景洪升船机主机房钢格构柱的制作与安装

景洪升船机主机房钢格构柱的制作与安装

程建文

(中国葛洲坝集团机电建设有限公司，四川 成都 610091)

钢格构柱是主机房桥机及轨道梁的承载基础，其施工质量和施工进度对桥机的安全运行和后续主提升摘要：

设备的安装工期控制至关重要。对景洪升船机主机房钢格构柱的制作与安装工艺进行了阐述和总结。钢格构柱与柱脚一期埋件之间采用螺栓连接，对柱脚一期埋件的安装位置精度要求较高，而柱脚基础钢筋密集，对柱脚一期埋件的安装质量和施工效率影响较大。因此，施工中采取了“将柱脚一期埋件由散件安装改为整体安装，钢格构柱安装由栓接定位改为焊接定位”的工艺。应用效果表明，在保证施工质量的前提下，有效缩短了钢格构柱的制作与安装工期，从而满足了工程施工进度要求。景洪升船机；主机房；钢格构柱；制作；安装关键词：

1671-9913(2019)12-0056-04中图分类号：TV691 文献标志码：A 文章编号：

Fabrication and Installation of Steel Lattice Column in Main Hoisting Machine Room of Jinghong Ship Lift

CHENG Jian-wen

(Electromechanical Construction Co., Ltd. of CGGC, Chengdu 610091, China)

Abstract: The steel lattice column is the bearing foundation of the bridge crane and track beam in the main hoisting machine room. Its construction quality and progress are of vital importance to the safe operation of the bridge crane and the control of the installation period of the subsequent main hoisting machine. The bolt group connection is used between the steel lattice column and the phase I concrete embedded parts of column foot. The accuracy of the installation position of the phase I concrete embedded parts of column foot is critical, while the density of the reinforced bar of the column foot foundation has a greater impact on the installation quality and working efficiency during the possess. In this paper, a new technology has been proposed, in which the phase I concrete embedded parts of column foot has been changed from the installation of scattered parts to the whole installation and the steel lattice column from the bolted positioning to the welding positioning. Application results show that the construction period of fabrication and installation of steel lattice columns are effectively shortened, and the requirements of construction progress are met under the premise of ensuring construction quality. In this paper, the fabrication and installation technology of steel lattice column in main hoisting machine room of Jinghong ship lift are expounded and summarized.Keywords: Jinghong ship lift; main hoisting machine room; steel lattice column; fabrication; installation

0　引言

景洪水电站位于云南省景洪市北郊5 km，以发电为主，兼有航运、防洪、旅游及库区水

产养殖等综合功能。景洪升船机是景洪水电站的通航设施，布置在水电站的右侧，由上游浮式导航堤、上闸首段、塔楼段、下闸首段和下

* 收稿日期：2019-06-30

作者简介：程建文(1970- )，男，湖北新洲人，高级工程师，主要从事水工金属结构及垂直升船机设备安装工作。

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水力发电 景洪升船机主机房钢格构柱的制作与安装游引航道组成。设计机型为水力式垂直升船机，是我国自主研发创新、拥有完全知识产权的一种新型升船机。景洪升船机最大提升高度66.86 m，最大提升重量2 920 t，最大可通行500 t级船舶，目前是澜沧江流域规模最大的通航设施。

景洪升船机于2008年3月开工，2016年11月建成通航，历时8年，打通了澜沧江至湄公河出海水运通道，实现了中国、老挝、缅甸、泰国四国签署的商船通航协定目标。在此之前，水力式升船机的安装施工，国内外均无可参考借鉴的工程实例。中国葛洲坝集团机电建设有限公司作为景洪升船机的施工单位，通过积极探索，不断总结优化施工工艺，取得了多项关键技术成果，填补了国内外水力式升船机设备安装的技术空白。在该升船机主机房钢结构项目的施工中，采取了“将柱脚一期埋件由散件安装改为整体安装，钢格构柱安装由栓接定位改为焊接定位”的施工工艺，有效地缩短了钢格构柱的制作与安装工期。

1　钢格构柱的布置形式及安装思路

1.1 钢格构柱的布置形式

景洪升船机主机房采用钢结构封闭，建筑面积4 080 m2，设置一跨18轴线、36根钢格构柱，柱中心轴线间距6 m，其平面布置见图1。钢格构柱分为柱脚埋件、格构柱(肩梁和四管柱体)两部分制作与安装，见图2[1-2]。

1.2 格构柱安装思路

上闸首安装部位交面较早，而格构柱的制作图纸提供较晚，经过工艺深化设计和材料采购环节后，上闸首格构柱的制作工期十分紧张，要求一个月内完成10根格构柱的制作。塔楼段安装部位交面滞后较多，造成塔楼段格构柱的安装工期十分紧张，要求一个月内完成26根格构柱的安装。格构柱是主机房320 t桥机及轨道梁的承载基础，也是关键安装线路“格构柱→轨道梁→桥机→网架→主提升设备”上的一环，因此，格构柱必须在保证施工质量的前提下，缩短制作与安装工期，满足进度要求。

1234567101112131415161718B614m≤⍱614m䫒Ṭ󱶴ḡA1234567101112131415161718注：图中尺寸单位为mm，高程单位为m

①～⑤ 轴线钢格构柱布置在上闸首，是桥机安装区段；⑥～ 轴线钢格构柱布置在塔楼段，是桥机主要运行区段。

图1　景洪升船机主机房钢格构柱平面布置图

1ĉ-ĉ3(ḡ㝊󰷻Ԧ)2ͪ614mĉĉ4(a)钢格构柱立视图 (b)钢格构柱侧视图 (c)柱脚埋件俯视图

注：1-肩梁；2-四管柱体；3-格构柱(1、2组合件)；4-柱脚埋件。

图2　景洪升船机主机房钢格构柱详图

原设计图中，格构柱安装时，通过柱体上、下柱脚板的个锚栓孔与柱脚埋件的32根锚杆对穿后栓接就位。该安装连接方式对格构柱和柱脚埋件的制作与安装精度要求很高，而制作和安装的累积误差难以避免，故该安装连接方式的实施难度极大，施工质量和工期均难以保证。为解决这一难题，采取的安装思路为：将柱体与上、下柱脚板分开制作和安装。上、下柱脚板作为柱脚埋件的定位件，把原来散件安装的32根锚杆组合成整体安装，把格构柱的安装连接方式改为4个柱脚管与4个上柱脚板开孔对穿后焊接就位，这样可大幅度的提高安装效率和保证安装质量。

2　钢格构柱制作

2.1 柱脚埋件制作

柱脚埋件属于一期埋件，原设计图中每根钢格构柱的柱脚埋件分四组制作，每组8根

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水力发电 景洪升船机主机房钢格构柱的制作与安装M42锚栓，这样制作虽然简单，但却不易保证安装质量。为兼顾柱脚埋件的制作与安装质量，制造时每组8根锚栓用上、下柱脚板定位组合为一组锚栓，并用加固槽钢将四组锚栓连成整体(见图3)，加固槽钢设在下柱脚板的表面，露出混凝土收仓面，可以回收再利用。柱脚埋件制作组装要求为：中心轴线的偏差不大于1 mm，两条对角线的相对偏差不大于2 mm，同组各锚栓的顶面相对高差不大于5 mm，单根锚栓的垂直度偏差不大于2 mm。组装后，每套柱脚埋件重量2.04 t。

󰀔󰀔󰀕󰀕󰀖󰀗󰀗(a)柱脚埋件立视图 (b)柱脚埋件俯视图

注：图中尺寸单位为mm

1-加固槽钢；2-上柱脚板；3下柱脚板；4-M42锚栓

图3　柱脚埋件制作组装图

2.2 格构柱制作

格构柱由四管柱体和肩梁组成。四管柱体外形尺寸(轴线长×宽×高)为2 150 mm×900 mm×8 025 mm，主管采用外径φ273 mm的无缝钢管，支管分别选用外径

φ180 mm、φ159 mm和φ114 mm的无缝钢管。

支管接头相贯线用AutoCAD展开放样[1]，按比例1：1打印接头样板，沿支管外壁放样划线，用手工切割下料。钢管下料后，先将格构柱组焊成单片(两管柱体)，再将两单片组焊成四管柱体。焊接时，主管两端用型钢固定约束，采用半自动CO2保焊和手工电弧焊，由2～4名焊工均布对称施焊，先焊中间节点，再向两端节点扩展焊接，同一支杆的两端不同时施焊，避免由于焊缝收缩向一端累积，引起各节点间的尺寸误差[2]。制作实践表明，在没有钢管相贯线切割机的条件下，通过AutoCAD展开放样，严格控制钢管轴线的直线度、样板定位线与钢管轴线的位置偏差、切割时割炬嘴与管壁的垂直度等，用手工切割下料的管口相贯线和轴线长度误差，可以满足格构柱的制作质量要求，

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实际焊接后，主管间距收缩量均在3 mm以内，达到了预期的质量控制标准。

肩梁为箱型结构，由上盖板、下盖板和腹板组成，板厚分别为30 mm、25 mm和22 mm，材质均为Q345B钢材。肩梁外形尺寸(长×宽×高)为2 510 mm×1 260 mm×1 950 mm，其结构紧凑、焊缝密集，必须严格控制其组拼和焊接顺序，否则会造成焊接困难和较大的焊接应力。肩梁采用对称焊接，立焊分上、中、下三段，按中→下→上顺序焊接，平、仰焊采用分段退步焊，中间焊道采用锤击消应。

四管柱体和肩梁在厂内制作成整体，为便于格构柱的安装，制作时将原设计图中上、下柱脚板与四管柱主管之间的厂内制造焊缝，改为现场安装焊缝。格构柱采用多面施工，布置3个肩梁组焊平台、2个格构柱单片组焊平台和2个格构柱立拼组焊平台，平均2 d可以完成一根格构柱的制作。

格构柱的制作要求：管件直线度每米范围内偏差不大于1 mm，全长范围内偏差不大于5 mm；柱身弯曲矢高偏差不大于8 mm；柱身扭曲偏差肩梁处不大于3 mm，其他不大于8 mm；肩梁上盖板顶面平面度偏差不大于2 mm；四管柱脚底面平面度偏差不大于5 mm；柱截面几何尺寸偏差不大于3 mm；两条对角线相对偏差不大于3 mm；柱身总长度偏差不大于5 mm[3]。

3　钢格构柱安装

3.1 柱脚埋件安装

根据一期混凝土的浇筑进度安排，柱脚埋件分6批安装。因柱脚埋件部位的设计荷载较大，土建结构中设置了密集的钢筋网，给柱脚埋件的安装造成了较大影响。为解决金结与土建施工的矛盾，根据现场实际情况和总结，优化了施工工艺，确定了两个专业的施工顺序及要求，即：柱脚埋件安装前，先布置土建钢筋但暂不绑扎固定，柱脚埋件的固定托架横杆在混凝土的保护层内搭设；柱脚埋件安装时，根据锚栓的安装位置调整土建钢筋间距；柱脚埋件调整加固合格后，绑扎土建钢筋。柱脚埋件安装要求：中心轴线的偏差不大于1 mm，支承

水力发电 景洪升船机主机房钢格构柱的制作与安装面高程偏差不大于3 mm，支承面水平度每米范围内偏差不大于1 mm[3]。

由于柱脚埋件制作时组装成了整体，安装时能直观地判断土建钢筋是否影响埋件安装，据实调整土建钢筋的间距，32根锚栓可以一次吊装就位，避免了反复调整土建钢筋的位置，平均1 d可以完成一套柱脚埋件的吊装、调整及加固。

3.2 格构柱安装

格构柱外形尺寸(长×宽×高)为2.51 m×1.26 m×10 m，单重10.226 t，在柱脚埋件一期混凝土浇筑7 d后安装。安装前，在上柱脚板的顶面，按设计值测放格构柱的柱脚定位轴线；以此定位轴线为基准，根据格构柱4个柱脚管的制作实测尺寸，在上柱脚板上放样确定格构柱的四管定位中心点。以此中心点为圆心，在上柱脚板上用割炬切割出直径为277～279 mm的通孔(见图4)。

1111󰡦󰖌󱇎⍻󱉪󱈨󰡦󰖌󱈨󱇎⍻󱈨󱉪󱉪⍻󱉪⍻󱇎󱈨󱈨󱇎󰖌󱉪󰖌󰡦⍻󱇎󰡦2󰖌󰡦1321󰡦󰖌󱇎⍻󱉪󱈨⴨䛫Ṭ󱶴ḡ䇮䇑䰤䐍注：1-实测放样点；2-设计定位点；3-设计定位轴线

图4　格构柱放样定位图

格构柱采用水平方式运输，由现场塔机卸车后，采用旋转法在地面翻立并吊装就位。吊装前，在格构柱上做好安装标记，包括：十字中心线、垂直度检测线、标高检测线等；吊装就位后，用垂线、水准仪和钢尺等，检测柱身垂直度、柱顶高程和平面度，并用千斤顶、倒链调整[4]。其中，调整要求为：柱身垂直度在全高范围内偏差不大于10 mm；柱顶高程偏差不大于3 mm，相邻柱顶高程相对偏差不大于5 mm；柱顶平面度偏差不大于3 mm；中心轴

线位置偏差不大于5 mm[3]。

格构柱调整合格后，先点焊固定，再进行现场焊缝的焊接；每根格构柱由2～4名焊工对称焊接。焊接顺序：下柱脚板与主管组合焊缝→上柱脚板与主管组合焊缝→柱脚加劲板与主管角焊缝→下柱脚板与预埋板角焊缝→螺栓垫板与上层柱脚板角焊缝。焊接过程中，实时监测钢格构柱的垂直度，通过调整焊序减少焊接变形对柱身垂直度的影响，保证柱身垂直度在全高范围内偏差不大于10 mm。

综上所述，柱脚埋件一期混凝土浇筑后，在上柱脚板表面据实放样定位、割孔，最大限度地消除了一期埋件的安装误差，提高了格构柱的定位精度；上、下柱脚板与主管之间的制作焊缝改为现场安装焊缝后，将原设计图中32根锚栓同时与上、下柱脚板的个锚栓孔对穿的安装方式，改为4个柱脚管同时与上柱脚板的4个孔对穿的安装方式，降低了格构柱的安装难度，确保了施工质量。实际施工中，格构柱的测量割孔、吊装调整、焊接探伤这三个工

作面同步跟进施工，平均1 d可以完成一根格构柱的安装。

4　结语

在建设景洪升船机之前，国内外均无水力

式升船机工程实例。通过景洪升船机的建设，我国建立了完整的水力式升船机施工方法。在景洪升船机主机房钢结构项目的施工中，通过研究、采取合理的钢钢格构柱制作与安装工艺，在保证施工质量的前提下，满足了工程施工进度要求，实现了施工质量和施工进度的双赢。

参考文献：

[1] 张宏伟. 计算机制图—AutoCAD2008[M]. 北京：中

国劳动社会保障出版社，2009.

[2] 李勇. 浅谈钢钢格构柱结构工程的制作与安装[J].

陕西建筑，2012(5)：22-24.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 钢结构工程施

工规范：GB 50755—2012[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2012.

[4] 张茸. 浅谈钢格构柱安装施工质量控制[J]. 四川水

泥，2018(7)：268-269.

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