常州西电特高压变压器厂房属于典型的大跨度超高重型钢结构，具有一定的施工难度。结合工程实际，根据大跨度、超高、重型钢结构的特点，对施工方案和流程进行优化，并对关键施工工艺进行控制，最终，工程的施工质量和经济效益均获得了明显提高，为类似工程的实施提供了借鉴。

 

一、工程概况

 

常州西电特高压变压器厂房，是由5个单体组成的高低跨结构(图1)。以⑥轴为伸缩缝，其中①～⑥轴以大装配车间为主(图2)，双肢格构柱、H型钢梁，柱距12m，跨度37m，柱顶标高36.5m；⑦～16轴以高压试验大厅为主(图3)，双肢格构柱、螺栓球网架屋盖，柱距9.0m，跨度53.6m，支撑网架格构柱顶标高41.7m。厂房平面尺寸138.6m×82.0m，工程总质量5000t。

 

图1 厂房三维示意

图2 ①～⑥轴大装配车间立面

图3 ⑦～16轴高压试验大厅立面

 

二、重难点分析

 

1)结构高、跨度大：本工程属于典型的大跨度超高重钢厂房，高空作业给施工和吊装带来很大难度。

 

2)格构柱超限：双肢格构柱最大单件质量达60t，长度45m，属于超限构件，因此双肢格构柱吊装及施工流程的选择是本工程重点。

 

3)大跨度超高空间网格结构：试验大厅屋面网架跨度53.6m，长81m，安装标高41.7m，网架结构自重达70kg/㎡，提升总质量约400t，此类大跨高层空间网格结构自重大、构件数量多，应选择安全可靠、经济合理的施工方案和技术保证措施。

 

4)屋面反吊板：根据设计要求，本工程屋面底板设在檩条下方，底板高空反吊施工技术要求较高。

 

三、施工方案优化

 

根据工程特点和重难点分析，结合施工模拟计算，施工方案经反复优化比较后确定为：格构柱“车间整体制作，整体运输，现场整榀吊装”，利用履带吊主副机旋转吊装施工技术。根据以往类似工程成功经验，网架结构在地面预设胎架，拼装成整体后，利用“液压同步提升施工技术”将其一次提升到位。屋面底板反吊时，直接利用行车搭设脚手架作为滑移施工平台，底板分单元顺序施工。

 

采用上述综合施工技术，主要构件均在工厂和地面完成拼装和焊接，大幅度降低现场和高空施工作业量，拼装精度高，质量、安全和工期得到可靠的技术保障。厂房主体结构施工采用分件安装法，按照“先主后次、先高跨后低跨”顺序施工，具体施工流程为：基础复测→钢柱、柱间支撑→屋面网架提升(试验大厅)→吊车梁→屋架钢梁及屋面支撑→屋面墙面围护结构，总体施工顺序流程见图4。

 

图4 总体施工流程

 

四、关键施工工艺控制

 

1、双肢格构柱吊装

 

1)吊耳设计

 

双肢H型钢格构柱，外形尺寸长45m、宽5.55m、高1.92m，单重60t，属于超长、超重构件，吊耳设计除考虑吊重外，还应考虑钢丝绳避开柱顶悬挑钢梁牛腿、柱侧檩托板等不利因素，为此钢柱采用平衡梁2点吊装法。格构柱顶肩梁外侧焊接临时悬挑牛腿作为2个主机吊耳(图5)，柱底杯口上方2m处设2个副机吊耳，吊装吊耳和钢柱变形经有限元模拟计算，吊耳还应考虑钢柱高空旋转时受力方向的变化。

 

图5 主吊耳

 

2)吊装工艺流程

 

格构柱主要吊装工艺流程为：200t主机+50t副机，钢柱同步水平起吊离地→主副机配合，钢柱由水平向竖直状态旋转→待钢柱旋转至竖直安装状态，副机脱钩、主机吊装移送至杯口→张拉缆风绳，柱脚调节固定，经纬仪测量找正无误后，浇筑混凝土。

 

2、网架整体提升

 

1)地面预拼装

 

网架地面拼装要点：预设钢管定位轴线胎架；网架下弦悬挂吊车，网架应预起拱；高强螺栓必须拧紧到位，并逐一检查，以确保网架挠度和拼装质量。网架附属构件，包括检修马道、屋面檩条、吊车轨道等地面预先安装完成，与网架同步提升，减少高空作业量。

 

2)提升吊点

 

a)上吊点设计。双肢格构柱肩梁及上节柱经计算后，可直接作为提升支架受力支撑结构(图6)，提升支架前立柱为双肢管柱，通过缀条与上节柱翼缘焊接，与格构柱形成空间稳定的整体结构体系，提升横梁搁置在后立拉杆和扁担梁上，端部开孔，穿提升器和钢绞线作为上吊点。

 

图6 提升支架

 

b)下吊点设计。网架提升下吊点采用临时三角锥体(3杆1球)，与网架单元地面拼装成整体，为减少提升高度，避免钢绞线与网架内杆件相碰，下吊点设置在网架下弦空隙内(图7)。

 

图7 下吊点

 

上下吊点沿高度必须对齐，避免网架提升偏位，钢绞线从上吊点穿过提升器上拔，再与下吊点提升地锚可靠连接。

 

3)网架液压提升

 

根据结构受力计算情况，网架提升吊点需配置10台TLJ-600型(额定提升能力60t)提升器，各吊点均配置4根φ17.8mm的钢绞线(单根破断拉力35t)，提升动力系统由2台60kW的液压变频泵站提供(图8)。根据《重型结构和设备整体提升技术规范》规定，提升器安全系数为1.25，钢绞线安全系数为2.0。网架地面拼装完成验收合格后，先预提升脱离胎架100mm，静置12h，检查无误后正式提升，提升到设计标高后，周边杆件高空二次嵌补，整体验收合格，提升器卸载拆除。网架提升前做好施工通道、安全网等高空安全技术保证措施。

 

图8 试验大厅网架提升吊点示意

 

3、屋面底板反吊施工

 

为方便高空作业，重型行车一般在屋面板施工前已吊装就位，在下层板反吊施工时，可直接利用行车搭设施工操作平台(图9)，底板按照单元分区逐条安装，移动行车，直至安装结束，有效降低施工成本。操作平台采用钢管扣件式脚手架，严格按照JGJ130—2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》，做好平台周边安全防护，平台与行车连接处采取保护措施。

 

图9 行车移动操作平台

 

五、现场施工效果

 

现场施工质量经实测检查，偏差最大值全部符合设计和规范要求，施工质量安全可靠。

 

结语

 

本工程施工实践经验表明：结合工程特点和难点，采取科学合理的施工技术措施，做到方案先行，关键工艺可控，既节约工期，又确保施工质量。本文介绍的特高压重钢厂房施工技术，具有一定的推广实用价值。

 

作者简介：蔡小平（1972—），男，本科，高级工程师。