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摘要：通过研究分析主厂房四列式和侧煤仓式布置方案，提出了两个方案的投资差异和对施工组织的影响；通过研究分析主厂房结构的设计和施工特点，提出了煤斗结构不同方案的技经差异，指出了主厂房施工安全、技术、质量管理的重点。
关键词：主厂房；ABCD四列式布置；侧煤仓式布置；框架结构
主厂房是燃煤火力发电工程的核心工程。主厂房主要包括汽机间和除氧煤仓间（侧煤仓）工程量和工程造价约占整个项目土建造价的20%，其中，主厂房结构复杂、技术要求高，其主体结构主要为砼结构，部分是钢结构。建筑结构工程设计受机务、电气、热控设计制约，设计周期较长；同时，主厂房工程是整个燃煤火力发电工程施工线路的关键工程，通常施工总时差为零，且受自然条件影响大，后期土建、安装交叉施工，安全风险大。
在施工图设计阶段，施工方深入沟通设计单位、做好优化设计；在工程前期，施工方认真分析研究主厂房结构设计施工特点，科学策划施工方案，对于保证施工安全，提高工程质量，降低施工成本，加快工程进度具有重要意义。
一、主厂房平面布置分析
火力发电工程主厂房平面布置主要有两种方案，一是ABCD四列式布置方案（方案一）；二是汽机房与煤仓间分开布置，主厂房设计ABC三列框架，形成汽机间和除氧间，煤仓间设计在两个锅炉之间（方案二），形成侧煤仓。方案一和方案二均为砼框架-钢次梁结构。
方案一：汽机间、除氧间、煤仓间紧密结合在一起，形成整体大框架主厂房，抗震性能好，且少了一列柱基和框架，对于一个2×1000MW容量燃煤火力工程来说，可减少砼2500m3、钢筋400t，减少土建投资约600万元。方案一能有效的减少主厂房土建、机务、热控、电气专业内部和专业之间的接口，便于设计组织与协调，提高设计效率和设计质量。对于建设单位而言，有利于整个主厂房的系统化运行管理。
对土建工程施工而言，方案一具有较多优势。第一，汽机房A列外、固定端、扩建端可分别布置塔吊，塔吊工作幅度可覆盖汽机间和除氧煤仓间，所有施工材料、构件，包括钢次梁、天车梁、汽机房屋架全部或绝大部份可由塔吊担负竖直运输任务，甚至可担负全部或部分煤斗竖直运输任务，机械作业效率较高，有利于减轻作业人员劳动强度。第二，有利于主厂房结构结构施工组织管理。主体结构施工期间，只有土建队伍作业，组织协调相对顺畅，可将主厂房划分为几个施工段组织流水施工，施工效率相对较高；第三，主厂房主体结构施工期间，锅炉安装与土建施工相对独立、相互干扰少，安全保障程度较高。第四，减少了一列框架柱和一列高大脚手架，有利于缩短主厂房施工工期。
方案二：缩短了四大管道长度，投资有所节省，抵扣土建增加投资后，仍可减少约600-800万元，易被业方接受。对于设计组织管理协调来说，与方案一相反。对土建施工而言，不利因素较多。第一，施工平面布置难度加大。煤仓间位于两炉之间，尽管煤仓间上部结构开工抢先1号炉架吊装一段时间，仍与两炉炉架吊装有较长一段时间（一般100-120d）平行施工；当炉架高度超过煤仓间塔吊时，塔吊则无法开展旋转作业。塔吊只能布置于煤仓间山墙外侧，并致使塔吊无法覆盖整个煤仓间结构，造成各楼层部份钢筋、模板、支撑等材料需人力水平搬运，降低了施工效率。第二，煤仓间前输煤栈桥中线与烟囱中线重合，栈桥必须从烟囱中线储灰平台底穿过，吊装难度加大，吊装成本增加；当煤场位于场地扩建端一侧时，输煤栈桥缩短，投资成本有所降低；当煤场位于场地固定端一侧时，输煤栈桥增长，投资成本增加。第三，煤仓间两侧靠近锅炉，炉架吊装与煤仓间结构平行作业期间，其高低差对煤仓间施工造成较大安全威胁，锅炉吊装和煤仓间结构施工必须加大安全投入。第四，增加了一列框架柱和一排高大脚手架，施工工期延长。
二、主厂房技术经济分析
1.框架结构
（1）框架设计
1000MW火力发电主厂房由汽机间和除氧煤仓间（侧煤仓）组成，汽机间运行层以下还布置加热器平台。主厂房一般采用砼结构-钢次梁方案。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于平面布置方案一而言，AB列柱截面尺寸相对较小，天车牛腿以下一般为800×1600mm，CD列柱截面尺寸相对较大，煤斗梁以下一般为900×1800mm。当汽机基座为大框架结构时，A列柱、BCD框架、加热器平台、汽机基座各自独立，相互间以伸缩缝连接；当汽机运行层平台为隔震平台结构时，A列柱、BCD框架、加热器平台与汽机隔震平台以下结构联结成整体大框架，仅隔震平台形成独立结构。对于平面布置方案二而言，汽机间与除氧间组合在一起，ABC列柱截面尺寸一般相同，为800×1600mm；位于两炉之间的侧煤仓煤斗层以下柱截面尺寸一般为900×1800mm。
A列柱一般设计6-7层纵向梁；除氧间设计4-5层框架，顶层为荷载较大的除氧器层；煤仓间设计7层框架，煤斗层框架荷载最大，顶层为输煤皮带层；加热器平台一般为3层框架结构，顶层兼作汽机检修平台。
主厂房所有纵向梁和加热器平台主梁均为矩形梁，纵向次梁一般为钢次梁；当纵向钢次梁采用支承式方案时，横向框架梁为“花篮梁”；当当纵向钢次梁采用“插入式”方案插入式方案时，横向框架梁为矩形梁。钢次梁“插入式”方案可使横向框架梁h尺寸有所降低，有利于降低投资；对于固定单价合同而言，横向框架梁腰筋需穿越钢次梁腹板，效率降低、成本加大；对于固定总承包合同而言，成本有所降低；支承式方案，则相反。
（2）框架施工
正常施工组织条件下，主厂房工程处于燃煤火力发电土建工程施工的关键线路，施工总时差为零；主厂房结构施工技术要求高、难度大、工期长、交叉多、安全威胁大；工程质量、施工进度备受相关方关注。
主厂房施工工期较长，一般基础结构70-80d，上部结构150-160d，是土建工程施工的关键线路，必须科学安排施工顺序、精心组织施工。除氧煤仓间外侧脚手架、大部份框架施工线荷载和框架支撑高度均超过危险性较大的分部分项工程标准，必须编制安全施工专项方案，组织专家论证。层高和框架截面尺寸相差大，模板支撑宜采用扣件式钢管支撑，且需反复调整支撑高度，钢管支撑和模板周转速度慢、损耗率大，增大了施工成本。框架配筋差异大、各种规格埋件和预留洞口众多，技术质量管理务必精细。主厂房结构体系庞大，施工塔吊难以覆盖结构施工；施工平面布置和协调难度大，容易导致施工平面冲突。
2.煤斗技术经济分析
（1）煤斗设计
煤斗一般有煤斗圆煤斗和方煤斗两种方案。圆煤斗围檩受拉，方煤斗围檩受弯，前者围檩工程量较少，一般一个煤斗可减少20-25t，对于1项2×1000MW电厂而言，可节省钢围檩12×25=300t，对于EPC或固定总价承包的火力发电工程而言，有利于承包方降低成本，圆煤斗方案优于方煤斗方案。
（2）煤斗施工.
煤斗体积庞大，不同的吊（安）装方案，工期和成本有一定差异，应综合分析、科学选择吊装方案。当起重量达到“超过一定规模危险性较大的分部分项工程”的规定或采用非常规设备、非常规吊装方法吊装时，应组织安全施工专项方案专家论证。吊装方案主要有三种。
方案一是整体吊装：当竖直起重设备能满足整体吊装起吊条件时，应选择整体吊装方案，本方案一般是在现场钢结构加工厂分段制作，场内运输至煤斗吊装设备起吊幅度范围内场地拼装；煤斗梁施工完毕，砼强度达到规范或设计规定的强度后，拆除煤斗梁脚手架及梁底支撑系统，测量放线定位，按专项吊装方案从煤斗梁上方实施整体吊装。本方案煤斗吊装前已制作、验收完毕，现场焊接量少，吊装进度快、质量易控制，安全风险小，综合成本低，是煤斗吊装的首选方案。
方案二是分段吊装：本方案是在竖直运输设备能力无法满足方案一条件下的第二方案。在起重设备工作幅度范围内，将煤斗按方案拼装成若干段（一般不宜多于4段），并办理质量验收手续后，将锥斗吊至煤斗层后，自下而上逐段吊装上半段直斗，并校准、固定、焊接；最后按倒装法自上而下逐段提升锥斗，校准、临时固定，与上段煤斗焊接。煤斗所有焊缝均必须严格控制焊接质量，并严格按规范及设计要求对焊缝进行检验。本方案现场焊接工作量较大、工期较长，质量控制较难，综合成本较低。
方案三是多段或多块吊装：本方案是分别在煤仓间的固定端、扩建端皮带层框架下设计外伸悬臂吊架，并在吊架上安装电动葫芦，在煤斗层楼面安装临时滑车轨道。煤斗分成多段（块）制作并分别运输至煤仓间固定端、扩建端后，按一定顺序由电动葫芦逐段（块）竖直运输至煤斗层，之后通过滑车轨道水平运输至煤斗相应位置。本方案是煤仓间或周边起重设备无法满足整体或分段吊装要求时，不得已选择的方案，现场焊接量大、工期长、焊接质量难以控制，但竖直运输成本低。
三、结束语
在设计和施工阶段，对燃煤火力发电工程主厂房设计和施工深入开展技术经济分析，对于优化设计方案，降低投资成本，保障施工顺利进行，提高施工效率和工程质量具有重要意义。
论文作者:许灿
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/17
标签：方案论文; 厂房论文; 汽机论文; 框架论文; 结构论文; 土建论文; 塔吊论文; 《建筑学研究前沿》2017年第34期论文;