羅旭磊，吳澤坤，郝亞輝，王棟，胡琦

（中國建筑第二工程局有限公司核電建設(shè)分公司，廣東 深圳 518034）

1 工程概況

三澳核電站汽輪機廠房橫向單跨結(jié)構(gòu)，跨度為58.1m，縱向長度為110.2m。根據(jù)工程設(shè)計，廠房共計0個軸線，軸距最大為14.5m，廠房鋼結(jié)構(gòu)包括框架柱、梁、屋架體系、桁車梁及平臺體系。A列鋼柱和G列鋼柱柱底標高為-14.45m。柱頂標高為46.1m，柱長為60.5m，采用H型鋼焊接制作。山墻抗風柱柱底標高為-14.5m，主頂標高為46.1m，鋼柱最大長度63.4m。鋼柱最大截面為2.8m，鋼柱最大質(zhì)量為68t。主屋架為雙坡梯形鋼屋架，上弦為焊接H型鋼，下弦為熱軋H型鋼，屋架最大截面高度7.1m，跨度57.2m，屋架重量為45t。屋架之間采用垂直支撐與水平支撐連接，形成穩(wěn)定的屋架支撐體系。桁架采用焊接H型鋼，主桁架頂標高29.5m，截面高度2m，輔助桁架23.7m，截面高度1.5m。汽輪機廠房內(nèi)其他平臺均為鋼結(jié)構(gòu)平臺，平臺標高為-7.5m、1.47m、2.8m、4.3m、5.9m和10.65m。

2 核電站汽輪機廠房鋼結(jié)構(gòu)施工總體規(guī)劃

2.1 鋼結(jié)構(gòu)吊裝通道規(guī)劃

由于該工程鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件重量較大，屬重型鋼結(jié)構(gòu)廠房，對吊裝設(shè)備、吊裝現(xiàn)場條件要求較高。經(jīng)多方研究選型，結(jié)合現(xiàn)場吊裝施工條件，確定該工程吊裝施工技術(shù)方案：長度≤10.9m的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件現(xiàn)場安裝制作，長度＞10.9m的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在廠房外加工制作。通過該方式能夠有效降低因廠房內(nèi)加工制作鋼構(gòu)件造成的土建施工壓力，降低了鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)難度。結(jié)合該工程現(xiàn)場實際情況，常規(guī)主廠房內(nèi)部、外部各設(shè)置3條吊裝通道，即廠內(nèi)吊裝通道，廠內(nèi)鋼柱A～B軸、F～G軸各設(shè)置1條吊裝運輸通道；廠外吊裝A軸、G軸設(shè)置1條吊裝通道，通道標高為-0.5m。

2.2 施工分段與分區(qū)

結(jié)合該工程鋼結(jié)構(gòu)特點，為滿足鋼結(jié)構(gòu)施工工期和施工安全要求，施工單位通過劃分立面進行施工分段。

①工段施工A～G軸鋼構(gòu)件，主要為鋼框架柱、鋼梁、支撐構(gòu)件安裝，施工標高為-13.7m～10.6m。

②工段主要為鋼框架柱、鋼梁、桁車梁、制動梁、制動桁架及支撐構(gòu)件安裝，施工標高為10.6m～45.0m。

③工段主要為鋼結(jié)構(gòu)屋架系統(tǒng)安裝，包括屋架、垂直支撐、水平支撐、屋面檁條和支撐構(gòu)件安裝。

2.3 吊裝機械選型

結(jié)合該工程施工現(xiàn)場基礎(chǔ)承載力和吊裝重量要求，該工程最終選用160t、250t和400t履帶吊進行吊裝。160t和250t履帶吊主要用于廠內(nèi)鋼構(gòu)件吊裝施工，400t履帶吊主要用于山墻鋼結(jié)構(gòu)和屋架鋼結(jié)構(gòu)吊裝。

3 核電站汽輪機廠房鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點

3.1 框架柱梁吊裝施工

該工程中，汽輪機廠房框架柱與框架梁結(jié)構(gòu)截面尺寸大，質(zhì)量大，最大鋼柱重量為68t，最大鋼柱截面2.8m，最大鋼梁重量13t，鋼梁截面1.8m。結(jié)合履帶吊機械設(shè)備選型和吊裝施工技術(shù)方案。框架柱分段吊裝時，按吊裝長度、吊裝重量、分段吊裝節(jié)點位置和避開厚板區(qū)域要求，將最大截面和重量的A～G軸鋼框架柱分為4段，1～10山墻柱H型鋼分為5段，可有效加快吊裝安裝進度。具體施工組織施工時，160t履帶吊負責D～G軸第1～2節(jié)鋼柱和鋼梁安裝、F～G軸1～2節(jié)鋼柱、鋼梁安裝、A～G軸1～2節(jié)鋼柱和鋼梁安裝。250t履帶吊在負責A～D軸1～2節(jié)鋼柱和鋼梁安裝、A～B軸1～2節(jié)鋼柱和鋼梁安裝、G軸第2節(jié)以上鋼柱梁安裝、A軸2節(jié)以上鋼柱、鋼梁安裝。400t履帶吊負責D～G軸3～5節(jié)鋼柱和鋼梁安裝、A～D軸3～5節(jié)鋼柱鋼梁安裝和屋架安裝。

鋼柱吊裝施工前，應(yīng)全面清理廠房基礎(chǔ)表面雜物，并對預(yù)埋螺栓位置、標高進行測量復(fù)核，經(jīng)復(fù)核無誤后，測放鋼柱安裝縱向、橫向軸線，軸線應(yīng)測放至鋼柱底板外側(cè)，以便于鋼柱定位安裝控制。柱身頂部與底部測量標記中心點位置，作為鋼柱垂直度調(diào)整依據(jù)。待第1節(jié)鋼柱吊裝完成后，相應(yīng)安裝框架梁和支撐體系，盡快形成穩(wěn)定的鋼結(jié)構(gòu)體系。鋼梁吊裝施工前，應(yīng)加強鋼梁編號和吊裝方向控制，尤其是與次梁連接的主梁吊裝時，應(yīng)認真鋼梁次梁連接件和固定螺栓孔孔位精度控制，確保鋼梁吊裝后準確安裝到位。

3.2 桁架梁吊裝施工

該工程中，汽輪機廠房內(nèi)規(guī)劃設(shè)計2臺300t和200t桁車各1臺，分別安裝標高26.5m主桁架梁和22.1m桁架梁上。主桁架梁截面高度2.8m，輔桁架梁截面高度1.5m。施工順序規(guī)劃設(shè)計時，250t履帶吊配合400t履帶吊施工。250t履帶吊負責G軸主桁架和輔桁架安裝、A軸主桁架和輔桁架安裝。400t履帶吊負責G軸外2～3軸線至1～3軸線主桁架和輔桁架安裝、A軸1～3軸間主桁架和輔桁架安裝。

具體安裝施工時，由于桁架車梁截面尺寸較大，桁架梁安裝精度要求較高，要求施工單位重點加強桁架車輛安裝精度控制。桁架安裝時，嚴格按柱間支撐跨進安裝，柱間支撐安裝完成并形成穩(wěn)定的剛度單元后，能夠降低桁架安裝對柱間支撐垂直度的影響。桁架安裝定位以A～G軸為基準，避免使用鋼柱軸中心線或鋼柱邊緣線為基準，防止因鋼柱垂直度偏差造成誤差累積。制動板與桁架使用高強螺栓連接和輔桁架焊接連接時，為降低焊接應(yīng)力變化對桁架安裝精度的影響，先使用高強螺栓固定桁架梁與制動板，并初擰到位后再焊接。

3.3 屋架安裝

該工程汽輪機廠房屋架為雙坡梯形鋼屋架，單榀質(zhì)量為45t，屋架長度57.2m，屋架高度為3.6m～6.7m，屬超長、超寬屋架，施工難度大。考慮到現(xiàn)場實際情況，屋架委托專業(yè)廠家加工制作構(gòu)件后運輸至施工現(xiàn)場拼裝。為便于運輸和安裝，屋架分為3段運輸。屋架運輸?shù)浆F(xiàn)場后，由250t履帶吊配合400t履帶吊吊裝施工。由400t履帶吊安裝2軸屋架到位后，繼續(xù)安裝3軸屋架，由250t履帶吊安裝2軸垂直支撐和2～3軸屋架上弦、下弦構(gòu)件。400t履帶吊繼續(xù)安裝其余垂直支撐及2～3軸屋架鋼構(gòu)件。400t履帶吊安裝4軸屋架。由250t履帶吊安裝3～4軸垂直支撐和上弦、下弦構(gòu)件，400t履帶吊安裝其余垂直支撐和3～4軸屋蓋構(gòu)件。通過250t履帶吊與400t履帶吊配合吊裝方式完成整個屋架吊裝施工。

由于該工程屋架構(gòu)件重量大、尺寸大，為確保吊裝安全，該工程采用5點吊裝法進行吊裝施工（如下圖所示），吊點設(shè)置綜合考慮屋架構(gòu)件撓度、吊裝水平夾角、吊點受力等情況，遵循上弦受拉、下弦受壓的吊裝原則，上弦吊點4個，下弦吊點1個，上弦吊點均采用吊耳固定，下弦吊點采用鋼絲繩綁扎，各吊點鋼絲繩長度均經(jīng)精確計算和試吊，確保屋架吊裝受力均勻。屋架吊裝時，第1榀屋架吊裝就位后，立即固定1～2軸檁條，使屋架與山墻形成穩(wěn)定受力體系。第2榀屋架起吊就位后，250t履帶吊配合安裝2～3軸垂直桁架，并校正屋架垂直度，固定屋架兩端支座高強螺栓，安裝檁條和水平支撐，經(jīng)檢查無誤后繼續(xù)安裝屋架構(gòu)件。

屋架吊裝5點吊裝示意圖

3.4 超厚板焊接施工要點

該工程超厚板焊接施工主要是鋼梁與上下翼緣板焊接施工。超厚板厚度8mm～80mm不等，采用二氧化碳氣體保護焊焊接施工，12mm以下厚度采用手工電弧焊焊接。

由于該工程鋼結(jié)構(gòu)跨度和軸距較大，鋼柱和鋼梁連接均采用超厚板焊接連接方式，極易產(chǎn)生焊接變形和層狀撕裂問題，需對超厚板進行焊前預(yù)熱、層間保溫和焊后消氫熱處理，以保障超厚板焊接質(zhì)量，防止出現(xiàn)焊接變形問題。針對該問題，工程嚴格按《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ 81-2002）要求進行超厚板焊前預(yù)熱處理措施，并加強層面溫度控制和焊后熱處理，防止發(fā)生超厚板焊接應(yīng)力集中變形問題。層間溫度控制時，針對該工程高空作業(yè)環(huán)境和風影響的問題，為避免超厚板層間溫度低于預(yù)熱溫度，保持焊接熱輸入量，將層間溫度控制在175℃～200℃范圍內(nèi)，當層間溫度＞200℃時，自然冷卻至層間溫度控制范圍，并控制熱輸入量。當層間溫度＜175℃時采取火焰加熱方式提高層間溫度。超厚板層間焊接完成后，借助紅外線監(jiān)控層間溫度，并維持焊后消氫處理溫度200℃～250℃。焊后消氫處理時，使用烤槍對焊后超厚板進行加熱處理，加熱時應(yīng)均勻加熱，防止產(chǎn)生溫度梯度造成超厚板變形。超長焊縫焊后處理時，采用多個烤槍同時加熱，焊縫加熱后及時包裹防火巖棉，確保焊后處理溫度保持在溫度區(qū)間并維持1h，待焊縫冷卻至自然溫度。

4 結(jié)語

通過精心組織和施工，該工程鋼結(jié)構(gòu)一次通過項目組驗收，鋼結(jié)構(gòu)柱、梁、屋架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好，焊接質(zhì)量符合I級焊縫要求，工程施工質(zhì)量達到工程設(shè)計目標要求，取得了良好的施工技術(shù)效益，為同類工程施工積累了豐富的施工經(jīng)驗。