分析火电厂煤场封闭大跨度钢桁架施工方案

分析火电厂煤场封闭大跨度钢桁架施工方案

发表时间：2019-03-12T16:31:26.527Z 来源：《电力设备》2018年第28期作者：张洪涛

[导读] 摘要：目前火电厂煤场封闭的大跨度钢桁架施工工程普遍面临施工场地小、施工过程不得影响煤场正常运行的难题，既无法采用传统的管网式钢结构安装方法按照顺序法施工，也无法借用先进的整体式液压提升法在地面组装后整体吊装的方式，只能根据其场地特殊性另辟蹊径。

（身份证号码：37018119800824xxxx 中国电建集团核电工程有限公司山东省济南市 250102）

摘要：目前火电厂煤场封闭的大跨度钢桁架施工工程普遍面临施工场地小、施工过程不得影响煤场正常运行的难题，既无法采用传统的管网式钢结构安装方法按照顺序法施工，也无法借用先进的整体式液压提升法在地面组装后整体吊装的方式，只能根据其场地特殊性另辟蹊径。下面本文就以某火电厂煤场封闭工程中大跨度钢桁架的安装为案例，对煤场大跨度钢桁架工程的施工工艺进行分析与探讨。

关键词：火电厂煤场封闭；大跨度钢桁架施工；液压累积滑移

近年来随着国内环保意识的不断增强，各地火电厂陆续开展煤场扬尘治理的活动，众多煤场封闭的钢结构安装工程陆续开工，但是由于火电厂企业的特殊性以及旧煤场的布局情况，造成了煤场封闭的钢结构安装工程不同于其他行业，也具有明显的特殊性。

以我公司所承建的山东莱城发电厂1#、2#机组煤场封闭改造项目来说，该工程钢桁架建筑面积约3.6万平米，高度45.85米，主体结构采用预应力张拉拱桁架形式，纵向长度272m，横向跨度126m，由21榀主桁架及两侧山墙桁架、马道、气窗等构件组成，单榀桁架的总重量达110t，总用钢量约3300吨。主桁架下弦各设置一道直径100mm的预应力拉索，相邻两榀主桁架轴间距为14m，由5段次桁架连接。

该项目施工难点在于煤场施工场地小，整个桁架的拼装、吊装和安装场地仅占整个封闭面积的四分之一，且又被输煤皮带分割成两段，无法采用传统的在地面组装后整体吊装的方式，只能博采众长，选择适合自己的施工方案。

经过多种吊装方案的比较、对施工场地精细化布局和国内外液压顶推技术应用的研究，我公司项目技术小组制定了适合现场条件的施工方法。此方案采用了三维做图模拟软件、有限元分析软件作为辅助，在多专业的积极配合下，共同完成了支撑胎架设计及制作、不规则桁架单元吊装、高空分段焊接成型、液压累积滑移等关键施工环节，形成了创新、高效的施工方式，实现了“安全生产、先进生产、节约生产”的目标。本方案率先在莱城发电厂两个煤场封闭施工项目中得到了成功应用，达到了理想效果，值得向同类型煤场施工工程介绍和推广。

1.施工方案内容及介绍

本施工方案的详细步骤如下：

1.1场地划分。根据煤场区域可利用的场地，对能占用的施工场地进行精细划分。通过CAD平面图布置后，将现场施工场地分为桁架拼装制作区、吊装区和滑移区。拼装制作区用来布置拼装胎架，在其上根据详图组合桁架吊装单元；吊装区为大型履带吊行走、吊装区域，在其内的输煤皮带两侧各布置一台250t履带吊，塔式工况，主臂4

2.7m，副臂3

3.5m；滑移区是主桁架各单元段进行高空连接、开始顶推的区域，事先制作的四组支撑胎架也布置在此区域。

1.2单元段拼接。单榀110t重的主桁架分为5个单元段，在拼装制作区对每个单元段进行地面焊接拼装，拼接在事先制作好的拼装胎架上进行；焊接完成后就用行走在吊装区的两台250t履带吊直接吊起放置到滑移区的支撑胎架上，再进行下一榀桁架单元段的制作。

1.3支撑胎架的制作及布置。因单榀主桁架分为5段单元段进行吊装，所以现场需安装四组支撑胎架用于主桁架单元的高空存放、支撑和对口。所有的支撑胎架需提前制作和安装，布置在滑移区的5轴线、6轴线，用做第21/20轴线主桁架滑移单元的支撑架。支撑胎架使用MIDAS软件进行建模计算，证明其应力、整体稳定和局部稳定均满足设计要求和规范。

支撑胎架的高度共有两种，其中边跨靠近柱段的两个胎架的高度为31.5m，中部的两个胎架高位为36.5m，其样式为6m×4m格构式钢管柱。同时每个支撑胎架上部搭设高空作业平台，并在施工胎架的顶端无桁架通过的地方设置防护网，保证施工人员作业安全。

1.4单元段吊装及高空组合。制作好的主桁架单元段，采用吊装区的两台250t履带吊吊装至支撑胎架上部固定、焊接，分别在1#、2#煤场吊装区域各布置一台。主桁架吊装单元的吊点由MIDAS有限元程序计算后确定。根据履带吊起重性能参数和实际场地作业空间，履带吊最大起重量40.5t，吊装最小半径14米，现场作业半径控制在26米以内，均满足吊装要求。

根据主桁架分段重量所示，第1、5段单元段重量分别为28.5t，在拼装胎架上组拼方式为r型侧卧式组拼，成倒三角形，截面宽度为

4m。在脱膜吊装时必须抬吊作业，并且在空中作90度自由转身，吊钩在主吊车吊装构件重心正上方，因吊点处于上弦杆左右弦位置，为保证钢丝绳均衡受力，故采用两门20吨单滑轮穿绕吊装钢丝绳后直接捆绑式吊装，由辅助汽车吊抬吊卸载，逐渐将力传递给主吊车（250t履带吊），并通过单滑轮自动调节重心，安全起吊。

1.5主拉索的张拉。每榀主桁架组合完毕后，进行预应力主拉索的安装和逐级张拉。主拉索的安装借助5t卷扬机和滑轮组完成，对主拉索完成一次张拉后，才能进行下一步的液压顶推滑移工作。

1.6主桁架的液压顶推累积滑移。主桁架的平移采用液压顶推累积滑移施工工艺，共设置两条滑移轨道，分别设置于两侧的A和S轴线，单条轨道长235m。整个桁架滑移区最多时设置10个顶推点，分别按两榀主桁架滑移、三榀主桁架滑移、四榀主桁架滑移……的顺序，直至实现15榀主桁架的整体累积滑移。累积顶推滑移，利用“液压同步顶推滑移”系统将桁架结构累积整体滑移到设计位置。累积滑移共设置2条滑移轨道，分别设置于结构的A和S轴线，单条轨道长235m(从轴线5到轴线23）。整个桁架滑移区设置10个顶推点，最多10个顶推点同时工作，每个顶推点设置1台YS-PJ-50型液压顶推器，共计10台液压顶推器。顶推器是由两台额定压力为25Mpa的液压泵站供给来完成桁架结构滑移。

1.7主桁架的依次卸载。主桁架卸载是以结构计算为依据，以实时监控为手段，过程监测是卸载的关键，卸载后主体安装结束。最大下挠挠度不得超过30mm，支座水平位移不得超过8mm，拉索张拉主桁架最大起拱值控制在12mm以内。主桁架卸载是由主体结构安装临时支撑承载状态过渡到设计受力状态，是结构受力逐渐转移和内力重新分布的过程。监测是卸载的关键，主拉索张拉，胎架释放前用全站仪测量各节点和径向桁架跨度中的初始状态参数，卸载过程中在因结构自重而发生的下挠变形，应严格对桁架下挠变形进行监测从而仿真计算出钢结构内应力，确保安全。达到累积顶推滑移的条件。

1.8各支座卸载。钢结构滑移到位后，需进行支座转换就位，将滑移底座转换成结构永久支座。支座应从22轴到6轴顺序卸载，即从变形大的支撑点向变形小的支撑点原则进行现场施工。在支座圆管相应位置安装牛腿和千斤顶，各支座逐个卸载。所有支座卸载完毕后，主