徐耀兵，高建平，潘 軍，李繼峰，李 兵

(中國電力建設(shè)工程咨詢公司，北京 100120)

1 概述

馬鞍山電廠“上大壓小”擴(kuò)建工程2×660MW燃煤發(fā)電機(jī)組是由中國電力建設(shè)工程咨詢公司采用EPC總承包模式進(jìn)行建設(shè)的。鍋爐設(shè)備是上海鍋爐廠生產(chǎn)的2010t/h超臨界變壓運(yùn)行、螺旋管圈直流爐，一次再熱、單爐膛切圓燃燒、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼結(jié)構(gòu)、全懸吊結(jié)構(gòu)π型布置。

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)包括主鋼架、副鋼架、爐頂鋼架、空預(yù)器鋼架及平臺扶梯等，鋼結(jié)構(gòu)寬43m、深49.4m、高84.95m(大板梁頂標(biāo)高)，基本結(jié)構(gòu)為7層8段，總重約4800t。J、K、L、N四根大板梁布置于鋼結(jié)構(gòu)頂部，其中K、L板梁為上下疊梁。鋼結(jié)構(gòu)中最重的部件是L上板梁，重72.6t。鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)使用10.9s級扭剪型高強(qiáng)螺栓連接。

馬鞍山電廠2×660MW鍋爐鋼結(jié)構(gòu)2010年9月28日開始吊裝，由于設(shè)備制造、施工工藝、施工方法等原因，在鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中出現(xiàn)一批影響鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量的問題，如：立柱兩端頂緊面、連接板貼合面、斜撐安裝、高強(qiáng)螺栓終緊等。本文針對鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中出現(xiàn)的問題，進(jìn)行了詳細(xì)的分析，制定了切實(shí)可行的方案，保證了鋼架構(gòu)的安裝質(zhì)量，為后續(xù)的受熱面安裝工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

問題及解決方案

2 鋼結(jié)構(gòu)安裝工藝及分析

2.1 立柱頂緊面接觸面積不足

60萬機(jī)組鍋爐的鋼結(jié)構(gòu)主要采用H型鋼制作立柱，H型鋼兩端采用機(jī)銑工藝加工成具有較高水平度的平面，使得立柱安裝時(shí)有足夠的接觸面積，以保證受力性能。

但在設(shè)備的加工制作過程中，對立柱斷面的機(jī)銑工藝控制不足，導(dǎo)致現(xiàn)場安裝時(shí)立柱對接時(shí)，端面間存在0.5～2mm不等的間隙。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50205-2001)[1]和上海鍋爐廠《鋼結(jié)構(gòu)說明書》的要求，立柱端面的接觸面積必須達(dá)到70%以上。將立柱返回制造廠重新加工端銑面時(shí)間緊迫；同時(shí)，現(xiàn)場的加工設(shè)備不具備加工端銑面的條件，立柱頂緊面接觸面積的問題必須采取現(xiàn)場方案解決。

在保證安裝質(zhì)量的前提下，同時(shí)保證現(xiàn)場安裝進(jìn)度。決定采用“先沉降、后加墊片”的方式解決立柱端面間隙問題。以第一層立柱和第二層立柱之間的間隙為例，H3.7柱連接處的間隙最大達(dá)到2mm，最小的為0.7mm。第二層立柱安裝完成后，先不處理此處的間隙。繼續(xù)向上安裝第三層，直至大板梁吊裝前，再次檢查H3.7柱一、二層之間的間隙，原來0.7mm間隙處已經(jīng)頂緊，最大2mm的間隙現(xiàn)在已減小至0.9mm。因?yàn)樯戏戒摻Y(jié)構(gòu)的重量，使第二層立柱產(chǎn)生一定的沉降，部分較小的間隙在立柱頂緊后消失。對于仍存在的間隙，使用厚度0.5、1、1.5mm的墊片，填充柱頭之間的間隙，保證立柱端部接觸面積在70%以上。加墊片時(shí)注意選擇墊片厚度，間隙在2mm以下時(shí)，宜加一片墊片。

采用“先沉降、后加墊片”的方式，減少了在立柱連接的同時(shí)加裝墊片方式對鋼結(jié)構(gòu)自身性能的影響。鋼結(jié)構(gòu)自然沉降后可以自行頂緊的位置，之前被人為的加入墊片，就導(dǎo)致該處無法正常沉降，產(chǎn)生附加應(yīng)力，對鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此，先讓鋼結(jié)構(gòu)自由沉降，然后在仍存在間隙的地方加裝墊片，保證鋼結(jié)構(gòu)縱向傳力的連續(xù)性，是保證鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

2.2 連接板與立柱間貼緊面問題

由于承載負(fù)荷不同，鋼結(jié)構(gòu)的立柱設(shè)計(jì)中，存在截面收縮的情況。截面不同的立柱在連接時(shí)，上部立柱的外側(cè)面與下部立柱的外側(cè)面不在同一平面上，需要在上部立柱的連接位置上加裝梳形板，保證連接板與兩立柱之間充分貼緊。

在制造過程中，立柱、梳形板、連接板是分開制作的，裝配過程中就會出現(xiàn)梳形板的厚度偏大或者偏小的現(xiàn)象。梳形板厚度偏小時(shí)，連接板與上部立柱不能貼緊，存在間隙；厚度偏大，與下部立柱間存在間隙。如果直接將高強(qiáng)螺栓終緊，立柱與連接板將形成空腔，摩擦面失效，對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

馬鞍山電廠鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中，梳形板厚度出現(xiàn)不同程度的偏差。廠家按照現(xiàn)場尺寸制作了厚度分別為0.5、1、1.5、2mm的專用墊片。經(jīng)過加裝專用墊片，保證了連接板與立柱之間充分貼緊。

2.3 多段斜撐安裝問題

考慮到省煤器和空預(yù)的附屬設(shè)備的安裝和支撐，將一層鋼結(jié)構(gòu)拆分為若干段，各段之間采用多段斜撐連接。以馬鞍山電廠鍋爐N列第三層(15.5～27m) 鋼結(jié)構(gòu)，見圖1，被分為三段，每段之間設(shè)置2～4根斜撐承力。

圖1 多段斜撐連接示意圖

中三根通長的橫梁跨度為21.5m，在安裝三根橫梁之間的斜撐時(shí)。如果事先沒有做充分考慮，就會出現(xiàn)橫梁間距過小或斜撐長度不夠的情況。但是經(jīng)過詳細(xì)的設(shè)備復(fù)查后發(fā)現(xiàn)，斜撐的尺寸偏差在規(guī)范要求范圍內(nèi)。究其原因，出現(xiàn)斜撐裝不進(jìn)去或斜撐長度不夠，是因?yàn)闄M梁在大跨度情況下出現(xiàn)上撓或下?lián)?。圖2中，最大撓度達(dá)到23mm。最下方一根橫梁上撓，第二根和第三根橫梁下?lián)希瑢?dǎo)致第二段斜撐裝不進(jìn)去，第三段斜撐長度不足。

針對安裝過程中出現(xiàn)的這些問題，我們制作了專用抱箍，安裝在橫梁撓度最大的部位，用10t的葫蘆將橫梁的撓度校正至接近水平位置，保證橫梁撓度在±5mm之間，三段共9根斜撐實(shí)現(xiàn)順利安裝。

1.4 高強(qiáng)螺栓緊固問題

高強(qiáng)螺栓連接是目前鋼結(jié)構(gòu)較為常用的連接方式，安裝方便，現(xiàn)場適應(yīng)性強(qiáng)。但安裝高強(qiáng)螺栓時(shí)，緊固力必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求，例如：M22的扭剪型高強(qiáng)螺栓的緊固力為590～680N﹒m，M30的大六角高強(qiáng)螺栓的緊固力為1120～1490N﹒m。

在高強(qiáng)螺栓復(fù)檢過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)部分高強(qiáng)螺栓終緊力不足的問題，終緊度差0.5-1個(gè)絲扣。這勢必會影響鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載性能。

造成高強(qiáng)螺栓終緊力矩不足的原因主要是施工方法和施工工藝不合理，不按順序、不分先后的擰緊，結(jié)果造成擰完后面的，發(fā)現(xiàn)前面的松了；擰完四周的發(fā)現(xiàn)中間的動(dòng)了。每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的高強(qiáng)螺栓最少為12顆，最多80顆，成矩形方陣布置，見圖2。

圖2 立柱頭部螺栓孔分部示意圖

高強(qiáng)螺栓終緊過程中，必須按照一定的順序，先中心后四周，且要對稱擰緊。這樣才能保證整個(gè)節(jié)點(diǎn)上的高強(qiáng)螺栓都達(dá)到規(guī)定的緊固扭矩。

高強(qiáng)螺栓終緊后必須對終緊扭矩進(jìn)行抽檢，使用標(biāo)準(zhǔn)的扭力扳手檢查。出現(xiàn)扭力不合格的擴(kuò)大抽檢分為，若再每一層鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)顆螺栓扭力不合格，則要求對整層的高強(qiáng)螺栓進(jìn)行復(fù)核。

3 鋼結(jié)構(gòu)整體標(biāo)高控制

鋼結(jié)構(gòu)的整體標(biāo)高對受熱面的安裝、鍋爐運(yùn)行都有著重要的作用。標(biāo)高偏差，將引起受熱面安裝位置的改變，導(dǎo)致受熱面無法正常對口、定位；在運(yùn)行中，受熱面沒有處在它的設(shè)計(jì)溫度區(qū)域內(nèi)，對傳熱和鍋爐性能都有較大影響。

在鋼結(jié)構(gòu)制造過程中，立柱的高度都有一定的偏差。從單根立柱來看，基本上都在規(guī)程規(guī)范要求范圍內(nèi)[2]，但是多層累計(jì)后，就容易導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)整體標(biāo)高超標(biāo)。以馬鞍山電廠的鍋爐鋼結(jié)構(gòu)為例，它的鋼結(jié)構(gòu)分為七層八段，如果每段鋼柱的高度都有-5mm的偏差，則鋼結(jié)構(gòu)的整體高度偏差將達(dá)到-40mm。鋼結(jié)構(gòu)的整體標(biāo)高偏差嚴(yán)重超標(biāo)。

通常的解決方法都是采用現(xiàn)場補(bǔ)救。大板梁就位前，測量板梁支座的標(biāo)高。如果標(biāo)高偏低，則采用加墊片的方式。在板梁支座上加墊片，將影響大板梁的穩(wěn)定性，存在較大隱患。如果標(biāo)高偏高，對板梁支座上的卡槽進(jìn)行車削，造成板梁支座強(qiáng)度降低，同樣存在安全隱患。同時(shí)，這種調(diào)整方式難度非常大，調(diào)節(jié)幅度也很小。

馬鞍山電廠鍋爐鋼架的立柱尺寸在制造過程中出現(xiàn)負(fù)偏差的情況較多，如第三層立柱的設(shè)計(jì)標(biāo)高為11200mm，實(shí)際到貨的立柱，最長的僅為11197mm，最短的則僅有11191mm。在制造方面滿足尺寸偏差的要求，但是在多層中出現(xiàn)這種負(fù)偏差，將導(dǎo)致鋼架整體標(biāo)高降低。馬鞍山電廠1#鍋爐鋼架在第五層安裝結(jié)束時(shí)，標(biāo)高偏差為-45mm。如果繼續(xù)裝完第六、第七層，標(biāo)高的負(fù)偏差將會更大。針對這種情況，我們緊急聯(lián)系鋼架制造廠家，將第六層、第七層的立柱長度分別加長25mm、20mm。在第七層安裝結(jié)束時(shí)，鋼架整體標(biāo)高較設(shè)計(jì)值僅低3mm，保證了大板梁的安裝尺寸。為大板梁的安裝奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 對鍋爐鋼架安裝的建議

在總承包單位、監(jiān)理單位和施工單位的共同努力下，快速、高效、高質(zhì)量的完成了馬鞍山電廠鍋爐鋼架的安裝工作，在各級驗(yàn)收中均達(dá)到優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)。受熱面承載前監(jiān)檢工作中，獲得了98分的高分。

(1)鋼結(jié)構(gòu)制造廠必須嚴(yán)格控制制造工藝和加工精度，確保按照圖紙尺寸加工生產(chǎn)。設(shè)備出廠前，必須對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)組裝。核對部件加工尺寸，檢查螺栓孔的開孔位置，為現(xiàn)場安裝提供方便。

(2)現(xiàn)場安裝過程中，要加強(qiáng)圖紙會審和技術(shù)交底。力求每一個(gè)施工人員都能領(lǐng)會施工過程中的技術(shù)要求、施工方法，為創(chuàng)造高質(zhì)量的精品工程準(zhǔn)備條件。

(3)總承包單位、監(jiān)理單位、施工單位和制造廠必須較強(qiáng)聯(lián)系，將安裝過程中的缺陷和不足及時(shí)反饋給制造廠，避免后續(xù)過程中再次出現(xiàn)同一缺陷。同時(shí)，把現(xiàn)場安裝的要求提供給制造廠，做到廠內(nèi)調(diào)整和現(xiàn)場調(diào)整相結(jié)合，將一個(gè)問題分散成若干個(gè)小問題，提高鍋爐鋼架的安裝質(zhì)量。

[1]GB 50205-2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]DLT 5210.2-2009，電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評價(jià)規(guī)程[S].