唐春林 王小輝 毛鵬華 劉 洋
中冶(上海)鋼結(jié)構(gòu)科技有限公司 上海 200941
對(duì)于跨度大、拱度高的空間曲面鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)地面原位拼裝施工,采用常規(guī)的拼裝方法需要設(shè)置大量的臨時(shí)支撐措施,不僅施工措施量大,而且存在大量的高空拼裝作業(yè),現(xiàn)場(chǎng)拼裝難度、高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)、施工成本也隨之增加。此類復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式的鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)地面拼裝施工,若結(jié)合頂升施工工藝,利用頂升標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支架作為臨時(shí)支撐,不僅可以降低現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)拼裝高度和施工難度,也節(jié)省了大量的拼裝措施材料,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。
宜昌三峽機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程T2 航站樓主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和大跨度鋼網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu),航站樓屋面全長(zhǎng)340m,寬111.5m。鋼屋蓋為空間曲面造型變化、正交正放的螺栓球和焊接球混合節(jié)點(diǎn)鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu),網(wǎng)架結(jié)構(gòu)厚度為2.5m,網(wǎng)格尺寸為3m×3m,屋蓋最高點(diǎn)標(biāo)高約為29.0m,最低點(diǎn)標(biāo)高約19.8m,航站樓屋蓋整體效果圖如圖1 所示。
圖1 宜昌三峽機(jī)場(chǎng)效果圖
(1)本工程鋼網(wǎng)架屋蓋呈中間高、兩側(cè)低的空間曲面造型,屋蓋最高點(diǎn)和最低點(diǎn)高差約為7.2m,鋼網(wǎng)架在地面原位頂升拼裝施工難度大。
(2)由于在地面頂升拼裝的鋼網(wǎng)架為不規(guī)則單元模塊,且平面面積較大,頂升點(diǎn)位置選擇和結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
(3)鋼網(wǎng)架拼裝單元模塊最大頂升高度約6.5m,網(wǎng)架在頂升過(guò)程中要保證各臺(tái)千斤頂處于垂直狀態(tài),且同步上升,頂升標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支架與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)需要拉結(jié)纜風(fēng),確保網(wǎng)架在頂升過(guò)程中的整體穩(wěn)定性。
本工程鋼網(wǎng)架屋蓋最高點(diǎn)和最低點(diǎn)高差為7.2m,現(xiàn)場(chǎng)原位拼裝時(shí)選用頂升擴(kuò)大拼裝單元的施工方法。首先選擇網(wǎng)架拼裝單元的跨中網(wǎng)格起步開始拼裝,然后在起步拼裝單元網(wǎng)格上對(duì)稱設(shè)置頂升點(diǎn),利用液壓頂升千斤頂、頂升標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支架、電腦同步控制系統(tǒng)等頂升設(shè)備,將拼裝完成的網(wǎng)架單元網(wǎng)格同步向上頂升,達(dá)到規(guī)定的標(biāo)高后暫定頂升,依次由中間向兩側(cè)擴(kuò)大拼裝單元網(wǎng)格,直到拱形網(wǎng)格拼裝最低點(diǎn)和混凝土樓層面的凈距離不足以滿足網(wǎng)格拼裝高度時(shí)為止。在兩側(cè)新拼裝完成的網(wǎng)格上設(shè)置新的頂升點(diǎn),安裝頂升設(shè)備,將拼裝完成的網(wǎng)架單元繼續(xù)向上頂升,兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)大拼裝單元,直到網(wǎng)架頂升到要求標(biāo)高,網(wǎng)架整體拼裝完成。
鋼網(wǎng)架頂升拼裝工藝流程如圖2 所示。
圖2 頂升拼裝工藝流程
鋼網(wǎng)架頂升拼裝時(shí),起步拼裝單元應(yīng)選擇中間拱度最高的網(wǎng)格,將網(wǎng)架拼裝高度降至地面最低位置。本工程選擇跨中8 個(gè)網(wǎng)格作為起步拼裝單元,依次由中間向兩側(cè)拼裝起步單元網(wǎng)格。起步拼裝單元網(wǎng)格拼裝時(shí),在下弦球節(jié)點(diǎn)設(shè)置臨時(shí)圓管支撐,保證網(wǎng)格在拼裝過(guò)程中的穩(wěn)定性。網(wǎng)架起步拼裝單元如圖3、圖4 所示。
圖3 網(wǎng)架起步單元拼裝平面圖
圖4 網(wǎng)架起步單元拼裝立面圖
為了保證網(wǎng)架拼裝單元在頂升過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性,頂升點(diǎn)位置和數(shù)量應(yīng)根據(jù)網(wǎng)架拼裝單元的面積大小對(duì)稱均布設(shè)置。頂升點(diǎn)位置盡可能設(shè)置在混凝土梁上,當(dāng)頂升點(diǎn)設(shè)置在樓面板上時(shí),應(yīng)設(shè)置H 型鋼轉(zhuǎn)換梁,將頂升反力通過(guò)轉(zhuǎn)換梁傳到混凝土梁。頂升點(diǎn)布置示意圖如圖5所示。
圖5 頂升點(diǎn)布置示意圖
本工程鋼網(wǎng)架為正交正放的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形式,頂升點(diǎn)上部結(jié)構(gòu)設(shè)置H400×400 型鋼橫梁,H 型鋼橫梁通過(guò)圓管立柱與上弦球焊接固定,H 型鋼橫梁跨中位置設(shè)置頂升標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支架。頂升點(diǎn)底部設(shè)置底座,用于放置液壓頂升千斤頂,底座采用H100×100 型鋼制作,截面為1.5m×1.5m。頂升點(diǎn)上部結(jié)構(gòu)示意圖如圖6 所示,頂升點(diǎn)底部底座如圖7 所示。
圖6 頂升點(diǎn)上部結(jié)構(gòu)示意圖
圖7 頂升點(diǎn)底部底座
頂升設(shè)備主要包括液壓泵源系統(tǒng)、電腦同步控制及傳感檢測(cè)系統(tǒng)、液壓頂升千斤頂及頂升標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支架等。
(1)液壓泵源系統(tǒng)采用超高壓63MPa 泵站,一臺(tái)泵站通過(guò)比例同步閥可為10 臺(tái)100T 自鎖式千斤頂提供動(dòng)力。電腦同步控制及傳感檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)液壓同步計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)人機(jī)界面進(jìn)行液壓頂升過(guò)程及相關(guān)數(shù)據(jù)的觀察和(或)控制指令的發(fā)布。頂升控制系統(tǒng)架構(gòu)及人機(jī)頁(yè)面如圖8 所示。
圖8 頂升控制系統(tǒng)架構(gòu)及人機(jī)頁(yè)面
(2)液壓千斤頂采用100t 自鎖式液壓千斤頂,起重能力為100t,高度為1.7m,行程1.2m。千斤頂通過(guò)螺栓與下部底座連接固定。液壓千斤頂及底部連接示意圖如圖9 所示。
圖9 液壓千斤頂及底部連接示意圖
(3)頂升支架借鑒了塔吊的設(shè)計(jì)理念,采用圓管結(jié)構(gòu),以0.9m 為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié),三個(gè)為一組,形成三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系,標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間的連接采用螺栓連接,拆卸十分方便。頂升標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支架示意圖如圖10 所示。
圖10 頂升標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支架示意圖
頂升設(shè)備安裝完成,經(jīng)調(diào)試無(wú)誤后,將起步拼裝單元網(wǎng)格同步向上頂升1.4m 后暫定,兩側(cè)同時(shí)向外擴(kuò)大拼裝4 個(gè)單元網(wǎng)格。網(wǎng)格拼裝完成后,在新的頂升點(diǎn)位置安裝橫梁、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支架、千斤頂、底座等頂升設(shè)備。重復(fù)上述步驟,將起步拼裝單元網(wǎng)格依次累積向上頂升7.25m。鋼網(wǎng)架頂升拼裝平面示意圖如圖11 所示,鋼網(wǎng)架在頂升過(guò)程中依次向兩側(cè)擴(kuò)大拼裝單元網(wǎng)格,直到鋼網(wǎng)架頂升到要求標(biāo)高,兩側(cè)網(wǎng)格拼裝完成,鋼網(wǎng)架頂升拼裝立面示意圖如圖12 所示。鋼網(wǎng)架在頂升過(guò)程中要保證各臺(tái)千斤頂同步頂升,并做好監(jiān)測(cè)。鋼網(wǎng)架頂升同步監(jiān)測(cè)如圖13 所示。
圖11 鋼網(wǎng)架頂升拼裝平面示意圖
圖12 鋼網(wǎng)架頂升拼裝立面示意圖
圖13 鋼網(wǎng)架頂升同步監(jiān)測(cè)
(1)在頂升前組織所有施工人員進(jìn)行安全技術(shù)交底。
(2)在頂升前,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)拉設(shè)纜風(fēng),網(wǎng)架和頂升支架之間拉設(shè)倒鏈,并對(duì)機(jī)具、鋼絲繩、倒鏈等進(jìn)行質(zhì)量隱患排查。
(3)頂升前對(duì)鋼結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)件有脫焊、裂縫等損傷或液壓系統(tǒng)有泄漏,必須停機(jī)整修后方可再進(jìn)行安裝。
(4)頂升作業(yè)時(shí)應(yīng)劃定危險(xiǎn)區(qū)域,掛設(shè)安全標(biāo)記,加強(qiáng)安全警戒。
(5)參與作業(yè)的人員必須持證上崗;進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須遵守施工現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)安全規(guī)章制度。
(6)網(wǎng)架和頂升支架在每次頂升結(jié)束后,要將網(wǎng)架和塔架都用倒鏈拉緊,以防網(wǎng)架因風(fēng)力等外力影響發(fā)生晃動(dòng)。若在頂升期間,有風(fēng)力大于10.8m/ s 的大風(fēng),除上述措施外,四角要另加倒鏈直接拉緊,電源拉閘。
(7)在頂升過(guò)程中,要安排專人進(jìn)行安全巡視,重點(diǎn)巡視纜風(fēng)繩的受力有無(wú)變化,以及現(xiàn)場(chǎng)有無(wú)非正常聲音,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及時(shí)報(bào)告頂升指揮長(zhǎng)。
(8)工人進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)戴好安全帽,在2m 以上高空必須正確使用經(jīng)試驗(yàn)合格的安全帶。一律穿膠底防滑鞋和工作服上崗。
倒鏈和纜風(fēng)拉設(shè)示意圖如圖14 所示。
圖14 倒鏈和纜風(fēng)拉設(shè)示意圖
空間曲面大跨度鋼網(wǎng)架屋蓋頂升拼裝施工技術(shù)成功應(yīng)用宜昌三峽機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程項(xiàng)目鋼網(wǎng)架屋蓋施工,為工程項(xiàng)目的順利實(shí)施提供了有力的技術(shù)支撐,加快了現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度,節(jié)省了施工措施材料,降低了施工成本,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。此外,鋼網(wǎng)架拼裝所用的臨時(shí)措施材料采用成品標(biāo)準(zhǔn)件,減少了現(xiàn)場(chǎng)切割、焊接工作量,降低了大氣污染程度,切實(shí)做到了綠色環(huán)保施工。