摘要：国电宁夏方家庄电厂2×1000MW机组工程封闭煤棚工程建筑投影面积58166平方米，屋面展开面积70180平方米，墙面面积19294平方米，预应力管桁架结构跨度229m，纵向长度为254m，桁架最大标高51.3米。为确保项目在建设的各个阶段及环节做到了设计最优，取得最佳的经济效益、投资效益，多次对输煤棚方案进行优化。最终实现两个独立煤棚一次性封闭，中间不设任何支柱，储煤量大大增加。同时增大了煤场有效工作面积，有利于入厂来煤车辆的接卸、入炉煤的精细化掺配及公司控制入炉标煤单价从而降低发电成本。通过对结构施加预应力平衡结构内力，大大降低结构水平推力，节约基础造价。桁架结构等主要安装工作采用地面拼装，高空对接施工方式，降低了施工风险。
关键词：封闭煤棚；优化；精细化掺配
引言
国电宁夏方家庄电厂2×1000MW机组工程封闭煤棚工程条形封闭煤场由主体结构、维护结构和辅助结构组成。主体结构形式为预应力管桁架结构；封闭围护结构由檩条、单层压型钢板、采光带组成；辅助部分由封闭煤场电气照明系统、抑尘系统、通风、煤场内给排水系统组成。同时封闭煤场设有供检修维护人员到达封闭煤场顶检修更换棚顶照明灯的检修通道设施（马道），建筑投影面积58166平方米，屋面展开面积70180平方米，墙面面积19294平方米，屋面和墙面均采用0.8mm厚YX35-280-840型压型钢板。预应力管桁架结构跨度229m，纵向长度为254m，桁架最大标高51.3米。为实现最佳的经济效益、投资效益和运营指标，对设计方案进行多次优化。
1封闭煤棚钢结构工程的吊装安全
1.1吊装方案优化
本工程为预应力桁架结构形式，由于主桁架跨度大，且单榀重量较大，采用分段吊装，根据桁架分段重量（第一分段最大重量约42.8t，安装标高37.6米），其他分段重量38吨且安装最大标高51.3米，吊机的站位后的工作幅度在10-16m之间。因此主体结构第一段及第二段安装采用一台350吨履带吊机或一台260吨履带吊机进行吊装作业都能满足吊装要求，第三段采用一台350吨履带吊进行吊装作业安装。
图1 封闭煤棚钢结构屋盖整体结构轴测图
吊装工况钢丝绳计算：所取钢桁架最大重量42.8吨进行计算，采用四点吊装，钢丝绳的轴力为156.82KN，为保证吊装安全性选择直径φ55.5的6*61钢丝绳。根据规范要求吊装动力系数取1.2。桁架分段吊装所需的临时支撑架分为两种高度，一种为38m，另一种为48m。本着经济合理，安拆方便的原则，临时支撑架租用塔吊标准节进行制作。
1.2吊装的质量控制措施
本工程结构的吊装施工难度大、质量要求高、结构复杂，必须加强质量管理工作，严格执行规范、标准、规程，按设计和方案的要求进行施工，把施工质量放在施工首位。通过实行质量责任制，明确职责，制定项目质量管理奖罚条例，实行工程质量终身责任制等管理办法，从优化管理到优化方案，做到全面优化。
本工程在吊装实施过程中，除了加强吊装施工的质量管理控制外，同时还加强了吊装施工的过程控制，双管齐下，以确保本工程吊装质量。吊装前相关人员必须熟悉掌握设计图纸、施工规范、规程、质量标准和施工工艺。严格落实工作人员持证上岗要求，杜绝无证上岗。坚持质量检查与验收制度，严格执行“三检制”，上道工序不合格不得进入下道工序施工，对于质量容易波动、容易产生质量通病或对工程质量影响比较大的部位和环节加强预检、中检和技术复核工作，以保证工程质量。做好各工序或成品保护，并及时准确地收集质量保证原始资料，并作好整理归档工作，为整个工程积累原始准确的质量档案，各类资料的整理与施工进度同步。
1.3吊装安全控制措施
为了有条不紊地组织安全生产，形成一套合理有效的安全生产管理体系至关重要。组织所有施工人员学习和掌握安全操作规程和有关安全生产、文明施工条例是基础，成立以项目经理为首的安全生产管理小组是保障，按施工区域分别确定专职安全员，各生产班组设兼职安全员，建立了一整套完整的安全生产管理体系。
登高爬梯、吊篮、防护缆绳等施工安全技术措施是保证吊装安全的硬件条件。本工程钢结构安装过程中，将爬梯布置于柱上，用爬梯作为垂直通道。钢爬梯采用L30×3的角钢和φ12的圆钢组合而成，角钢作为梯子的两边，踏步间距250mm。吊篮外围采用L50×5的角钢作为骨架；φ12的圆钢作为防护隔条，间距200mm，吊篮防护栏杆1.2米高，底部尺寸为600×800，整个高度随梁的高度而调节变化，挂钩部位同梁的宽度，确保端部与梁翼缘板能够稳定、可靠连接。在距钢桁架上弦杆上表面1.2米处设置一道φ10钢丝绳做防护，人员移动作业时可将安全带扣挂在钢丝绳上滑行起保护作用。
2封闭煤棚部分结构方案
本工程煤棚内布置2台DQ1500/1500-30型悬臂式斗轮堆取料机，轨上最大堆煤高度10.5米，轨下1.5米，斗轮机工作极限位置处桁架下弦净空≥28米，最终煤棚高度要求由设计人依据提供的干煤棚包络图进行核算确定，干煤棚内部需满足斗轮机的自由行走和回转的作业。
图2 封闭煤棚施工图
2.1单跨229米预应力管桁架结构设计方案
本工程中间榀主桁架采用预应力管桁架，山墙桁架采用抗风柱框架承重的方式。结构跨度方向设置13榀次桁架以保证主桁架平面外稳定，沿长度方向总计设置5道交叉支撑，交叉支撑间距45米。
2.2煤场单跨桁架方案与双跨网架方案经济比较
依据堆取料机工作包络线及煤场布置情况，提出以下三个煤棚结构方案：双跨网架方案；单跨229米预应力桁架方案；单跨250米预应力桁架方案。229米跨管桁架与双跨网架相差不多，但229米单跨存煤量更大，增加约30%，250跨度管桁架造价高一点。双跨网架存煤效益比：332元/吨；229米单跨桁架存煤效益比：258.3元/吨；250米单跨桁架存煤效益比：280.4元/吨。
2.3单跨250米管桁架结构设计方案
通过三心圆无铰拱结构、三心圆两铰拱结构两种方案结合用钢量进行选型比较，最终选择三心圆无铰拱结构。
2.4单跨229米管桁架结构施工方案
据本工程预应力管桁架结构特点，确定钢结构施工安装总体思路，工厂加工 -现场单侧拼装焊接-地面张拉-就近吊装-高空合拢对接-分块滑移。为保证施工过程安全有序，采用滑移同步控制、外界因素应急预案、滑移工况应急预案等技术保证措施。
2.5煤场结构消防设计
依据本工程特点，消防设计采用自动喷水系统+火灾报警系统并行设置的方式，在堆煤高度范围内刷涂防火涂料，平面布置时钢结构与煤堆进行避让，同时设置通风系统，防止粉尘爆燃。
综上所述，从存煤效益比角度讲，选用预应力单跨方案经济性效果更明显。
3预应力拉索施工方案
由于拉索和钢构件都是结构中不可缺少的重要组成部分，因此拉索和钢构件的施工需要紧密配合，以保证张弦桁架施工的安全、质量、经济、合理、快捷、方便，满足结构设计的要求。本工程的张弦桁架采用原位分段拼装张拉的施工方法。
3.1 煤棚工程整体施工过程
从煤棚的18轴线开始，本工程的张弦桁架采用原位分段拼装张拉的施工方法。按自一端向另一端拼装张拉，即由18轴线向1轴。张弦桁架分为五段吊装，于拼装位置下方支撑支撑架，支撑架为双肢，均设置于张弦桁架的上弦杆处，每榀张弦梁桁架做为一个张拉单元。两个单元之间在张拉前只是将端部的纵向桁架相连，中间的三道纵向桁架需等两个单元均张拉完毕后再相连。在张拉完一个单元以后即拆除这个张拉单元的支撑架，待张拉完四榀桁架后就开始安装屋面檩条，屋面檩条待每榀张拉完成以后并且两榀之间的纵向桁架安装好以后再安装。
3.2 施工过程控制
为在安装、张拉、拆支架等各阶段保证其它杆件的安全，需严格进行施工控制。首先张弦桁架施工完成后的形状应符合设计要求，且拉索的应力应在设计要求的范围内，其它各杆件的应力应在安全范围内，这是施工控制的基本原则。根据本工程的特点，应为控制张弦桁架的变形（形状）为辅，控制索力为主，并合理地进行双控。其次施工中，如发现标高和索力误差较大，应暂停施工，查明原因，及时纠正，尽量使两者均符合设计要求。另外考虑温差的影响，根据计算施工时采用上午10点前和下午4点后的时间段，太阳直晒较少的时间段进行张拉，白天进行工装的倒运和安装，张拉时将根据实际温度影响进行控制张拉力的大小。
4结语
方家庄电厂输煤棚方案优化后实现了两个独立煤棚一次性封闭，中间不设任何支柱，储煤量大大增加，可在原设计基础上增加约1/3。同时增大了煤场有效工作面积，有利于入厂来煤车辆的接卸，同时有利于入炉煤的精细化掺配和公司控制入炉标煤单价从而降低发电成本。通过对结构施加预应力平衡结构内力，大大降低结构水平推力，节约基础造价。桁架结构等主要安装工作采用地面拼装，高空对接施工方式，降低了施工风险。本封闭煤棚工程技术属于国内先进水平，为今后煤棚建设提供了技术基础，对我国火力发电厂建设的发展有着非同寻常的意义。
参考文献
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[4]杨勇、柯维林. 干煤棚设计关键技术研究，2015.
论文作者:朱雷
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/12
标签：桁架论文; 结构论文; 预应力论文; 煤场论文; 工程论文; 方案论文; 支撑架论文; 《建筑学研究前沿》2018年第12期论文;