協和電廠345KV開關場
P24、P29鐵構螺栓組裝 施工經驗談
范弘芳 技師
一、 前言
台電於協和電廠345KV開關場區內,組裝數座P24(高24M)及P29(高29M)鐵塔,中間以橫梁(長20M),連結成一體之鐵構(如圖1),由於鐵構數量龐大,總重量約360噸,當時台電承辦單位(施工隊)之部門主管,乃派筆者遠赴高雄二苓地區之鐵工廠常駐,負責鐵構加工、製造的檢驗,俟加工製造完成的鐵構,運抵345KV開關場區,組裝係由一位資深的前輩監造,筆者協助,玆將鐵構螺栓組裝經驗,分享如下。
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圖1 鐵塔與橫梁組合示意圖 |
二、 鑽螺栓孔
本工程係在鐵工廠內,按鐵構實際的尺寸,在平坦的水泥地坪鋪設鋼板上,放樣繪成大樣圖,然後依大樣圖製作各構件的樣板。同時將鋼釘對準樣板上之螺栓孔位,以鐵鎚敲打印記構件上,施鑽之螺栓孔徑較螺栓直徑大1.6mm(有的廠商保守調整至2mm或以上),孔壁須垂直平整,並保持內部清潔,孔徑兩面因鑽孔時所殘留之雜物應予以清除。鋼材厚度不超過16mm時,則以沖孔方法施作,其開孔斷面之毛邊必須磨平整修;若孔徑大於16mm時,所有孔徑皆須用鑽孔法在適當的鑽床上製作;若孔徑大於30mm,得使用瓦斯火焰切割施作,惟開孔斷面之粗糙度不得大於25μm,孔徑允許差為±2mm。
三、 螺栓孔位的校核
各構件之螺栓孔全部施鑽完成後,筆者要求將各型鐵構(P24、P29鐵塔及橫梁)分別作假組立,藉以校核各構件間之螺栓孔位是否相符?及是否可組裝?鐵工廠年約六旬的老廠長,對當時年僅30歲的筆者提議,不以為然,一再保證施鑽之螺栓孔位很準確,且以廠房高度受限,反對作假組立,筆者堅持並建議:可將鐵塔以橫臥的方式作假組立,解決廠房高度受限的難題,幾經溝通,才勉強同意先將一座P24的鐵塔作假組立,初主要桿件組立很順利,及至水平之次要桿件,發現很多螺栓孔位有誤差,須重新修正孔位及重新鑽孔,於是老廠長才心服心服的在一邊組裝、及一邊修正構件孔位,始將各型鐵構假組立完成。
四、 鐵塔基腳埋設之誤差
本工程鐵構的承包廠商衹負責組裝,而基腳係由台電協和分處的土木承包商負責埋設。當鐵構運抵工地時,鐵構承包廠商,分別提供一組P24及P29鐵塔的樣板,供基腳之埋設,但負責埋設土木承包商,嫌太重請鐵構的承包廠運回,自己另行設法埋設基腳。一般慣例,容許誤差土木以cm計,而鐵構係以mm計,落差甚大,俟P24及P29鐵塔基礎混凝土澆置完成,移交鐵構承包商組裝時,筆者與資深前輩同事先對每座4支埋設基腳之傾角、高程、間距等,加以校核,結果發現有超過數mm之誤差,經鐵構承包商評估,組裝勢必很困難。
於是筆者函請火工處協和分處責成土木承包商改善,鑑於鐵塔的4支基腳,除一小段露出外,其餘皆埋設在混凝土基礎內,如欲改善須將整個基礎打除重新埋設基腳,玆事體大,經過土木及鐵構承包廠商多次協調,敲定補償組裝費用後,才得以進行鐵構組裝。
五、鐵構螺栓組裝
鋼構件在安裝前,先將安裝螺栓的接觸面之鐵銹、鱗皮、污泥及油脂清理乾淨,鋼構件組裝時,先以尖尾子(如圖2)調整與連接板相應之螺孔完全重合後,安裝不得少於該接合螺栓數之1/3,且不得少於2支,安裝的螺栓不得鎖緊。
俟鋼構件組裝完成後,先補充未安裝螺栓之孔徑,如有不重合的孔徑者,輕微者向螺栓孔彈射橄欖子(如圖3)穿過孔徑調整,不行則用沖子(如圖4)穿過孔徑,用2kg以上之鐵錘敲打沖子後端使孔徑一致,如果再不行,祗好以鉸刀(如圖5)鉸擴之。螺栓孔鉸大後,應換直徑較大之螺栓,孔徑不得大於螺栓直徑的3mm,若孔徑偏差過大,應補焊後再以鉸刀改正。
構件之孔口皆將螺栓全部安裝後,先檢查螺栓頭及螺帽與構件之接觸面,對與螺栓軸線垂直面之傾斜度,不得大於1/20,否則使用斜墊圈,然後進行螺栓的鎖緊,其程序以上下、左右、交叉進行為原則,勿使相對之螺栓受影響而鬆動。
普通螺栓係使用手動螺栓板手鎖緊,鎖緊後螺栓餘長為其尾端螺紋應凸出螺帽至少3個螺牙(約5mm);而高強度螺栓,須使用電動栓鎖固器(如圖6)鎖緊,鎖緊後檢驗螺栓餘長,其尾端螺紋應凸出螺帽至少一個完整的螺牙。高強度螺栓,如受場地限制無法使用旋轉器鎖緊時,得以手動螺栓板手鎖緊,並達到規定之拉力。
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圖2 尖尾子 | | 圖3 橄欖子 |
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圖4 沖子 | | 圖5 鉸刀 |
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圖6 高強度螺栓電動栓鎖固器 | | |
六、高強度螺栓長度之控管
本工程當時係利用日製的F10T的高強度螺栓組裝,施工人員不管螺栓長短拿了就使用,導致後來只剩短的螺栓,而無法栓鎖構材及連接板組合較厚的螺栓孔。當時國內尚未生產F10T的高強度螺栓,承攬廠商只好緊急向日方採購長的高強度螺栓,以空運方式送至工地。筆者為免承攬廠商重蹈覆轍,乃建議承包廠商的工地負責人,先在設計圖面計算鐵構每個結合點的螺栓數量,再計算結合點板的厚度再加上使用標稱直徑規定長度L1(如圖7),得到每個結合點高強度螺栓之長度,將數量標記在圖上,供施工人員組裝參照,於是就不再發生螺栓長度不足短缺之現象。
七、鐵構基腳(錨栓)埋設之教訓
本工程由於初始鐵塔基腳埋設精度不準確,導致後續鐵構螺栓組裝的困難,先後更換了兩組施工人員,才將整個場區的鐵構組裝完成。筆者由此得到的經驗,是對於往後施工監造的鐵構工程,不論是氣象觀測鐵塔基腳的埋設,或是陽明開關場氣封加蓋工程、及電廠廠房鋼構基礎錨栓的埋設,皆堅持由原始的鐵構加工製造人員一貫作業的負責埋設,一則是為求施工精度的一致,二則是為釐清往後鐵構組裝順利與否責任的歸屬。
八、結語
本工程竣工後之驗收,係由執行人員以抽驗方式爬上各型鐵構上仔細檢查鐵構組裝情形,而幸好筆者在施工過程中,每天至少一次爬上組裝完成的鐵構上,檢查螺栓是否有遺漏組裝、高強度螺栓是否有斷尾栓緊,及一般螺栓是否有鬆動栓緊,因此沒有被發現組裝的瑕疵而圓滿的完成驗收工作。
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圖7 高強度螺栓長度之選用方法 |
參考資料
1.范弘芳(2017)。淺談鋼結構組(吊)裝施工經驗。技師報,1071期。
2.范弘芳(2020)。追憶協和電廠初期鐵構組裝之歷程。技師報。1206期。
3.第05122章V8.0 doc 鋼構造(2017.9.30)。
4.簡俊明(2018.9.21)。鋼結構強施工實務。