1 工程概況

中船長興島裝焊工場為單層大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑, 主體結(jié)構(gòu)采用四聯(lián)跨大跨度單層鋼結(jié)構(gòu), 呈長方形, 長 255 m, 寬169.48 m, 建筑面積 35 450 m2。四聯(lián)跨主體鋼結(jié)構(gòu)采用鋼柱加鋼梁系統(tǒng), 屋面采用彩鋼板和陽光屋面板, 四跨車間橫向跨 距 分 別 為 48 m、33 m、30 m、30 m, 各 跨 高 度 分 別 為35.4 m、31.2 m、27.2 m、27.2 m, 縱向柱距 12 m( 圖 1) 。

裝焊工場的功能主要為鋼材焊接和冷加工, 用電容量大, 機(jī)電安裝管線主要為工藝動力管道、消防管道和電氣線路。工藝動力管道設(shè)壓縮空氣、氧氣、乙炔、二氧化碳 4 種氣體管道, 由動力站房供應(yīng), 采用接頭箱形式供氣。消防管道為工場**滅火系統(tǒng), 采用 4 路 DN150 mm 管市政進(jìn)水, 在每柱位置設(shè)消防箱。電氣采用 4 座 10/0.4 kV成套箱式變電站供電, 主要線路為變電站進(jìn)戶高壓電纜、電焊機(jī)及冷加工機(jī)床電源母線槽、照明電源母線槽和雙梁橋式起重機(jī)滑觸線安裝。

2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

裝焊工場具有高、跨度大的特點(diǎn), *高處達(dá)到 35 m, 4 跨的跨度大, 且都超過 30 m, 橫向*大跨度達(dá)到 48 m, 縱向柱間距也達(dá)到 12 m。由于室內(nèi)設(shè)置的 17 臺各種類型起重機(jī),啟動時(shí), 地面振動大, 整個(gè)工場地坪內(nèi)不能安裝任何機(jī)電管線, 所有管線都必須在鋼結(jié)構(gòu)上空設(shè)置, 包括變電站高壓電纜、起重機(jī)滑觸線、母線槽、工藝動力管道等。大量機(jī)電管線在高空大跨度的鋼結(jié)構(gòu)下安裝, 是裝焊工場機(jī)電安裝工程*大的特點(diǎn), 增加了施工難度, 更難確保施工進(jìn)度。

工場消防箱按照結(jié)構(gòu)柱的位置布置, 管道在鋼結(jié)構(gòu)柱中間安裝, 但在工場外側(cè)及四聯(lián)跨連接處, 起重機(jī)經(jīng)過的部位,消防管道和動力管道必須高于起重機(jī), 管道要安裝在起重機(jī)上方的 12 m大跨度的梁內(nèi), 施工人員無法在高空連接管道。工藝動力管道中, 壓縮空氣、氧氣、乙炔為 GC3 壓力管道, 屬于特種設(shè)備, 需要按照相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行檢測, 而且不同管、道之間必須保持一定安全距離, 更是增加了施工難度。在電氣線路中, 變電站高壓進(jìn)戶電纜需要穿過屋蓋網(wǎng)架, 工場照明及分支電源管線安裝于鋼屋蓋下, 是安裝*高的線路。起重機(jī)滑觸線在鋼梁外側(cè)外沿下方, 支架焊接和滑觸線拼接難度大, 是工場施工難度很大的內(nèi)容之一。

3 管線分類和布置

裝焊工場機(jī)電安裝管線按照用途、施工方法可以分為四類, 包括 4 套變電站電源高壓電纜; 照明、電力設(shè)備供電的母線槽; 照明及管線; 起重機(jī)滑觸線; 工藝動力管道; 消防管道和雨水管道。

3.1 電纜和母線槽

裝焊工場四跨分別設(shè)置一套箱式變電站, 所以電纜有10 kV高壓和 380 V低壓兩種, 10 kV高壓電纜從工場外部接入, 通過“引上接下”的方式, 經(jīng)過鋼結(jié)構(gòu)屋蓋網(wǎng)架, 再接入箱式變電站。

低壓供配電主干線路采用電纜和母線槽供電, 安裝位置分布區(qū)域廣, 照明控制箱、大型橋式起重機(jī)采用電纜供電; 動力設(shè)備箱采用母線槽供電。橋架、母線槽安裝在鋼柱內(nèi)部, 橋架在一層鋼平臺下吊裝, 采用大長度吊架固定, 配電箱均勻分布在工場分區(qū)隔斷的墻體上。

3.2 工藝動力管道

工場動力系統(tǒng)的管道設(shè)置要求高, 乙炔和氧氣均具有可燃、助燃特性, 安裝位置有特定要求, 除管道固定間距有一定要求外, 還要保證各系統(tǒng)管道和電氣設(shè)備、電氣線路之間保持一定安全距離。將工場內(nèi)主要工藝動力管道在鋼柱內(nèi)分層布置, 滿足固定間距和管道之間安全距離要求。

3.3 起重機(jī)滑觸線

起重機(jī)滑觸線沿行走路線安裝, 根據(jù)起重機(jī)起吊高度,分成 14 m、17 m、24 m三個(gè)高度, 每跨都設(shè)有 3 臺以上不同起吊噸位和起吊高度的起重機(jī)。

3.4 高空燈具安裝

工場照明采用廣照型金鹵燈, 吊裝于屋頂網(wǎng)架下方, 照明電源線安裝于網(wǎng)架中間。

3.5 雨水管道施工

裝焊工場屋面面積大, 雨水采用虹吸式雨水系統(tǒng), 雨水立管在鋼柱內(nèi)安裝, 直接排入地面排水溝。

4 主要施工技術(shù)措施的選用

4.1 電纜和母線槽安裝

電纜橋架和母線槽主要安裝于工場上方網(wǎng)架屋蓋和鋼結(jié)構(gòu)柱兩個(gè)部位, 材料搬運(yùn)、安裝全部采用人工進(jìn)行。為避免材料墜落, 網(wǎng)架屋蓋內(nèi)橋架本體和蓋板分兩次搬運(yùn)、安裝, 先安裝橋架, 在電纜全部敷設(shè)完畢、測試后, 再進(jìn)行蓋板安裝。高壓電纜穿越工場的橫向跨度, 設(shè)置滑輪, 減少敷設(shè)阻力。

4.2 過梁工藝動力管道和消防管道安裝

工場兩側(cè)過梁長度 12 m, 動力工藝管道和消防管道無法在高空拼裝、連接, 采用地面拼接、檢測, 一次吊裝安裝。

4.3 高空滑觸線安裝

高空滑觸線施工, 無安全防護(hù)設(shè)施, 采用自制吊籃, 利用鋼結(jié)構(gòu)梁固定的施工技術(shù)措施; 起重機(jī)滑觸線支架偏差控制采用疊合拉線安裝支架, 控制支架安裝偏差。

4.4 高空燈具安裝

工場燈具安裝高度高, 燈具安裝位置和起重機(jī)雙梁頂面超過 2 m, 在無適宜登高設(shè)施的情況下, 進(jìn)行了施工各方綜合協(xié)調(diào), 保證起重機(jī)和滑觸線同步施工好, 在起重機(jī)通電、調(diào)試后, 采用在起重機(jī)頂搭設(shè)腳手架的方式, 進(jìn)行了工場照明系統(tǒng)施工。

5 主要施工過程控制

5.1 變電站高壓電纜和電氣主干線

5.1.1 箱式變電站和高壓電纜

裝焊工場設(shè)立 4 套變電站, 安裝于各自 4 m的鋼平臺上方, 變電站采用集成式箱式變配電站( 圖 2) 。變配電站的高壓電源在室外引進(jìn)后, 采用在屋頂網(wǎng)架敷設(shè)方式, 分路接入各變配電站。

變電站安裝采用汽車吊直接吊裝, 裝焊工場內(nèi)部空間寬敞, 建筑鋼結(jié)構(gòu)屋蓋施工好, 室內(nèi)無大宗材料堆放時(shí)開始施工, 汽車吊直接進(jìn)入工場內(nèi)部施工。

高壓電纜施工必須經(jīng)過橋架支架安裝、橋架安裝、電纜測試、電纜敷設(shè)、橋架蓋板幾個(gè)過程。由于橋架安裝高度在屋蓋網(wǎng)架 27 m的高度( 圖 3) , 網(wǎng)架上弦桿和腹桿之間有 2.5 m距離, 人員在上面操作的危險(xiǎn)因素非常高。為了保證人員能夠進(jìn)入網(wǎng)架施工, 采用了在網(wǎng)架中拉白綜繩的方式, 白綜繩在經(jīng)過的每根網(wǎng)架連接桿位置打結(jié), 作為施工人員行走的安全設(shè)施。

電纜敷設(shè)要分成六組人員, 每組人員分工明確。地面放電纜一組, 負(fù)責(zé)將電纜順電纜盤放出; 在放電纜一側(cè), 上方20 m鋼平臺一組人員, 負(fù)責(zé)將電纜拉上網(wǎng)架內(nèi)橋架; 網(wǎng)架中間, 整理、理順電纜兩組, 負(fù)責(zé)小負(fù)荷牽引; 在變電站一側(cè)鋼平臺, 接受電纜人員一組, 負(fù)責(zé)將電纜從橋架方向牽引; *后一組人員負(fù)責(zé)號令、指揮, 協(xié)調(diào)電纜敷設(shè)。

5.1.2 低區(qū)電氣管線施工

裝焊工場相當(dāng)多電氣管線安裝于一層鋼平臺下方, 包括電氣橋架、電氣管道和母線槽等。安裝在鋼平臺下方, 可以利用鋼平臺焊接支架, 解決支架的固定點(diǎn)( 圖 4) 。

支架采用角鋼現(xiàn)場制作, 在確定走向后, 根據(jù)安裝高度、管線布置寬度計(jì)算出支架的尺寸, 將支架和鋼結(jié)構(gòu)平臺焊接, 支架間距應(yīng)符合要求。

母線槽的安裝先提前考慮好配電箱、分支接頭的位置,在連接頭、分支部位均設(shè)置支架。( 圖 5)

所有管線安裝完畢后, 將支架刷漆防腐, 顏色和鋼結(jié)構(gòu)的顏色相同。

5.2 高空滑觸線安裝

滑觸線是裝焊工場橋式起重機(jī)的動力源, 是工場內(nèi)施工危險(xiǎn)因素*大的內(nèi)容之一, 而且, 數(shù)量大, 有大小型橋式起重機(jī) 17 臺( 表 1) , 總安裝滑觸線約 8000 m。裝焊工場的滑觸線安裝量大、距地面高度大, 滑觸線*高安裝高度為 23.7 m, 施工難度大, 工期要求緊。通過對整個(gè)工場各工種整體進(jìn)度的綜合安排, 仔細(xì)安排滑觸線施工,確定了支架、滑觸線測試、滑觸線安裝等施工步驟, 通過專門設(shè)計(jì)的吊籃保證了滑觸線施工質(zhì)量。

5.2.1 支架焊接

為保證施工進(jìn)度, 滑觸線角鋼支架先在地面按照尺寸落料好, 成捆運(yùn)輸至各個(gè)高度的操作平臺。將電焊機(jī)運(yùn)至操作平臺后, 直接將支架焊接在鋼平臺上。

5.2.2 滑觸線安裝

滑 觸 線 根 據(jù) 起 重 機(jī) 的 高 度 , 共 設(shè) 置 3 層 , 分 別 在14.0 m、17.0 m 和 24.0 m 的 3 個(gè)鋼平臺, 施工高度高、難度大。

滑觸線安裝時(shí), 鋼平臺欄桿還未安裝, 既要保證滑觸線安裝質(zhì)量, 又要保證施工人員安全, 難度大, 采用鋼制吊籃,槽鋼橫跨固定在鋼平臺上方, 既保證人員安全, 又大大方便了施工, 提高了施工質(zhì)量。

5.3 燈具安裝

工場燈具采用廣照型金鹵燈, 吊裝于屋頂網(wǎng)架下方, 照明電源線安裝于網(wǎng)架中間 ( 圖 6) 。照明采用 4 套按鈕箱控制, 分別設(shè)在 C/9、G/3、G/10、G/15 軸線位置。干線采用 25A、32 A三相母線槽, 支線采用 BV- 750 銅芯塑料絕緣導(dǎo)線穿黑鐵管沿鋼屋架明敷, 車間內(nèi)照明安裝容量 247 kV, 其中值班照明為 26 kV, 設(shè)計(jì)照度為 200 lx。照明光源采用防震型HXJ1000 型金鹵燈, 設(shè) 19 排, 13 列燈具, 總 247 套燈具。

5.3.1 安裝技術(shù)的選用

工場屋頂網(wǎng)架的桁架上弦桿和下弦桿的高差 2.5 m, 施工人員不能上網(wǎng)架施工。

照明電源管道和燈具安裝考慮利用起重機(jī)進(jìn)行施工, 所以燈具以及管線需要安排在屋頂網(wǎng)架和陽光板施工完畢, 起重機(jī)經(jīng)通電、運(yùn)轉(zhuǎn)后進(jìn)行。

5.3.2 安裝設(shè)施的搭設(shè)

考慮采用起重機(jī)后, 起重機(jī)的頂面高度離燈具有 2.6m的距離, 在起重機(jī)上方搭設(shè)腳手架的方式, 利用起重機(jī)移動,組成一個(gè)移動的腳手架。

5.3.3 管線和燈具安裝

先確定燈具具體安裝的網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)部位, 然后按照照明回路對照明電管逐段連接。

電管直接固定在網(wǎng)架連接桿上, 采用抱箍固定。為保障施工人員的作業(yè)安全, 作業(yè)人員都安排傳遞、連接管道等多人進(jìn)行, 施工安全員隨時(shí)陪同檢查。

5.4 動力、消防管道施工

裝焊工場動力是生產(chǎn)用特殊氣體系統(tǒng), 包括壓縮空氣、二氧化碳、乙炔、氧氣等四種氣體管道, 從廠區(qū)儲氣罐引來,在各柱設(shè)置接頭箱。

5.4.1 管道布置和改進(jìn)

根據(jù)設(shè)計(jì)和業(yè)主的要求, 為美觀和安全需要, 所有動力管道和消防水管安裝于 9.0 m鋼平臺和 17.0 m鋼平臺中間的鋼柱中, 這對工期緊、登高作業(yè)設(shè)施少的鋼結(jié)構(gòu)建筑來說,施工難度相當(dāng)突出。

經(jīng)過積極爭取, *終將動力管道按照危險(xiǎn)程度分類, 分為高區(qū)和低區(qū)動力管道, 不可燃動力管道安裝在 9.0 m 以下。

5.4.2 低區(qū)動力、消防管道安裝

低區(qū)動力和消防管道為工場非可燃?xì)怏w管道和水管, 包括壓縮空氣、二氧化碳和消防水管, 管道安裝于鋼柱橫向連接桿上, 根據(jù)規(guī)范要求, 在中間再增設(shè)固定支架(圖 7)。

5.4.3 高區(qū)動力管道安裝

高區(qū)動力管道為乙炔氣體管道和氧氣管道, 按照設(shè)計(jì)要求管道必須距離滑觸線的距離在 3.0 m以外, 安裝的高度在12.0~ 14.0 m之間。管道安裝高度取允許范圍的中間值, 安裝在 13.0 m的高度, 采用大長度、全螺紋吊桿吊裝( 圖 8) 。

5.4.4 高空梁內(nèi)工藝動力、消防管道安裝

工場分為四跨, 每跨為 24 根柱, 消防管道、動力管道需要在工場內(nèi)聯(lián)通, 受到起重機(jī)影響, 管道不能在低于起重機(jī)的部位、也不能在地坪安裝, 只能安裝在過梁*高位置( 圖9) 。管道施工采用地面拼裝、檢測后, 整體提升的安裝技術(shù)。首先, 施工前, 先按照圖紙、現(xiàn)場實(shí)際尺寸, 進(jìn)行管道下料、預(yù)制, 同時(shí)進(jìn)行管道固定支架制作, 將需要施工的管道、支架在地面加工、制作。再將管道按焊接、絲扣等連接方法進(jìn)行拼裝, 拼裝成“Π”型, 然后對管道進(jìn)行試壓, 對工藝動力管道進(jìn)行無損檢測等試驗(yàn)。*后, 在管道試驗(yàn)合格后, 對管道、支架進(jìn)行防腐處理,管道按照各自要求進(jìn)行色標(biāo), 乙炔為白色, 氧氣為藍(lán)色, 壓縮空氣為灰色, 二氧化碳為黃色。支架根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)顏色進(jìn)行防腐。

5.4.5 動力和消防設(shè)備安裝

4 種動力系統(tǒng)管道的接線箱安裝靠鋼柱鋼管安裝, 并在鋼柱管上焊接支架固定。

7 效果和總結(jié)語

同發(fā)達(dá)國家相比, 鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國起步較晚, 尤其采用拼裝、焊接后, 可以利用的施工機(jī)械和現(xiàn)成腳手架幾乎沒有, 機(jī)電安裝工程成熟及可借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)也相當(dāng)少, 給施工帶來的難度非常大。對于高空鋼平臺外側(cè)管線施工, 必須預(yù)防施工人員直接在鋼平臺或起重機(jī)軌道側(cè)施工, 既危險(xiǎn)又不能保證滑觸線施工質(zhì)量, 采用可移動橫跨吊籃的安全設(shè)施, 經(jīng)濟(jì)、便捷, 又能保證工程質(zhì)量。高空過梁消防、工藝動力管道, 在高空連接管道不現(xiàn)實(shí), 采用地面拼接、檢測, 再整體吊裝是行之有效的方法, 在類似條件下, 完全可以參照使用,進(jìn)行局部、整體二次試驗(yàn), 也符合相關(guān)施工驗(yàn)收規(guī)范要求。對高空母線槽、燈具施工, 需要根據(jù)施工環(huán)境進(jìn)行特別設(shè)計(jì), 包括人員行走、操作、材料運(yùn)輸?shù)却胧? 本工程的施工經(jīng)驗(yàn)一定程度上解決了高空、大跨度、復(fù)雜條件下的施工難題, 提供了

有效、可靠的技術(shù)措施, 但所有高空施工作業(yè), 都必須在人員有效安全防護(hù), 施工嚴(yán)密監(jiān)控下進(jìn)行。