鐘世原

中鐵建工集團(tuán)有限公司 北京 100070

目前網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝方法分2類：一類是在地面拼裝的整體提升法和整體吊裝法；另一類是高空就位的散裝和高空滑移就位組裝等方法。針對大跨度球形焊接網(wǎng)架，一般多采用整體提升法或高空滑移就位組裝方法。

哈大鐵路客運(yùn)專線營口東站站房綜合樓候車大廳屋蓋采用球形焊接網(wǎng)架，網(wǎng)架平面尺寸為52.50 m×30.50 m，覆蓋面積為1 598.13 m2，網(wǎng)架矢高2 m，為平行四放錐形網(wǎng)架，總質(zhì)量約81.08 t，安裝高度約16.80 m。通過多種方案綜合對比，選擇獨(dú)腳扒桿群組整體提升施工。

1 工藝特點(diǎn)

獨(dú)腳扒桿群組整體提升施工方法是采用扒桿群組，懸掛多組復(fù)式滑輪組與網(wǎng)架各吊點(diǎn)吊索連接，由多臺卷揚(yáng)機(jī)組合牽引各滑輪組，帶動網(wǎng)架同步上升[1-6]。

與其他安裝施工方法相比，該工法具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：

1）采用獨(dú)腳扒桿作為承載裝置，便于安裝和拆卸，扒桿采用圓管截面，便于在網(wǎng)格間自由穿插。扒桿群組屬于周轉(zhuǎn)材料，能重復(fù)使用，設(shè)備成本投入低，輔助工作量小，總體經(jīng)濟(jì)效益較好。

2）采用滑輪組傳動系統(tǒng)作為提升裝置，操作簡便，便于控制調(diào)整。

3）該方法可確保網(wǎng)架在結(jié)構(gòu)面或地面位置拼裝，改高處作業(yè)為地面作業(yè)，提高安全系數(shù)，并可保證焊接的質(zhì)量，節(jié)約大量的人力、時(shí)間，加快施工速度；無需搭設(shè)大體積的滿堂紅腳手架平臺，能有效利用場地，節(jié)約了工期，降低了措施費(fèi)用和安全風(fēng)險(xiǎn)。

4）網(wǎng)架提升過程中的受力狀態(tài)與設(shè)計(jì)工況受力狀態(tài)相近，接力提升轉(zhuǎn)換過程中可自動逐步卸載，避免了由于集中卸載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。

2 工藝原理

獨(dú)腳扒桿群組整體提升安裝分4個(gè)步驟進(jìn)行：

第1步是立扒桿。根據(jù)所要吊裝的網(wǎng)架規(guī)格，確定扒桿型號，將扒桿立在相應(yīng)位置上。

第2步是安裝絞磨及穿線。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，將絞磨對稱布置在網(wǎng)架四周，并將提升用鋼絲繩通過滑輪組與絞磨連接。

第3步是整體提升。用全部起重卷揚(yáng)機(jī)將網(wǎng)架均勻提升到超過柱頂標(biāo)高。

第4步是空中移位。利用一側(cè)卷揚(yáng)機(jī)徐徐放松，另一側(cè)卷揚(yáng)機(jī)剎住不動，將網(wǎng)架移位對準(zhǔn)柱頂，用全部起重卷揚(yáng)機(jī)將網(wǎng)架下降到柱頂設(shè)計(jì)位置上，并加以調(diào)整固定。

在獨(dú)腳扒桿群組整體提升網(wǎng)架過程中的關(guān)鍵技術(shù)是扒桿的驗(yàn)算和空中移位。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

扒桿及吊裝工具選擇→地錨布置→扒桿布置→纜風(fēng)繩布置→電動絞磨及導(dǎo)向滑輪布置→起重鋼絲繩穿繞→提升準(zhǔn)備→網(wǎng)架試提升→同步觀測→正式提升→吊裝完成后，扒桿拆除

3.2 扒桿及吊裝工具選擇

提升設(shè)備為采用圓鋼管制作的扒桿，提升動力為電動絞磨與滑輪組（圖1）。

圖1 扒桿設(shè)置示意

3.2.1 單根扒桿受力驗(yàn)算

扒桿高度20 m，采用一段12 m（BGl）與一段8 m（BG2）的φ478 mm×10 mm的圓鋼管拼裝而成，扒桿受力202.7 kN。

經(jīng)驗(yàn)算，得知所選用扒桿符合要求，可以用于施工。

扒桿通過在圓鋼管上打剖口設(shè)內(nèi)襯管焊接成長度20 m的扒桿。在檐桿頂部均分8個(gè)方向，用φ20 mm的圓鋼焊成寬40 mm、高60 mm的圓環(huán)，用于栓掛纜風(fēng)繩。在梳桿頂部向下200～300 mm處，分4個(gè)方向。用厚20 mm的鋼板焊接起重耳板，孔洞直徑60 mm，孔邊距鋼板邊不得小于30 mm。

扒桿底座選用長1.5 m厚壁型φ150 mm圓管6根，平放地面平整好，兩面管之間焊接牢固，上面鋪一塊900 mm×800 mm×20 mm的鋼板與平鋪鋼管焊接好。在板居中部位焊接1根高200 mm、φ438 mm的鋼管，然后在鋼板面靠四個(gè)邊角處焊接4個(gè)厚20 mm的直立耳板，中間孔洞直徑60 mm，孔洞邊距鋼板邊沿不得小于30 mm。此4塊耳板用于導(dǎo)向滑輪的掛點(diǎn)和扒桿上內(nèi)纜風(fēng)繩的固定栓點(diǎn)。

3.2.2 擺線針輪減速機(jī)的選擇

根據(jù)網(wǎng)架同步提升要求，應(yīng)盡量選用工作性能（工作參數(shù)）相同的慢速擺線針輪減速機(jī)（跑頭繩速度≤8 m/min）。擺線針輪減速機(jī)的牽引力以50～100 kN為宜。絞磨滾筒采用鑄鋼材質(zhì)，鑄成兩頭φ300 mm，正中部位φ180～200 mm、長350 mm、厚20 mm的細(xì)腰圓筒，中間孔洞應(yīng)根據(jù)擺線針輪傳動軸的結(jié)構(gòu)，鑄成相咬合的槽口后進(jìn)行安裝，接電調(diào)試。

3.2.3 索具的選擇

起重滑輪和螺栓型卡環(huán)是提升網(wǎng)架的重要工具，必須對其進(jìn)行探傷、試驗(yàn)鑒定。單個(gè)滑輪吊攀超聲波探傷缺陷允許在4～6個(gè)，另外，在30 mm內(nèi)有3個(gè)缺陷則不能使用?；喓吐菟ㄐ涂ōh(huán)應(yīng)以1.25倍的設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行試?yán)b定標(biāo)準(zhǔn)以螺栓型卡環(huán)銷子螺紋能順利旋轉(zhuǎn)無變形或無咬住現(xiàn)象作為良好；起重滑輪卸荷后用手推動每只滑輪餅運(yùn)轉(zhuǎn)均正常為鑒定標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際使用時(shí)起重滑輪及卡環(huán)的安全系數(shù)≥2。

3.3 地錨布置

地錨用于固定纜風(fēng)繩，地錨的受力決定于地錨的構(gòu)造及當(dāng)?shù)赝临|(zhì)條件，因此，需對地錨進(jìn)行驗(yàn)算。根據(jù)網(wǎng)架整體吊裝的特點(diǎn)，固定斜纜風(fēng)繩的地錨應(yīng)采用斜向受力地錨和垂直護(hù)板加固斜向受力地錨。在實(shí)際使用地錨的過程中，必須將地錨事先埋入，并夯實(shí)，待地基土固結(jié)（固結(jié)時(shí)間宜大于30 d）后，使用地錨。這是一項(xiàng)十分有效的安全措施。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，鋼管地錨采用φ203 mm×12 mm、長3 000 mm的鋼管，埋深為2.5 m；地錨坑尺寸為2 m×0.8 m；鋼拉索采用φ21 mm的鋼纜。

地錨在使用前，對其抗拔力進(jìn)行實(shí)測，采用大動力機(jī)械，將地錨引出的鋼絲繩進(jìn)行拉伸，通過測力計(jì)算出地錨的抗拔力。

根據(jù)現(xiàn)場施工條件，挖設(shè)地錨坑。地錨坑的尺寸為2 000 mm×800 mm，地錨坑深2.5 m，且沿錨坑長度方向埋設(shè)2根φ180 mm×10 mm鋼管，底部兩側(cè)各掏長200 mm的洞，沿錨坑橫向在鋼管上方再加4根φ140 mm×5 mm的鋼管，以便于穩(wěn)定下方主受力鋼管，把主受力鋼管埋于底部，地錨繩為雙股φ21.5 mm的鋼絲繩，地錨繩與水平地面的角度要與纜風(fēng)繩的角度匹配，將沿地錨坑橫向的中間部位鏟出斜坡，以保證與纜風(fēng)繩同一角度，地錨坑回填土不能選沙土且不能有石塊及雜質(zhì)，回填順序?yàn)槊?0 cm為一階段且人工夯實(shí)到頂部。結(jié)合當(dāng)?shù)赝临|(zhì)狀況及勘察報(bào)告結(jié)論，為了防止地錨失效，在網(wǎng)架吊裝前，對地錨進(jìn)行拉力試驗(yàn)，以確保萬無一失，從而使網(wǎng)架順利施工。

3.4 扒桿布置

檐桿支座位置應(yīng)選上網(wǎng)格與下網(wǎng)格錯(cuò)交最大空間處。網(wǎng)架起吊至安裝高度就位移動時(shí)，若腹桿、水平桿與獨(dú)腳檐桿相碰，則會導(dǎo)致網(wǎng)架整體移動受阻。

安裝時(shí)，利用浙江大學(xué)空間結(jié)構(gòu)研究室研制的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件3D3S及MST軟件進(jìn)行提升驗(yàn)算。 在驗(yàn)算過程中將其支承約束點(diǎn)去掉，將各吊點(diǎn)改為約束點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)算； 驗(yàn)算完成后對扒桿位置進(jìn)行調(diào)整，直至各吊點(diǎn)周圍各桿件不出現(xiàn)超應(yīng)力情況，且此時(shí)整個(gè)網(wǎng)架在彈性階段工作，則扒桿位置才能最終確定。

3.5 纜風(fēng)繩布置

纜風(fēng)繩是穩(wěn)定扒桿的重要桿件，由斜纜風(fēng)繩和平纜風(fēng)繩構(gòu)成，纜風(fēng)繩相互連接成為整體。斜纜風(fēng)繩的平面夾角以45°為宜，與地面夾角不大于45°，每根斜纜風(fēng)繩配備1個(gè)地錨。

纜風(fēng)繩直徑為21.5 mm，4根扒桿頂部相互連接拉緊，組成一個(gè)大方格狀的內(nèi)纜風(fēng)繩框。栓掛方法為：先將纜風(fēng)繩一頭在扒桿頂部掛環(huán)內(nèi)栓掛好，再將另一纜風(fēng)繩頭穿至相鄰扒桿頂部掛環(huán)，并將纜風(fēng)繩從環(huán)內(nèi)拉至扒桿支座，從耳板孔穿過并拉緊。同時(shí)調(diào)整纜桿垂直度，用繩卡固定纜風(fēng)繩，繩卡不得少于3個(gè)，其余扒桿穿法以此類推。外纜風(fēng)繩為8根，每根桅桿2根，與內(nèi)纜風(fēng)繩呈90°夾角布置，并和地錨拉結(jié)或捆綁于建筑物的混凝土柱上，同時(shí)再次調(diào)整4根桅桿的垂直度，纜風(fēng)繩與地面水平夾角不得大于45°。

3.6 電動絞磨及導(dǎo)向滑輪布置

利用建筑物的混凝土柱作為地錨拉結(jié)點(diǎn)進(jìn)行固定。不具備此條件時(shí)，需挖設(shè)地錨對電動絞磨和導(dǎo)向滑輪進(jìn)行拉結(jié)固定。地錨做法同纜風(fēng)繩地錨做法。

3.7 起重鋼絲繩穿繞

將滑輪組的跑繩穿過扒桿底座上的導(dǎo)向滑輪，再將鋼絲繩頭從電動絞磨滾筒下面穿進(jìn)，從上面拉出，再從下面穿進(jìn)上面拉出。按此方法操作，穿繞5～6圈，確保電動絞磨滾筒上有效工作鋼絲繩有5～6圈。至此，整個(gè)起重設(shè)備安裝完畢。

3.8 提升準(zhǔn)備

1）檢查電動絞磨專用配電柜各開關(guān)裝置，并對8臺電動絞磨及4根起重扒抨進(jìn)行編號。接通電源進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，確保電動絞磨配電柜總開關(guān)控制的8臺電動絞磨能夠同時(shí)啟動并能同時(shí)停止。各電動絞磨上的開關(guān)同時(shí)能獨(dú)立控制啟動和停止。

2）每臺電動絞磨配備3人作業(yè)，2個(gè)人拉纜筒上的溜繩，1個(gè)人傳遞指揮信號。拉溜繩人員需觀察滾筒上鋼絲繩的運(yùn)行情況，嚴(yán)禁鋼絲繩疊壓在液筒上運(yùn)轉(zhuǎn)操作。傳遞信號人員需監(jiān)控電動絞磨及導(dǎo)向滑輪的地錨拉結(jié)點(diǎn)。

3）全員進(jìn)行多次演練，達(dá)到統(tǒng)一作業(yè)、操作熟練、分工明確、緊密配合的狀態(tài)后，方可進(jìn)行試起吊作業(yè)。

4）檢查各纜風(fēng)繩拉結(jié)情況。布設(shè)網(wǎng)架溜繩，總計(jì)8根。一頭栓結(jié)于網(wǎng)架下弦焊接球節(jié)點(diǎn)處，另一頭用倒鏈與鋼絲繩栓掛在柱角或墻洞處，以網(wǎng)架四角邊部為栓撞點(diǎn)，南向北2根，北向南2根，東向西2根，西向東2根，倒鏈剛拉緊即可。網(wǎng)架溜繩用于在網(wǎng)架起吊離地時(shí)，確保網(wǎng)架重心能夠找正，避免出現(xiàn)慣性力后，網(wǎng)架與建筑物碰撞。

5）將動滑輪處于自然垂直狀態(tài)，將鋼絲繩捆綁于網(wǎng)架下弦球節(jié)點(diǎn)，每個(gè)吊點(diǎn)為兩點(diǎn)綁扎起吊。

3.9 網(wǎng)架試提升

首先將絞磨穩(wěn)緊，采用經(jīng)緯儀檢查扒桿是否立直，調(diào)整纜風(fēng)繩使扒桿垂直，隨即慢慢開動絞磨，使網(wǎng)架離開支撐胎模，如果網(wǎng)架向一側(cè)偏移，則停止提升，調(diào)整纜風(fēng)繩松緊后，再提升，直到網(wǎng)架沒有水平位移，最后將網(wǎng)架提升離開支撐300 mm，停止起吊作業(yè)。

將電動絞磨上的溜繩用繩卡與滑車組跑繩拉緊卡牢，進(jìn)行懸吊靜荷載試驗(yàn)12～24 h。然后對提升機(jī)具進(jìn)行全面檢查，將所有問題全部解決，確保萬無一失。檢查項(xiàng)目包括扒桿是否垂直，纜風(fēng)繩是否張緊，扒桿上、下所有卡環(huán)是否擰緊，纜風(fēng)繩卡子有無損壞，跑繩是否有松動，絞磨位置及就位倒鏈?zhǔn)欠窈线m。所有檢查項(xiàng)目做好記錄， 無異常后方可進(jìn)行正式起吊。

3.10 正式提升

網(wǎng)架在提升過程中應(yīng)保證做到同步起吊，須由專職人員統(tǒng)一指揮。網(wǎng)架整體吊離地面1 000 mm時(shí)應(yīng)停止，及時(shí)檢查各吊點(diǎn)處的實(shí)際受力狀況及各錨固點(diǎn)的安全程度，檢查完畢后勻速起吊，確保將相鄰2個(gè)提升點(diǎn)提升差值控制在相鄰點(diǎn)距離的1/400內(nèi)。起吊時(shí)全部絞磨要勻速上升，將網(wǎng)架提升到設(shè)計(jì)位置后，及時(shí)將電動絞磨溜繩拉緊并與跑繩并攏，用不少于3個(gè)鋼絲繩卡頭固定擰緊螺帽，使網(wǎng)架固定在高空并保持靜止?fàn)顟B(tài)。

提升到標(biāo)高后，網(wǎng)架空中移位到柱頂并進(jìn)行安裝。網(wǎng)架提升時(shí)，如扒桿兩側(cè)卷揚(yáng)機(jī)完全同步啟動，網(wǎng)架等速均勻上升，扒桿兩側(cè)的滑輪組的夾角相等，則兩側(cè)鋼絲繩的受力必定相等，網(wǎng)架處于平衡狀態(tài)。當(dāng)網(wǎng)架提升超過柱頂后，進(jìn)行空中移位時(shí)，將一側(cè)滑輪組鋼絲繩緩緩放松，在放松的瞬時(shí)原平衡狀態(tài)被破壞，網(wǎng)架將朝著水平分力大的方向移動，直到達(dá)到新的平衡狀態(tài)。由于施工時(shí)一側(cè)滑輪是逐步而緩慢地放松，則將出現(xiàn)由上述多個(gè)瞬時(shí)平衡—不平衡—平衡組成的網(wǎng)架向左右移動的連續(xù)過程，直至網(wǎng)架對準(zhǔn)柱頂為止。網(wǎng)架在空中移位時(shí)必須剎住另一側(cè)滑輪組以確保網(wǎng)架只能平移，而不發(fā)生傾斜。

本工程中共有4根扒桿，編號為1#、2#、3#、4#。每根扒桿配備2臺絞磨，各控制相反方向，編號為1-1#、1-2#、2-1#、2-2#、3-1#、3-2#、4-1#、4-2#。將1-1#、2-1#、3-1#、4-1#絞磨布置在同一側(cè)方向，其余絞磨布置在相反方向。當(dāng)開始空中移位時(shí)，若要向x-1#絞磨方向移動時(shí)，則將相反方向的1-2#、2-2#、3-2#、4-2#絞磨剎住閘，同時(shí)有規(guī)律地緩慢放松1-1#、2-1#、3-1#、4-1#絞磨剎閘。此時(shí)網(wǎng)架開始緩慢地向x-1#絞磨方向移動，當(dāng)移動到支座位置時(shí)，將1-1#、2-1#、3-1#、4-1#絞磨剎住閘。此時(shí)，網(wǎng)架雖然已到位，但整體并不水平，需要將網(wǎng)架調(diào)整水平后再整體下落。

開始將1-1#、2-1#、3-1#、4-1#絞磨剎住閘，并在x-2#絞磨方向網(wǎng)架下弦布置與x-1#絞磨方向相同的由倒鏈控制的鋼絲繩。然后有規(guī)律地緩慢放松剎閘1-2#、2-2#、3-2#、4-2#絞磨，同時(shí)人工扳動倒鏈，此時(shí)x-2#絞磨方向的水平力相互抵消，只有垂直向下的力作用于網(wǎng)架，網(wǎng)架開始趨于水平，當(dāng)網(wǎng)架水平時(shí)停止操作，開動所有絞磨將網(wǎng)架下降并固定到支座上。

3.11 同步觀測

采用吊尺法進(jìn)行觀測，在網(wǎng)架梁端的下弦桿件下面懸掛50 m的鋼尺一把，鋼尺一端拴在網(wǎng)架桿件上，另一端固定在地面，然后用水準(zhǔn)儀對每個(gè)鋼尺進(jìn)行觀測。在網(wǎng)架提升的同時(shí)，網(wǎng)架會將鋼尺抽出，觀測人員通過觀測鋼尺的讀數(shù)向提升總指揮匯報(bào)起吊是否同步，以便總指揮及時(shí)調(diào)整各扒桿的起升速度。

3.12 吊裝完成后扒桿拆除

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體安裝固定后進(jìn)行扒桿拆除。扒桿的拆除采用倒拆法。

倒拆法是利用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能承受很大荷載的特點(diǎn)，在網(wǎng)架上弦節(jié)點(diǎn)上掛2副起重滑輪組，起重滑輪組分別設(shè)置在把柄兩側(cè)，滑輪組的吊點(diǎn)在扒桿最下一節(jié)接頭的上方，以不影響最下一節(jié)扒桿的拆除。纜風(fēng)繩設(shè)上、下兩邊，一邊在扒桿頂端，一邊在吊點(diǎn)附近，每邊設(shè)纜風(fēng)繩4根，上、下錯(cuò)開布置，每根纜風(fēng)繩各設(shè)卷揚(yáng)機(jī)1臺。將所有鋼絲繩收緊后，將扒桿最下一段的鋼管拆除，然后緩慢地放松滑輪組，將扒桿上邊一段的鋼管放下落地，扒桿拆除完畢。利用網(wǎng)架倒扒桿，必須重視扒桿起吊懸空的穩(wěn)定性及下節(jié)扒桿拆除后扒桿下松和纜風(fēng)繩緩緩收緊的配合工作。

扒桿拆除必須從網(wǎng)架的一端逐次向另一端進(jìn)行卸載，不得同時(shí)將所有的扒桿全部卸載。網(wǎng)架卸載時(shí)要由專業(yè)的起重工進(jìn)行指揮，卸載時(shí)所有人員必須統(tǒng)一服從總指揮的指揮協(xié)調(diào)。網(wǎng)架卸載時(shí)設(shè)置觀測人員6名，觀察人員對每個(gè)扒桿在卸載時(shí)的受力情況進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)有異常情況必須及時(shí)通知吊裝總指揮，進(jìn)行處理。

4 結(jié)語

哈大鐵路客運(yùn)專線營口東站站房候車大廳屋蓋采用球形焊接網(wǎng)架，網(wǎng)架安裝采用獨(dú)腳扒桿群組整體提升施工方法，在網(wǎng)架拼裝時(shí)開始立扒桿、安裝滑輪組和電動絞磨，工期和質(zhì)量均得到了保證，為后續(xù)類似施工提供了經(jīng)驗(yàn)。