張大魏 陳清華 谷慶海 馬篩龍

中國(guó)核工業(yè)華興建設(shè)有限公司 江蘇 南京 210019

1 工程概況

儀征化纖熱電部30 000 t干煤棚為鋼結(jié)構(gòu)筒殼網(wǎng)架，結(jié)構(gòu)形式為正放四角錐螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架（圖1），網(wǎng)架長(zhǎng)84 m，橫向跨度80 m，投影面積6 740 m2。網(wǎng)架總質(zhì)量約432 t，矢高2.5 m，頂標(biāo)高+39.60 m。

網(wǎng)架為下弦支承，所有支座螺栓球標(biāo)高為+1.60 m。網(wǎng)架安裝計(jì)劃工期90 d。

圖1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)示意

2 筒殼網(wǎng)架安裝方法比選

螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架常用安裝方法有完全高空懸拼法和高空滑移法等。完全高空懸拼法[1-2]，工藝簡(jiǎn)單，不需要大型起重設(shè)備，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件要求相對(duì)較低，但此法不適用于本工程，原因?yàn)椋簼M堂腳手架投入多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工序交叉作業(yè)多，影響工程整體施工進(jìn)度；網(wǎng)架安裝須與設(shè)備安裝同時(shí)進(jìn)行，搭設(shè)滿堂腳手架影響設(shè)備的安裝。高空滑移法，即提前設(shè)置滑軌將分條的網(wǎng)架單元滑移至準(zhǔn)確位置拼接成整體，但此法不適用于本工程，原因?yàn)椋壕W(wǎng)架支座均位于小短柱上，滑軌設(shè)置難度大；筒殼網(wǎng)架拱度大，網(wǎng)架單元在滑移的過(guò)程中，失穩(wěn)可能性較大，較難控制。

根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)特征和類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)論證比選，決定采用中間起步單元整體抬吊與兩側(cè)高空懸拼的組合方式進(jìn)行安裝。選擇中間兩跨作為起步跨在地面拼裝后整體抬吊，然后由起步跨分別向兩側(cè)延伸散拼。此法施工速度快，安裝精度高，經(jīng)濟(jì)效益較好。

3 安裝方案概述

中間起步單元的選取，在長(zhǎng)度方向選取2個(gè)柱間距的網(wǎng)格，沿跨向形成拱形起步單元。根據(jù)本工程筒殼網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)特征，選取G—J軸為起步單元，共計(jì)5道上弦，4道下弦，1 105根桿件，寬度12 m，長(zhǎng)度80 m，總質(zhì)量約48 t。起步單元采用多機(jī)抬吊的方式進(jìn)行吊裝，如圖2、圖3所示。起步單元安裝完成后，以此作為支撐結(jié)構(gòu)，兩側(cè)網(wǎng)架采用高空懸拼的形式進(jìn)行安裝。

圖2 起步單元多機(jī)抬吊模擬

圖3 起步單元多機(jī)抬吊實(shí)況

4 安裝方案實(shí)施

4.1 地基處理

根據(jù)汽車吊在煤棚內(nèi)的行走路線與吊裝工況，對(duì)汽車吊的行走區(qū)域進(jìn)行混凝土硬化處理，路面材料為厚150 mm碎石+厚150 mm的C30素混凝土。因汽車吊的主支腿打開(kāi)寬度最大為8 m，故硬化區(qū)域?qū)挾却_定為10 m。其他區(qū)域的場(chǎng)地地坪做平整與夯實(shí)處理，即可滿足施工要求。

4.2 起步單元整體吊裝

4.2.1 基本單元拼裝

基本單元拼裝流程：設(shè)置并抄平支撐→安裝下弦球→連接下弦桿→將已拼裝的上弦球及腹桿三角錐連接到下弦層→連接第二網(wǎng)格上弦桿及腹桿→將兩網(wǎng)格安裝成基本單元→擴(kuò)大基本單元→安裝腹桿→拼裝成較穩(wěn)固的基本單元。起步基本單元拼裝如圖4、圖5所示。

圖4 起步基本單元模型

圖5 起步基本單元拼裝實(shí)況

4.2.2 起步單元網(wǎng)架地面拼裝

經(jīng)分析計(jì)算，起步單元網(wǎng)架地面拼裝共采用2臺(tái)25 t和4臺(tái)100 t汽車吊。首先采用2臺(tái)25 t汽車吊進(jìn)行地面拼裝；隨著拼接長(zhǎng)度增加，網(wǎng)架拱度提高，再利用4臺(tái)100 t汽車吊進(jìn)行拼裝。網(wǎng)架在各拼裝階段均設(shè)置鋼絲繩以控制變形，拼裝過(guò)程如圖6所示。其中，25 t吊車在兩側(cè)依次進(jìn)行抬吊吊裝，直至地面拼裝階段二安裝完成；后續(xù)采用4臺(tái)100 t汽車吊抬吊，25 t吊車配合安裝工序向兩側(cè)延伸拼裝；從地面拼裝階段四開(kāi)始，保持拉索不變，直至地面拼裝階段八起步單元吊裝完成。

4.2.3 吊點(diǎn)設(shè)置

圖6 網(wǎng)架起步單元拼裝過(guò)程示意

結(jié)合本工程起步網(wǎng)架吊裝方法、吊點(diǎn)變化情況，吊裝鋼絲繩采用兩點(diǎn)綁扎，采取卡扣與雙股φ44 mm鋼絲繩套結(jié)合的方式，在每個(gè)吊點(diǎn)位置增加一個(gè)鋼絲繩套，吊裝主鋼絲繩通過(guò)卡環(huán)與繩套，吊點(diǎn)移動(dòng)時(shí)只要拆開(kāi)卡環(huán)即可（圖7）。

圖7 吊裝鋼絲繩

4.2.4 起步單元受力分析

工程采用上海同濟(jì)大學(xué)3D3S 14.0結(jié)構(gòu)受力分析軟件，進(jìn)行吊裝模擬分析。模擬分項(xiàng)采用固定桿件截面，考慮30%節(jié)點(diǎn)自重附加（網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的自重由程序自動(dòng)生成），對(duì)各個(gè)拼裝階段1.2恒載+1.4活載組合情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。根據(jù)計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)要求，以上各階段的位移與內(nèi)力等均未超過(guò)限值，吊點(diǎn)位置及網(wǎng)架桿件滿足吊裝受力要求。

4.2.5 抗傾覆措施

起步單元采用地面拼裝、整體抬吊，施工工期約15 d，夜間無(wú)法連續(xù)作業(yè)，同時(shí)網(wǎng)架逐步增高，穩(wěn)定性逐漸變差，因此決定對(duì)起步單元網(wǎng)架加設(shè)纜風(fēng)繩等抗傾覆措施。纜風(fēng)繩設(shè)置4個(gè)點(diǎn)，與網(wǎng)架支座處的短柱拉結(jié)，有效控制了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，如圖8所示。起步單元就位前，網(wǎng)架支座一端以吊帶牽引輔助安裝固定，另一端用倒鏈拉結(jié)校正并最終固定。

圖8 起步單元網(wǎng)架纜風(fēng)繩示意

4.2.6 變形控制措施

1）張緊鋼絲繩綁扎。為控制起步網(wǎng)架在吊裝過(guò)程中的變形，根據(jù)變形情況設(shè)置鋼絲繩、倒鏈進(jìn)行張緊。張緊鋼絲繩用倒鏈進(jìn)行調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)鋼絲繩套進(jìn)行輔助綁扎，并綁扎在需要張緊的節(jié)點(diǎn)球上。

2）起步單元預(yù)起拱的控制。本工程為筒殼網(wǎng)架，起步網(wǎng)架安裝過(guò)程中自重不斷加大，為保證其拱度，須通過(guò)拉索來(lái)控制預(yù)起拱。通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算網(wǎng)架安裝過(guò)程中的應(yīng)力值，在合適的位置安裝拉索，拉索的數(shù)量、長(zhǎng)度和應(yīng)力通過(guò)驗(yàn)算確定，并配備全站儀進(jìn)行跟蹤控制，保證網(wǎng)架的起拱值，從而保證起步網(wǎng)架的安裝質(zhì)量。

4.3 兩側(cè)網(wǎng)架高空懸拼

4.3.1 高空懸拼實(shí)施

1）高空懸拼工藝。起步單元安裝就位后，即開(kāi)始進(jìn)行兩側(cè)網(wǎng)架的高空懸拼。為保證本工程進(jìn)度，兩側(cè)高空懸拼區(qū)域采用2臺(tái)25 t吊車吊裝小單元，并與已完成安裝的網(wǎng)架對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行高空拼裝作業(yè)。拼裝時(shí)從中部先往支座位置安裝上弦三角錐，然后再?gòu)闹ё_(kāi)始往中部安裝下弦三角錐，如此循環(huán)往復(fù)，直至網(wǎng)架全部安裝完成。兩側(cè)高空懸拼如圖9所示。

圖9 兩側(cè)高空懸拼示意

2）地面小單元拼裝。地面小單元也稱為三角架，是由1個(gè)節(jié)點(diǎn)球與3～4根桿件在地面拼成的預(yù)拼單元。地面預(yù)拼單元應(yīng)分為下弦桿安裝三角架和上弦桿安裝三角架，地面拼裝時(shí)應(yīng)將所有構(gòu)件一次安裝緊固到位，發(fā)現(xiàn)有難以安裝的螺孔或高強(qiáng)螺栓時(shí)，應(yīng)用絲錐或搬牙，將螺孔修整合格，然后再安裝。單元構(gòu)件全部就位后，即可準(zhǔn)備起吊。

3）小單元吊裝。分別將2根系繩系到上（下）弦桿上，系繩的長(zhǎng)短應(yīng)能使吊起的三角架與空中實(shí)際安裝位置接近，偏轉(zhuǎn)角度不應(yīng)過(guò)大，以便高空安裝人員的接應(yīng)。安裝人員接到對(duì)應(yīng)的安裝桿件后將高強(qiáng)螺栓與螺栓球孔連接。初步連接時(shí)先擰入3～5扣，呼應(yīng)其他安裝隊(duì)員的安裝情況；待全部安裝螺栓均旋入螺栓球后，再一起將高強(qiáng)螺栓緊固到位，避免某1～2個(gè)高強(qiáng)螺栓先緊固造成其他高強(qiáng)螺栓難以安裝。全部桿件緊固完成后即可將系繩解下、松鉤，進(jìn)行下一單元的安裝。如此反復(fù)，直到完成全部安裝工作。

4.3.2 高空懸拼的累積誤差控制

桿件的加工誤差、溫度變化、人員的操作水平等因素使網(wǎng)架在高空懸拼過(guò)程中不斷產(chǎn)生誤差。在懸拼過(guò)程中，支座預(yù)埋件標(biāo)注好中心線之后，應(yīng)在中心位置安裝支座球。當(dāng)出現(xiàn)偏差時(shí)，要用千斤頂進(jìn)行調(diào)整，將位置軸線的誤差在本軸線內(nèi)消化，避免進(jìn)入下一個(gè)軸線區(qū)域內(nèi)。

4.3.3 高空懸拼階段安全措施

安裝工人需具備現(xiàn)場(chǎng)安全知識(shí)、安全操作技能，身體滿足作業(yè)需要。在高空拼裝時(shí)，作業(yè)人員必須佩戴安全帽和安全帶。本工程在高空懸拼階段，底部還設(shè)置了安全防護(hù)氣墊，額外增加了一道安全措施，以防萬(wàn)一。

5 結(jié)語(yǔ)

與常用的安裝方法相比，采用中間起步單元整體抬吊與兩側(cè)高空懸拼的組合方式進(jìn)行大跨度筒殼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝，具有以下特點(diǎn)：

1）無(wú)需搭設(shè)大量腳手架，既減少了投入，又加快了工程施工進(jìn)度，在確保網(wǎng)架安裝過(guò)程中的位移、受力以及應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，為后續(xù)工作創(chuàng)造了良好條件。

2）單元拼裝大量減少高空拼裝次數(shù)，在確保安全措施的前提下，懸拼累積誤差控制較好。

此種組合方式同時(shí)滿足了較好的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)實(shí)施，也滿足了各項(xiàng)質(zhì)量控制指標(biāo)的要求，為后續(xù)類似或更復(fù)雜的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

[1] 吳立文,趙緒德.超大跨度網(wǎng)架穹頂?shù)陌惭b技術(shù)[J].鋼結(jié)構(gòu),2008,23 (10):60-61.

[2] 方祺林.大跨度鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架安裝方案和施工技術(shù)研究[J].福建建材, 2019(6):95-96.