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云南水電站內拱形波紋鋼屋蓋如何安裝?

小灣水電站位于云南省西部南潤縣與鳳慶縣交界的瀾滄江中游河段,在干流河段與支流黑惠江交匯處下游1.5KM處,系瀾滄江中下游河段規劃八個梯級中的第二級。小灣水電站工程屬大(1)型一等工程,永久性主要水工建筑物為一級建筑物。工程以發電為主兼有防洪、灌溉、攔沙及航運等綜合利用效益,水庫具有不完全多年調節能力,系瀾滄江中下游河段的“龍頭水庫”,該工程由混凝土雙曲拱壩(壩高2945m)、壩后水墊塘及二道壩、左岸泄洪洞及右岸地下引水發電系統組成。大壩建成后將形成149.14×108立方米的水庫,電站裝機容量4200W(6×700MW)保證出力1770MW年發電量1889×108KW。今年主體工程全部完成,已成為目前世界上最高的混凝土雙曲拱壩。

按照設計要求,主變室和主變室電纜層布置于地下主廠房下游側,僅次于地下主廠房的大型地下洞室群之一,主變室電纜層在開挖噴錨支護后,頂拱沒有襯砌混凝土,而是采用拱形波紋鋼屋蓋(簡稱:鋼屋蓋)作為主變室電纜層的“屋頂”,鋼屋蓋的上方為主變室通風層。

小灣水電站主變室拱形波紋鋼屋蓋布置于主變室電纜層下部,鋼屋蓋端部支承角鋼高程為EL1015209距電纜層(EL101050m)樓面垂直高

度為4.7m,跨中下翼緣高程為EL1017.70m,距主變電纜層樓面高度為7.2m。鋼屋蓋橫向跨度為14.89m,弧長為16.2m,縱向長度為229.979m,平面尺寸為3403556㎡。

主變室拱形波紋鋼屋蓋由377塊單元板組成,單元板型號為YT6118型,為梯形槽板,上槽口寬61cm,槽深18cm,其制作材料為熱鍍鋁鋅彩板,板厚1.2mm 成型鋼屋蓋下翼緣曲率半徑為12.23m。

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上圖是機動車交易市場拱形波紋鋼屋蓋工程

2、施工作業環境

由于高壓試驗對主變室電纜層以上的空間必須達到足夠的凈高,主變鋼屋蓋只能在高壓試驗完成后進行安裝,此時1#、2#、3#機組已經投入商業運行,主變室電纜層有更150mm電纜從i段一直敷設到T備段,貫穿整個電纜層,與機組對應的i段至B段的G等電氣設備已投入運行,電纜和G等電氣設備均帶500kv高壓電,且不能隨意停機進行主變鋼屋蓋的安裝施工,因此主變鋼屋蓋在這樣的高電壓環境下施工,同時4機組相應電氣設備也正在安裝施工中,對機電設備以及施工人員的安全防護尤為重要。

根據業主安排,受高壓試驗的限制,以及出于施工方便的考慮,主變鋼屋蓋總體按兩段進行施工。第一次序為Ti~B變壓器段拱形波紋鋼屋蓋的制安,在2009年11月下旬左右B變壓器段高壓試驗后進行,于2010年1月份完成;第二次序為2~1%和路變壓器段鋼屋蓋制安,在2010年8月初主變室高壓試驗最終完成,并于8月下旬全部機組(6臺70萬W投產運行,此時,業主同意進行A段~T備段鋼屋蓋安裝施工,于2010年9月初全部完成。


3、主變電纜層拱形波紋鋼屋蓋制安施工

通常波紋鋼屋蓋用于工民建的建筑物屋頂,是在露天施工,在現場就地制作成型后,2~3個單元板就地拼接好,利用吊車直接安裝就位。一般遇到的施工困難是現場制作施工場地過小、安裝作業受環境限制。而小灣水電站地下主變電纜層的拱形波紋鋼屋蓋制作安裝不僅受場地限制,還要在帶500KV高壓電的環境下作業,電氣設備和高壓電纜不僅分別布置于上下游側而且中間的通道每間隔11.3m就橫跨一根高壓電纜(見圖1)其難度可想而知。國內也很少有此類施工經驗可以借鑒。


4、主變電纜層拱形波紋鋼屋蓋制安施工流程和工藝

鋼屋蓋安裝前對電纜和電氣設備的安全防護→支座肋板切槽、支承角鋼安裝→肋板及角鋼防腐、防火涂料涂刷→肋板間磚砌擋水坎施工→鋼屋蓋單元板制作→鋼屋蓋單元板運輸→鋼屋蓋單元板安裝。

其中支座肋板切縫、支承角鋼安裝、肋板及角鋼防腐、防火涂料涂刷、肋板間磚砌擋水坎施工等四項工作是主變室拱形波紋鋼屋蓋端節點處理施工內容。

(1)鋼屋蓋安裝前必須對電纜和電氣設備進行安全防護,怎樣防護施工既安全、又便于鋼屋蓋安裝作業,能達到對電氣設備實施有效的安全防護效果,這是必須考慮的重點。支座肋板切縫、支承角鋼安裝必須在有效的安全防護下進行動火作業。肋板及角鋼防腐、防火涂料涂刷必須注意不要掉落涂刷工器具。

(2)支座肋板切槽:支座肋板為一10×260×310的QQ35鋼板,在屋蓋預埋板安裝時已將肋板與埋板焊接連接后整體安裝到位,只需根據設計要求的尺寸角度在肋板上切割出支承角鋼鑲嵌槽即可。切槽尺寸見圖2

(3)支承角鋼安裝:支承角鋼為∠140×90×8不等邊角鋼,其長肢朝向向主變室中心側,以便與鋼屋蓋連接。支承角鋼鑲在肋板切槽內(肋板是指在前期主變室電纜層混凝土澆筑時預埋的鋼板。角鋼與肋板應滿焊連接,角鋼與支座肋板之間的焊接為手工電弧焊;為確保支承角鋼最低點的直線度及高程滿足設計要求,支承角鋼連接采用在下部背一塊同型號角鋼作為連接角鋼的形式進行連接,連接角鋼與支承角鋼間滿焊連接。

(4)肋板及角鋼防腐、防火涂料涂刷:鋼屋蓋支承角鋼安裝完成后對支座肋板、支承角鋼及預埋件外露面進行除銹處理,而后按設計要求進行人工刷漆防腐。

(5)肋板間磚砌擋水坎施工:鋼屋蓋端節點防腐及防火施工完成后按設計要求砌筑各肋板間磚砌擋水坎。擋水坎高209厚249采用M.5水泥砂漿砌筑MU10黏土紅磚,砌體面層采用1:3水泥砂漿(摻水泥用量5%的防水劑)進行抹面,抹面厚20mm擋水坎頂部做成5%坡,坡向上、下游側邊墻。擋水坎砌筑完成后進行抹面處理。砌體施工緊跟在端節點防火涂料施工后進行。

(6)鋼屋蓋單元板制作:主變室拱形波紋鋼屋蓋單元板采用Y16118機組壓制成形。即采用該機組將長16200mm寬914mm的熱鍍鋁鋅彩卷(1.2m厚)壓制成YT6118行單元板,單元板加工時取下料長度為16200mm跨度按14820mn控制,下翼緣曲率半徑為12230m要求下料長度偏差不得超過土10mm成形單元板的矢高偏差不得超過設計值的士5%:弧形槽板上小波紋應均勻、光順。

(7)鋼屋蓋單元板的運輸和安裝:由于主變電纜層附近沒有合適的鋼屋蓋制作場地,經過協調,同意鋼屋蓋制作在地下廠房以外的尾水出口平臺實施作業。鋼屋蓋單元板運輸,是從尾水出口平臺距主變電纜層T備段吊物孔有近800段距離,還需要從吊物孔進行垂直運輸和主變電纜層水平運輸。鋼屋蓋單元板運輸至安裝部位分三個步驟進行:首先鋼屋蓋單元板從尾水出口由10名工人搬運經主廠房運輸洞、主變運輸洞至主變室T備段地面(即主變室電纜層吊物孔的下方,其次再從主變室地面(EL.99850m通過吊物孔采用5電動葫蘆垂直吊運至主變電纜層(El1010.50m),最后由10多個人工搬上自制的、主變電纜層跨梁移動行車上,每次運送2塊。而后由6個人工推動跨梁移動行車將鋼屋蓋至安裝部位,再微調至設計位置進行,調整完成后在現場配鉆支承角鋼與單元板連接螺栓的螺栓孔,最后安裝墊板并擰緊螺栓,并采用鎖邊機將拱板內翻邊與外翻邊緊緊咬合在一起,實現兩相鄰單元板間的機械咬合連接,完成單元板的安裝。

(8)跨梁移動行車的制安:由于跨梁移動行車是在地下廠房以外的尾水出口平臺上制作加工而成,跨梁移動行車弦長比鋼屋蓋設計弦長稍短,弧長比鋼屋蓋設計弧長稍長,目的是為了鋼屋蓋搬運方便。跨梁移動行車主梁采用89鋼管制成,從弧長中心點一分為二,在鋼管端部即:弧長中心點)焊接一塊鋼板,采用貨車運進主變室T備段電纜層吊物孔下方,通過主變室電纜層吊物孔上方5的電動葫蘆垂直吊運至電纜層,然后采用人工抬到電纜層跨梁上就位,就位后主梁鋼管端部鋼板上采用高強螺栓固定拼裝,跨梁移動行車弦長的部位采用鋼絲|繩和調節花蘭螺栓繃緊固定形成一個整體,至此跨梁移動行車制安完成。

(9)跨梁移動行車的拆除:在腳手架搭設的全

封閉平臺上進行拆除,同樣還是一個整體跨梁移動行車拆解一分為二,最后通過T備段5的電動葫蘆垂直吊運至主變室地面,并用貨車運離主變室現場,完成場清的工作。

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