特殊气候条件下大跨度屋面压型板一次成型安装工程实践

李朝

宝山钢铁股份有限公司投资管理部 上海 201900

宝钢湛江钢铁有限公司三高炉系统项目原料工程混匀料场屋面压型板施工前，对其制作安装工艺进行了深入调研和分析。根据湛江台风（热带风暴）多的复杂气候条件，屋面压型板制作采用数控压型压弧机，压型压弧一次成型，通过可移动低空压型压弧平台装置，将整片屋面板通长制作安装一次就位，其质量、进度、投资、安全，特别是屋面压型板整体抗风能力，相比分段安装传统工艺，优势明显。

1 场地气象概况

该混匀料场位于广东省湛江市东海岛，拟建场地属东南沿海台风Ⅳ7区，季节风较明显，4～9月盛行东风、东南风，10月至次年3月盛行北风、偏东风，全年最多为东风和东南东风，强风向为东风和东北东风，年平均风速为2.5m/s；6～11月为台风（热带风暴）季节，其中7-9月较多，登陆机率达46%，会引发风暴潮灾害[1]。混匀料场网架屋面压型板整体抗风能力的提升是施工的重点难点。

2 特殊气候条件下大跨度屋面压型板施工实践

2.1 工程概况

3BF原料工程混匀料场主厂房，建筑面积59182㎡。厂房结构形式为拱形钢网架结构体系，主厂房为纵跨，系单层、单跨建筑，网架型式为螺栓球节点正方四角锥球面网架。该网架长度500m，跨度为110m，最高标高为+31.8m，网架矢高3.8m；屋面压型板采用0.8mm厚W60-250-750彩色压型钢板，整张压型板弧长142.6m。

2.2 大跨度屋面压型板制作安装装置选型对比分析

（1）装置一：上承式可移动高空压板平台装置，该装置由轨道、底盘、塔身及顶部平台组成，塔架立柱及横梁都采用H型钢，其余采用角钢和钢板，全部散件，孔M22，螺栓采用M20普通螺栓，走形和支座固定部位采用8.8级高强螺栓，型号为M20。塔架高18m，上部井字框架宽3m，长9m；底盘长12m，宽9m；塔架顶部平台宽3m、长18m；压型机放在塔架顶部平台上；屋架边缘到装置第一根轨道间距为4m。

（2）装置二：可移动低空压型压弧平台装置，该装置由轨道梁、轨道、工作平台、上层主体钢框架组成。工作平台长12m，宽9m，标高为+1m，工作平台上内侧单片框架是3m×15m，外侧单片框架是3m×9m，全钢结构。工作平台、单片框架立柱、横梁和四角大斜撑都采用H型钢，单片框架相互连接采用双槽钢、角钢，全部散件，主要节点连接采用8.8级高强螺栓，型号为M20。数控压型压弧机30-45度倾斜放在工作平台与上层主体钢框架之间，压弧机出口压型板至屋面的引道，借助上层主体钢框架使用钢丝绳拉住并调整角度向屋架方向悬挑，可直接向屋面压制输送压型板；走行为两个马达带动齿轮传动轮行走在轨道上，行走速度2m/min，总重为46t（含压型板原材两钢卷）。该装置轨道间距为9m，屋架边缘到第一根轨道间距为8m。该装置行走于料场外侧，需要临时占用厂房外场地宽度为17m。

（3）对比分析装置一和装置二结构，装置二为明显的优化升级版，其总高度降低，主体框架结构简单，经济合理；更重要的是压型压弧机从+18m标高降至+1m～+6m标高，其整体抗倾覆能力和稳定性大幅提高。综合分析对比，该工程屋面压型板制作安装装置，选择装置二可移动低空压型压弧平台装置[2]。

2.3 可移动低空压型压弧平台装置安装基本关键工序如下：

（1）该装置安装顺序为轨道地基铺设-轨枕-轨道梁—轨道—工作平台9m×9m-宽3m高15m单片框架-宽3m高9m单片框架-安装两单片框架之间的横梁及支撑-安装工作平台四角与上层主体钢框架的斜撑-安装数控压型压弧机-安装压型板引道-接线-试车。

（2）轨道地基要平整压实，底耐力12t/m2，轨枕距离1m，两轨道断面高差5mm，跨距±5mm，在轨道上进行放线，对角线控制在3mm之内。

（3）安装工作平台质量好坏，直接影响整体钢框架安装质量，须用水平找平。

（4）为了减少高空作业，单片框架在地面组装，单片整体吊装，其余单件安装，数控压型压弧机与压型板引道分两次吊装，在上层主体钢框架内侧6m标高处连接。

2.4 整体一次压弧成型安装基本关键工序如下

（1）压弧机使用数控编程技术，精准控制通长压型板的压弧和长度；根据设计图纸，该工程屋面板通长142.6m，分三段进行压弧，第一段压弧半径R=23.1m；第二段压弧半径R=100.7m；第三段压弧半径R=23.1m。压型板制作过程中，对数控压弧机出口的板型进行测量，检查其有效宽度和波高。

（2）压型板截面尺寸的允许偏差：波距偏差±2.0mm；波高（h≤70mm）偏差±1.5mm；覆盖宽度（h≤70mm）偏差+10.0mm～-2.0mm；板长偏差+9.0mm～-5.0mm,其中h为压型板截面高度。

（3）屋面板轧向屋面，长度超过100m时，需要人工辅助屋面板铺设长度延伸。为了避免板面划伤，减少摩擦力，板下间隔6～8m设置辊道辅助屋面板在已安装好屋面压型板上运行，运行到位后使用人工将压型板往旁边挪移到W支架上，最后使用电钻对准W支架上螺栓孔眼进行紧固固定。W60-250-700彩色压型钢板的连接固定方式采用螺栓连接与固定支架咬合，固定支架与檩条满焊连接。

（4）屋面固定支架的焊接必须在水平及纵向位置进行放线，也可使用激光定位仪，保证焊接后的支架基本在同一直线上，以保证后续屋面压型板安装质量，尽量避免或减少屋面钻孔的错孔率。

（5）铺装屋面板方向按照主导风向逆风向进行施工，与支架用单面施工螺栓固定。安装屋面板的过程中，首先在伸缩缝位置进行放线，保证屋面压型板的直线度，在螺栓固定的过程中，螺栓要放平，以防紧固过程中丁基密封垫圈打偏[3]

（6）屋面板出现错孔时，将屋面板错孔位置用丁基密封胶带堵住，上面裁剪一块平板条压在孔洞正上方，平板条应比孔洞周边大10mm，并用电烙铁四周满焊，并作涂漆防腐处理。

2.5 采用新工艺与传统工艺施工在质量、进度、投资方面对比分析

（1）质量方面：传统是使用YX75板型，使用起重机械分段安装，先压型，再制弧，最后大约分10段安装，搭接接头多，使用开花螺栓固定，整体性较差，抗风性能一般；而新工艺是将数控压型压弧机安装在专用装置内，使用W60板型，整张通长屋面板一次压制成型，一次安装就位，无纵向搭接，并配套使用加强型不锈钢螺栓，整体性好，抗风性能好。

（2）进度方面：同类型大跨度屋面采用传统工艺，制作安装速度相对较慢，其压型板制作安装时间大约为6个月；而采用新工艺，每天可安装10块通长压型板，其施工周期缩短至3.5个月，施工工期可提前2.5个月。

（3）投资方面：传统工艺下，如一张通长屋面压型板142.6m，一般分段10段安装，压型板搭接接头为9个，每个搭接接头需搭接1.5m；而新工艺下，是整张通长压型板一次安装，这样可节约材料大约为1.5×9/142.6=12%；另外采用传统工艺，其安装人员大约70人，其制作设备是压瓦机、压弧机分开两台设备，安装设备是多台汽车吊或履带吊分段安装；而采用新工艺，其安装人员30人左右，其制作设备是数控压型压弧机一体机，其安装设备是是可移动低空压型压弧平台装置，直接一次制作安装就位。

3 结语

本文根据工程实践，大跨度屋面压型板采用整体一次压型压弧安装新工艺；相对分段安装传统工艺，除了其整体抗风性能有明显提升外，在质量、进度和投资等方面也有明显的优势，这也是很好处理质量、进度、投资之间相互关系的典型案例，为今后类似气候条件下大跨度屋面压型板制作安装提供参考。