王宜

【摘要】根據(jù)現(xiàn)在工程建設的多樣化，本文詳細介紹了電廠煤場封閉大棚大跨度異形網(wǎng)殼的施工技術。

【關鍵詞】工程概況;難點;施工方案的確定及實施

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.127

1、工程概況

齊魯熱電廠煤場封閉環(huán)保隱患治理項目新建封閉煤場網(wǎng)架大棚工程位于淄博市臨淄區(qū)，齊魯石化熱電廠界區(qū)內(nèi)。原露天煤場應環(huán)保要求，改為全封閉式結構。封閉煤場建筑面積44678.24 m2，內(nèi)部分南、北兩部分，南煤場寬約50m、北煤場寬約47.5m、中間#9、#10皮帶區(qū)域寬約19.5m。

封閉煤場上部結構采用三心圓拱面網(wǎng)殼，總長度400m，設二道伸縮縫，跨度方向為變截面，最大跨度為最大跨度114m，最小跨度為88m。網(wǎng)殼柱距為8米，安裝高度為42.5m，保證網(wǎng)殼桿件與斗輪機運行包絡線之間≮2m的安全距離，展開面積約66433平方米。（見圖1）

封閉煤場四周圍設混凝土擋墻，高度為4m，上弦點支撐，支座標高為4.5m。根據(jù)結構設置2條伸縮縫，即分為三個網(wǎng)架區(qū)域，網(wǎng)架頂端設置通風氣樓，內(nèi)部設置消防炮平臺，網(wǎng)架下弦設置環(huán)形馬道，馬道高度約24米。本工程的屋面防水等級為Ⅱ級，屋面采用0.8mm厚HV840鍍鋁鋅彩涂壓型彩鋼板。（見圖2）

2、工程特點與難點

2.1 工期緊，交插施工面工況復雜

本工程是淄博市生態(tài)環(huán)境局督辦項目，工期十分緊迫。網(wǎng)殼施工與其緊前工作--“土建基礎、擋墻”，和緊后工作--“設備安裝”無縫衍接，須交替穿插進行，對網(wǎng)殼的安裝工作帶來不小的困難。

2.2 現(xiàn)場施工場地狹小，不停產(chǎn)作業(yè)要求高

齊魯熱電廠為齊魯石化公司的唯一供電企業(yè)，要求其正常生產(chǎn)作業(yè)不能受任何影響，網(wǎng)殼安裝過程，保供煤不能停。因此，能給予的施工作業(yè)區(qū)非常狹小，且不斷變化，給網(wǎng)殼施工帶來較大困難。

2.3 變截面區(qū)域結構造型復雜，安裝難度高

由于場地受限原因，本項目西側網(wǎng)殼采用變截面設計，變截面處采用豎直網(wǎng)架工藝，豎直網(wǎng)架標高從4米漸變至36米，與屋面主網(wǎng)殼采用銳角轉彎栓接。如何保證變截面區(qū)網(wǎng)殼的順利安裝，確保豎直網(wǎng)架不變形，是本工程的一大特點與難點。

3、施工方案的選擇

目前國內(nèi)網(wǎng)殼安裝的施工技術主流分為二類：1.累積滑移法;2.高空散裝法。由于累積滑移法須預先鋪設滑移軌道，需等土建砼柱和擋煤墻完工。而本項目由于工期緊迫，網(wǎng)架施工無法等到土建施工完畢，因此采用相對靈活的高空散裝法，更適合與土建做穿插配合。經(jīng)綜合比較后，最后采用性價比最高的“高空散裝法”。

網(wǎng)架是空間高次超靜定結構體系，能承受來自各個方向的荷載，并且有較高的安全儲備，通過桿件之間的互相支撐作用確保網(wǎng)架結構體系具有較好的剛度和整體穩(wěn)定性。高空散裝工藝正是利用網(wǎng)架的上述特性，借用起步階段已完成受力，達到較好剛度和穩(wěn)定性的局部網(wǎng)架作為支撐，進行小單元高空散裝。因此該工藝的關鍵步驟是“起步網(wǎng)架”的安裝。目前高空散裝法的起步網(wǎng)架安裝工藝主要有以下四種：1.山墻起步法;2. 一段吊裝法;3.二段對接法;4.三段對接法;

山墻起步法適用于有山墻且山墻為網(wǎng)架結構的網(wǎng)殼大棚項目，該方法為對設備要求最小，安全性最高的一種起步工藝;一段吊裝法常用于90米跨度以下的網(wǎng)殼結構，安全性相對較高;二段對接法常用于跨度90米-120米的網(wǎng)殼結構，對接工藝相對簡單，安全性一般;三段對接法常用于120米以上的網(wǎng)殼結構，安裝工藝相對復雜，安全性一般，但合攏前的準備工作較少，利于短時間內(nèi)合攏。

結合本項目的特點，本項目根據(jù)2道伸縮縫，分為ABC三個作業(yè)區(qū)，其中BC區(qū)跨度統(tǒng)一為114米，因此采用“二段對接”起步工藝（此工法較為常見，本文不再詳述）。而A區(qū)為變截面區(qū)域，且變形區(qū)較長，因此采用“山墻起步”工藝。

4、變截面網(wǎng)殼山墻起步施工技術

4.1 方案簡介

A區(qū)最大跨度114米，最短跨度88米，總長度144米，安裝高度42米，由于此區(qū)域為變截區(qū)域（圖3），不適宜用滑移方案，也不適宜二段對接法，因此采用山墻起步，山墻合攏后采用小單元高空散裝法進行安裝。

山墻網(wǎng)架本身對主體網(wǎng)殼具有良好的支掌作用，且與主網(wǎng)殼通過螺栓球形成緊密連接，雙方互相支撐，形成良好的整體穩(wěn)定性。山墻起步安裝方案正是利用山墻網(wǎng)架這一特性，先行安裝山墻網(wǎng)架，主網(wǎng)殼網(wǎng)格跟隨安裝， 待山墻網(wǎng)架安裝完畢后，主網(wǎng)殼第一排網(wǎng)格亦跟著合攏，在使用第一排網(wǎng)格作為支撐，向內(nèi)側散裝第二排網(wǎng)格，依次類推，完成整個網(wǎng)架的高空散裝工作。

4.2 施工仿真驗算

本項目由于網(wǎng)殼跨度較大，因此山墻網(wǎng)架也較高，達到42米，網(wǎng)架安裝過程中的應力分析與整體穩(wěn)定性驗算尤其重要。要驗算網(wǎng)架在安裝過程中的各個階段有無超應力桿件或超長細比桿件存在。 以便在施工過程中預先進行規(guī)避或加固。本案采用MSTCAD摸擬實際安裝過程，對每一排球，逐一累積進行施工仿真驗算，直至山墻網(wǎng)架合攏完畢。

山墻網(wǎng)架由于高度較高，側向穩(wěn)定性較差，因此對山墻的網(wǎng)架的位移（主要是Y軸方向）驗算必不可少。本案我們對山墻網(wǎng)架安裝及豎直段網(wǎng)架安裝全過程的工況分別進行了模擬驗算，結果發(fā)現(xiàn)豎直段網(wǎng)架隨著屋面網(wǎng)殼的安裝累積而逐漸加大位移量，至第10軸線時，其位移量達到峰值，最高移為128mm;過11軸線后，位移量逐漸減少，至第19軸線時，位移減少至15mm. 對每個軸線豎直網(wǎng)架進行攬風繩約束后，位移量均減少至10mm以內(nèi)。

經(jīng)驗算后，最終本項目山墻確定按3個主網(wǎng)殼支座與山墻網(wǎng)架一起安裝的工藝，并在驗算的基礎上再增加4組8道的攬風繩，并在山墻門洞增設臨時支撐，以增加安全冗余量。另外，豎直段網(wǎng)架安裝時，沿長度方向每排球均設置一道攬風繩，并加強垂直度監(jiān)測，以確保變形受控。

4.3 工藝流程

4.3.1 從網(wǎng)架A、B軸同步開始安裝，先在地面拼裝山墻部分和拱形主網(wǎng)殼部分的小單元，在用汽車吊把拱形部分的小單元安裝到支座上，同時連接山墻部分的小單元，兩個小單元合攏形成L型夾角（如圖16），從而互相支撐形成穩(wěn)體系后，從A、B軸相向安裝，貫通第一排山墻網(wǎng)架，從而形成“U”型底部基礎。

4.3.2 山墻網(wǎng)架合攏后用全站儀測量其軸線尺寸、垂直度和支座標高，合格后所有支座全部焊死。

4.3.3 山墻網(wǎng)架合攏后水平逐步向上安裝，安裝至第4排、第7排時，分別設置4道鋼絲攬風繩作為穩(wěn)固。主網(wǎng)殼4個網(wǎng)格呈階梯狀，依次跟隨山墻網(wǎng)架安裝，直到山墻網(wǎng)架最上方合攏，主網(wǎng)殼第一排網(wǎng)格也隨即合擾。

4.3.4 山墻安裝完畢后，向拱形主網(wǎng)殼方向往外擴裝3個網(wǎng)格后鋼絲繩即可撤掉。同時主網(wǎng)殼使用2臺汽車吊向內(nèi)進行高空散裝，直至整個網(wǎng)殼安裝完畢。

4.3.5 山墻安裝完畢后，向拱形主網(wǎng)殼方向往外擴裝時，從第2軸線開始，在豎直段網(wǎng)架處，沿長度方向，在每一排球腰部位置，設置一組攬風繩。該攬風繩直至網(wǎng)殼安裝間隔3個軸線后方可撤掉。

4.4 控制要點

山墻網(wǎng)架起步安裝方案，在整體施工過程無須借用大型吊裝設備，無須搭建大型臨時設施，也沒有重大安全危險源。在條件允許的情況下，是大跨度網(wǎng)殼安裝的首選方案，但也要注意以下幾點：

4.4.1 在設計與深化設計階段即要考慮安裝方案，減少或杜絕山墻網(wǎng)架和變截面連接處網(wǎng)殼出現(xiàn)焊接球;

4.4.2 跟隨山墻安裝的主網(wǎng)殼不宜少于3個支座（軸線）的網(wǎng)格;

4.4.3 宜在山墻網(wǎng)殼內(nèi)弦（下弦）和門洞處適當增加臨時支撐，至主網(wǎng)殼安裝完成L/3，且不小于6個軸線后方可拆除;

4.4.4 山墻網(wǎng)殼向上安裝前，必須調校合格山墻支座標高及軸線尺寸;

4.4.5 豎直段網(wǎng)架安裝時必須嚴格控制垂直度，其偏差宜不大于1/1000H，且小于25mm。

4.4.6 豎直段網(wǎng)架安裝時須在腰部以上位置安裝雙向攬風鋼絲繩，鋼絲繩須錨固結實，攬風繩沿長度方向，不宜低于每軸線1組。攬風繩宜適度向跨內(nèi)收緊，以堅直段網(wǎng)架頂部螺栓球與支座球垂直偏差小于25mm為標準。

結語：

本工程的網(wǎng)殼結構跨度較大，特別是其A區(qū)的有較長且較高的直立變截面網(wǎng)殼結構，施工難度高。因地施宜，科學計算，合理安排，措施到位，是本工程順利完成的關鍵。本工程的成功實施，也為類似結構體系的網(wǎng)殼安裝工程提供了參考資料。