杨光，吕凤广
山东电力建设第三工程有限公司，山东青岛，266100
摘要：塔式光热电站与传统火力、风力、光伏发电相比，可以依靠其稳定可靠的熔盐储能系统实现连续24小时、无污染、无温室气体排放的纯绿色发电，近年来在国内外被广泛开发利用。而作为塔式光热电站的核心工程-吸热塔，则由于具有施工高度高、内部结构复杂、施工周期较长等特点成为了电站建设过程中的难点，尤其是上部用于支撑吸热器的钢结构安装工作，需要制定详细的安装就位施工方案以满足施工需要。
在吸热器钢结构安装过程中，基础节的安装又显得尤为重要，因为基础节的就位尺寸控制对于整体的安装尺寸控制起到了决定性的作用，而单体偏心式的基础节就位还需要同时考虑支撑的问题，本文就以单体偏心式基础节的安装、测量控制方法为对象进行研究，可为同类电站建设提供优化参考。
关键词：吸热器钢结构；基础节；安装；
1引言
本文以某典型塔式光热电站吸热器基础节安装与测量控制为例进行阐述和说明，项目背景如下：该电站设计50MW塔式光热机组一台，项目吸热塔工程坐落在电厂动力岛中心位置，塔身总高188.1m，塔底直径22.9m，塔顶直径14.4m。标高0-147.4m为钢筋混凝土结构，147.4m-188.1m为圆柱体框架钢结构用来支撑吸热器设备及塔上部熔盐管道等。
吸热器钢结构主要分布于134m-188.1m，其中包含134-142m混凝土筒内3层设备支撑平台，147-188.1m上部吸热器支撑结构，吸热器支撑结构从下向上分为三段，每段有12个轴线，由12根主立柱及其它连接梁构成的环形框架主体，主体内径10.64m。
基础节是147-188.1m上部吸热器支撑结构中的第一段，包含基础节底部同混凝土连接固定用埋件梁连接系统的安装与测量控制。
2论文正文
2.1基础节安装存在的难点分析
2.1.1从设计方面分析：
1）结构形式设计上，因为考虑吸热器外形直径等几何因素，上部结构12根立柱中心组成的环形直径为Φ10.64m，而塔顶混凝土筒壁环形截面中心直径为Φ13.6m，因此上部结构立柱中心向筒内单边偏心距离为1.28m。这一偏心设计，在钢结构前期吊装时，有如下困难：a）吊装立柱在塔顶无法支撑固定。在结构未形成半圆形的前3吊立柱单元结构吊装时，由于立柱单元底部无支撑结构，立柱就位后无法支撑固定；b）吊装立柱无就位基准。立柱吊装后，就位位置没有就位参考基准点，立柱无法安装定位；c）吊装安全风险大。立柱重心向筒内偏心，吊装就位后若固定不牢靠，在塔顶风力很大的情况下，存在较大安全隐患；d）作业人员无工作平台，无法对吊装立柱进行安装测量。
2）在基础节固定方式设计上，基础节底部设计海西项目基础节底部设计12套土字梁埋件结构，每套土字梁埋件又分上埋件梁和下埋件梁，上埋件梁顶部设计了16套M30高强螺栓将上埋件梁同基础节底部固定牢靠，上埋件梁底部设计了左右两套滑动轴承，用来调整上部结构在吸热器运行过程中的膨胀位移。每套“土”字梁节点通过左右两根M76高强螺栓将基础节、上埋件梁、下埋件梁固定在一起。这一埋件固定形式类似主厂房立柱钢结构在地面的安装固定，立柱底部靠地脚螺栓和埋件固定在一起，然而，但该施工位置不在地面，而在147.4m高空的混凝土顶部，高空作业增加了基础节立柱安装的困难性。埋件梁底部滑动轴承的设计又增加了该套连接系统的安装复杂性，若不能提前制定安全、可靠的施工方案，将导致施工进度滞后，施工精度达不到设计要求等一系列后果。
2.1.2从设备制造方面分析：
由于制造原因，土字梁埋件中的上埋件梁，由于梁顶钢板及底部加劲板厚度较大，焊接热量大，造成横梁中间筋板位置焊接变形较大，梁顶面中间位置向上凸起，造成已安装的部分上埋件梁同基础节底部平面贴合面较小，连接螺栓无法完全紧固到位，存在制作及安装偏差。
2.1.3安装方面分析：
1）基础节因为位于整体钢结构受力的最下部，设计的立柱型钢截面往往较大，基础节单元立柱整圈吊装易造成误差累积，封闭后结构几何尺寸调整困难。
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设计院提供的埋件安装工艺
2) 设计单位提供初版埋件梁及滑动轴承安装工艺类似传统立柱和地脚螺栓安装工艺（如上图），这一安装工艺太过理想，很难实施。
2.2解决方案及措施研究
2.2.1设计方面
针对基础节单体偏心安装可能遇到的各种困难因素，现场经过多次方案讨论及升版，最终设计并制作了一套辅助工装设施来进行基础偏心的结构支撑以及基础节定位的辅助测量。该辅助工装设施的亮点主要有如下几个方面。
1）设计为上下两层桁架式结构，整个平台靠延伸出来的下弦杆支撑于下埋件梁安装就位槽位置。即满足受力支撑要求又避免了平台支撑于筒内正式钢平台上可能对平台造成的不利影响。另外，工装的轻量化设计在保证了平台刚度的前提下，自身钢材消耗量最少且便于安装。在基础节单元立柱就位时起到了稳定的塔内支撑作用，大大提升安装的效率及防倾覆的安全性；
2）辅助工装在塔顶的安装，为基础节安装测量提供了中心基准点、辅助测量和调整平台。通过预先将平台上平面抄平，放好单元就位基准线，达到吊装单元快速就位、快速脱钩的目的；
3）辅助钢平台在塔顶安装后，可以为吊装就位后的单元提供缆风绳固定点，避免塔顶风力过大带来的潜在安全风险；
4）辅助工装的安装，为基础节安装工人提供了作业平台，为工人到达已安装的基础节内外侧工装吊笼提供人行通道。另外，通过在辅助平台上铺设封闭钢板，孔洞位置设置安全护栏等措施，使工人在上面作业更安全。
2.2.2制造方面
针对厂家供货的上埋件梁顶平面焊接变形问题根据不同情况现场采取了如下两个方案。
1）对于已经安装就位并且基础节单元以及吊装就位在上面的4套埋件梁，采用通过在埋件梁和基础节底部位置加设斜坡垫板的方式消除因结构变形造成的间隙问题。斜坡垫板由1～3mm不同厚度的钢板制作，垫板上预先割开螺栓避让孔，成梳型结构，便于安装。根据不同位置缝隙大小不同，选用不同厚度和不同数量的垫片。该方案经过和设计沟通确认后，准予实施，现场连接螺栓可以终紧，埋件梁上平面同基础节底面贴合效果良好，达到预期目的。
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2）对于还未安装的上埋件梁，在地面将焊接凸起位置打磨平整，用水平尺观察磨平效果，合格后做防腐处理。经过验收合格后进行吊装。
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2.2.3安装方面
1)在安装现场势必存在与土建结构的干涉问题，现场采用了扩大预留槽的实施方案。该部位埋件梁安装系统包含上埋件梁、上埋件梁底部滑动轴承、下埋件梁、双M76高强地脚螺栓，在埋件梁系统安装前，现场仔细研究了设计提供的原版安装工艺方案，发现这一方案不具备操作性，实施困难。另外，结合上安装槽需要重新扩槽的实际情况，现场将这一方案优化，提出如下方案：
a）对不符合要求的上埋件梁安装槽扩槽。要求扩槽宽度在设计尺寸基础上+30mm，完成后对扩槽毛面进行抹灰修复，保证安装槽净宽尺寸不低于设计值；
b）在地面将滑动轴承的上座板同上埋件底板按图纸要求位置进行焊接，要求焊接前测量座板安装位置钢板平面度，如有凹凸不平位置提前打磨处理，使座板同埋件底板紧密贴合。要求焊缝为周边连续角焊缝，焊角高度大于8mm，焊接完成后轴承同上埋件形成一个整体。要求轴承球形支座的顺桥方向需指向塔心。另外，为保护轴承内部抗磨材料，要求尽量降低焊接线能量，焊缝厚度禁止一遍成型，采用多道间隔冷却后施焊成型方法。根据设计后期新增变更，需要在轴承下座板底部焊接几处螺纹立筋，目的为后续下座板底部灌浆后，使下座板同灌浆部位可靠的行成一个整体，保证上部埋件梁及轴承上座板同下座板可以相对移动，满足承压轴承的使用功能。
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c）以预先在辅助工装及混凝土平面标记的基准线为基准，吊装基础节单元至高强螺栓位置就位，初调单元结构几何尺寸；
d）连接上埋件同基础节底部M30高强螺栓(16套/埋件)并初紧，连接上、下埋件同基础节连接用M76高强螺栓(2套/埋件)并稍微预紧；
e）按相同操作，吊装其它埋件、地脚螺栓及单元结构就位，连接相关部位螺栓；
f）基础节单元全部吊装完成，连接单元间横梁及斜撑，以逆时针方向，对整圈基础节结构几何尺寸进行精调，结构几何尺寸偏差必须满足设计提供标准要求，对于后期个别立柱无法调整到位，可适当放宽标准；
该方案经过现场应用证明是可行的，埋件同基础节连接系统安装精度完全符合设计要求，安装质量稳定可靠，操作性良好，可以推广应用。
2）基础节顶部柱头几何尺寸的调整精度对上部第二层结构立柱安装精度起决定性作用。因此，立柱所有柱头几何尺寸要最大限度的保证调整到偏差要求范围内。针对基础节立柱型钢设计截面大，基础节单元立柱整圈吊装封闭后，结构几何尺寸调整困难的特点，单独采用从基础节顶部到基础节底部支撑平台悬挂手拉葫芦的办法已无法满足调整要求，因此，现场采取了在基础节顶层制作一套辅助调整平台的解决方案。该辅助调整平台主结构采用现场HW200型钢材料，设计平台弦杆呈辐射状排列结构，径向辐射梁在12根立柱柱头顶部设置搭接点，由于柱头顶部法兰位置已固定工装吊笼，因此搭接点设置在内外侧工装吊笼横梁顶部。辅助平台由中心向外侧设置两圈环形连接梁确保辐射平台整体稳定性。该辅助平台主要用来调整基础节柱头半径和角度，调整前，放松所有立柱间连接横梁及斜撑螺栓，优先固定其余11根柱头同辅助平台的搭接点。调整时，从1轴开始，待1轴半径（偏差要求±5mm）、轴线角度（偏差要求±0.1°）、垂直度（偏差要求±12.5mm）全部调整到位后，固定辅助平台同1轴连接的柱头搭接点及1～12立柱间所有连接梁螺栓，保证1轴立柱几何尺寸不再发生变化，然后按逆时针（即2、3、4轴线…）以相同方案调整其它柱头几何尺寸。所有柱头几何尺寸调整到位后，终紧立柱间连接梁螺栓，螺栓终紧采用从上至下方向进行，终紧过程需随时用全站仪观察立柱几何尺寸是否发生变动，并及时进行调整。
该测量方法的应用，大大提高了安装精度，确保基础节的安装尺寸均达到了设计要求，效果良好。
2.3结语
本文所阐述的施工方法很好的解决了吸热器钢结构基础节在安装时遇到的各类典型问题，同时在提升吊装安全性、提高质量、加快施工进度等方面都取得了超预期的效果，其他类似工程可在借鉴本方法的同时因地制宜、充分结合现场情况进行实际方案的制定与研究。
3参考文献
［1］《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001；
［2］《电力建设施工质量验收及评价规程 第一部分：土建工程》 DL/T 5210.1-2012；
［3］CMI《吸热塔钢结构安装技术规范》；
【作者简介】
姓名：杨光；工作单位：山东电力建设第三工程有限公司；职务：项目部机械专业经理；
姓名：吕凤广；工作单位：山东电力建设第三工程有限公司；职务：项目部机械铆焊专业工程师；