋盖总体按两段进行施工。第一次序为Ti~B变压器段拱形波纹钢屋盖的制安,在2009年11月下旬左右B变压器段高压试验后进行,于2010年1月份完成;第二次序为2~1%和路变压器段钢屋盖制安,在2010年8月初主变室高压试验最终完成,并于8月下旬全部机组(6台70万W投产运行,此时,业主同意进行A段~T备段钢屋盖安装施工,于2010年9月初全部完成。


3、主变电缆层拱形波纹钢屋盖制安施工

通常波纹钢屋盖用于工民建的建筑物屋顶,是在露天施工,在现场就地制作成型后,2~3个单元板就地拼接好,利用吊车直接安装就位。一般遇到的施工困难是现场制作施工场地过小、安装作业受环境限制。而小湾水电站地下主变电缆层的拱形波纹钢屋盖制作安装不仅受场地限制,还要在带500KV高压电的环境下作业,电气设备和高压电缆不仅分别布置于上下游侧而且中间的通道每间隔11.3m就横跨一根高压电缆(见图1)其难度可想而知。国内也很少有此类施工经验可以借鉴。


4、主变电缆层拱形波纹钢屋盖制安施工流程和工艺

钢屋盖安装前对电缆和电气设备的安全防护→支座肋板切槽、支承角钢安装→肋板及角钢防腐、防火涂料涂刷→肋板间砖砌挡水坎施工→钢屋盖单元板制作→钢屋盖单元板运输→钢屋盖单元板安装。

其中支座肋板切缝、支承角钢安装、肋板及角钢防腐、防火涂料涂刷、肋板间砖砌挡水坎施工等四项工作是主变室拱形波纹钢屋盖端节点处理施工内容。

(1)钢屋盖安装前必须对电缆和电气设备进行安全防护,怎样防护施工既安全、又便于钢屋盖安装作业,能达到对电气设备实施有效的安全防护效果,这是必须考虑的重点。支座肋板切缝、支承角钢安装必须在有效的安全防护下进行动火作业。肋板及角钢防腐、防火涂料涂刷必须注意不要掉落涂刷工器具。

(2)支座肋板切槽:支座肋板为一10×260×310的QQ35钢板,在屋盖预埋板安装时已将肋板与埋板焊接连接后整体安装到位,只需根据设计要求的尺寸角度在肋板上切割出支承角钢镶嵌槽即可。切槽尺寸见图2

(3)支承角钢安装:支承角钢为∠140×90×8不等边角钢,其长肢朝向向主变室中心侧,以便与钢屋盖连接。支承角钢镶在肋板切槽内(肋板是指在前期主变室电缆层混凝土浇筑时预埋的钢板。角钢与肋板应满焊连接,角钢与支座肋板之间的焊接为手工电弧焊;为确保支承角钢最低点的直线度及高程满足设计要求,支承角钢连接采用在下部背一块同型号角钢作为连接角钢的形式进行连接,连接角钢与支承角钢间满焊连接。

(4)肋板及角钢防腐、防火涂料涂刷:钢屋盖支承角钢安装完成后对支座肋板、支承角钢及预埋件外露面进行除锈处理,而后按设计要求进行人工刷漆防腐。

(5)肋板间砖砌挡水坎施工:钢屋盖端节点防腐及防火施工完成后按设计要求砌筑各肋板间砖砌挡水坎。挡水坎高209厚249采用M.5水泥砂浆砌筑MU10黏土红砖,砌体面层采用1:3水泥砂浆(掺水泥用量5%的防水剂)进行抹面,抹面厚20mm挡水坎顶部做成5%坡,坡向上、下游侧边墙。挡水坎砌筑完成后进行抹面处理。砌体施工紧跟在端节点防火涂料施工后进行。

(6)钢屋盖单元板制作:主变室拱形波纹钢屋盖单元板采用Y16118机组压制成形。即采用该机组将长16200mm宽914mm的热镀铝锌彩卷(1.2m厚)压制成YT6118行单元板,单元板加工时取下料长度为16200mm跨度按14820mn控制,下翼缘曲率半径为12230m要求下料长度偏差不得超过土10mm成形单元板的矢高偏差不得超过设计值的士5%:弧形槽板上小波纹应均匀、光顺。

(7)钢屋盖单元板的运输和安装:由于主变电缆层附近没有合适的钢屋盖制作场地,经过协调,同意钢屋盖制作在地下厂房以外的尾水出口平台实施作业。钢屋盖单元板运输,是从尾水出口平台距主变电缆层T备段吊物孔有近800段距离,还需要从吊物孔进行垂直运输和主变电缆层水平运输。钢屋盖单元板运输至安装部位分三个步骤进行:首先钢屋盖单元板从尾水出口由10名工人搬运经主厂房运输洞、主变运输洞至主变室T备段地面(即主变室电缆层吊物孔的下方,其次再从主变室地面(EL.99850m通过吊物孔采用5电动葫芦垂直吊运至主变电缆层(El1010.50m),最后由10多个人工搬上自制的、主变电缆层跨梁移动行车上,每次运送2块。而后由6个人工推动跨梁移动行车将钢屋盖至安装部位,再微调至设计位置进行,调整完成后在现场配钻支承角钢与单元板连接螺栓的螺栓孔,最后安装垫板并拧紧螺栓,并采用锁边机将拱板内翻边与外翻边紧紧咬合在一起,实现两相邻单元板间的机械咬合连接,完成单元板的安装。

(8)跨梁移动行车的制安:由于跨梁移动行车是在地下厂房以外的尾水出口平台上制作加工而成,跨梁移动行车弦长比钢屋盖设计弦长稍短,弧长比钢屋盖设计弧长稍长,目的是为了钢屋盖搬运方便。跨梁移动行车主梁采用89钢管制成,从弧长中心点一分为二,在钢管端部即:弧长中心点)焊接一块钢板,采用货车运进主变室T备段电缆层吊物孔下方,通过主变室电缆层吊物孔上方5的电动葫芦垂直吊运至电缆层,然后采用人工抬到电缆层跨梁上就位,就位后主梁钢管端部钢板上采用高强螺栓固定拼装,跨梁移动行车弦长的部位采用钢丝|绳和调节花兰螺栓绷紧固定形成一个整体,至此跨梁移动行车制安完成。

(9)跨梁移动行车的拆除:在脚手架搭设的全

封闭平台上进行拆除,同样还是一个整体跨梁移动行车拆解一分为二,最后通过T备段5的电动葫芦垂直吊运至主变室地面,并用货车运离主变室现场,完成场清的工作。

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