任永興

(中冶北方(大連)工程技術有限公司，遼寧 大連 116600)

0 引言

近些年，隨著國內環(huán)保意識的增強，以及國家環(huán)保政策的導向，促使鋼鐵企業(yè)的料場進行棚化改造。封閉料場具有空間大，施工場地小，且與企業(yè)生產并行等特點，從而導致了封閉料場的特殊的施工工藝，利用料場部分場地搭建拼裝胎架，拼裝后用支撐胎架合攏，再利用滑移設備把桁架水平推移就位。此種施工方案有效地解決了場地小的問題，實現(xiàn)了企業(yè)不停產施工，提高了施工的安全性，降低了施工成本。本文對江蘇沙鋼集團淮鋼特鋼股份有限公司燒結2#原料場大棚實際案例中施工重點及難點進行分析。

1 總體概況

該項目建設地點為江蘇省淮安市淮鋼股份有限公司燒結廠，在原有料場上進行棚化改造，長度514 m，寬度150 m，高度42.5 m。寬度方向橫跨3個儲料條，其中含有2條膠帶機，每條膠帶機上有2臺堆取料機，堆取料機高度為19.8 m。料場南側為京杭大運河，間距為50 m，北側為廢鋼場地，東西為橫向上料膠帶機及轉運站。設計結構形式為管桁架結構，屋面系統(tǒng)為壓型鋼板及采光板。

2 工程特點

2.1 構件種類

該工程管行架組成構件分為上弦桿、下弦桿、豎腹桿、斜腹桿、橫聯(lián)桿、斜聯(lián)桿。

2.2 施工重點及難點

1)焊接要求高。

2)測量及吊裝精度要求極大。

3)場地緊張。

4)分段對接精度要求高。

5)鋼結構施工不能影響正常生產。

6)預應力施工工藝復雜。

2.3 設計簡介

封閉寬度150 m，長度514 m，棚高(拱頂最高處)42.5 m，大棚東西向。南北方向將一次料場3臺斗輪堆取料機全部封閉在內，預留堆取料機運行安全距離(見圖1)。管桁架大棚采用兩端鉸支的拱桁架，拱桁架為三角形立體桁架。為減小拱腳推力，在滿足斗輪機操作空間的前提下，設置平衡鋼索。結構形式為管桁架，外圍護采用彩鋼板和采光板間隔圍護。東西側抗風桁架為四邊形立體桁架，承擔山墻重量及水平荷載，上端與主桁架焊接連接，下端為固定鉸支座。屋頂檁條及山墻檁條采用C型鋼或高頻焊H型鋼。

圖1 桁架整體示意圖

3 主體結構安裝

3.1 技術準備

施工技術準備主要包括：①編制結構拼裝技術方案；②編制結構吊裝技術方案；③編制預應力施工專項方案；④編制結構滑移施工方案。

3.2 拼裝胎架的制作

拼裝胎架的設計要求有以下幾點：

1)拼裝胎架根據桁架對稱性設計能夠互用的拼裝胎架。

2)拼裝胎架依據桁架分布單元，要求在拼裝胎架上一次完整拼裝。

3)支撐胎架的對接點要避開胎架節(jié)點位置，滿足焊接空間同時給胎架重復利用預留合理的結合點。

4)拼裝場地要充分考慮吊裝工序，特別是吊車占位及行走路線要充分考慮，拼裝胎架位置要利于桁架吊裝，盡可能避免桁架吊裝時空中轉體。同時對拼裝胎架的桿件及胎架強度要詳細計算，確保胎架的剛度及穩(wěn)定性。

5)地面拼裝胎架場地要求硬化，在硬化地面上依據胎架鋼管的端面及中心線做出固定控制點位，弧線部位要多點控制，每段桁架吊裝后要對胎架定位重新校驗，這樣布置可有效避免胎架重復組裝時產生位移變化，從而有效控制桁架的拼裝精度。

6)桁架拼裝先對上、下弦的主管組裝，上弦先組裝胎架下部主管，確保胎架組裝的操作空間，然后組裝桁架腹桿及支管，并對其精準定位、焊接。

7)桁架的主管固定在拼裝胎架的裝配平臺上，再利用吊車、桁架控制點及固定定位塊定位，利用調節(jié)板控制精度，確保主管之間的相對位置準確。

根據該工程特點及上述主桁架分段，桁架分段最大重量約20 t。拼裝胎架必須穩(wěn)固、結實。地面已被業(yè)主硬化處理，設置預埋件。地面鋪設φ273 mm×12 mm鋼管，鋼管與地面埋件焊接，型鋼上設置胎架立桿，立桿采用φ219 mm×10 mm，間距隨桁架節(jié)點間距，設置在跨中(節(jié)點與節(jié)點中間)。

3.3 桁架拼裝步驟

桁架主要為三角拱桁架結構，故采用臥式組裝，這樣可減少胎架高度，降低焊接的難度，使焊接質量更容易得到保證。

拼裝步驟：拼裝場地基處理→放線→胎架制作→弦桿上胎組拼→腹桿拼裝→桿件組拼完成整體調整、校驗→報驗→焊接→二次報驗→出胎。

3.4 拼裝工況

胎架設置，先根據桁架坐標轉化后的X、Y投影點硬化場地；對弦桿放X、Y的投影線、放標高線、檢驗線及支點位置，并提交驗收，埋設預埋件。根據支點處的標高設置胎架模板，胎架模板搭設后牢固可靠。

拼裝精度控制措施：①胎架范圍內的下部地面要求碾壓平整，控制沉降，面層要求硬化處理，經計算預埋埋件，胎架底部與埋件焊接固定，固定后要進行檢驗，保證胎架的強度要求，從而確保安全可靠；②對胎架的安裝前后及過程進行放線、復尺測量，確保胎架的精度可控；③胎架上要有控制構件基準線和中心線的定位支撐，構件吊裝到胎架上利用定位支撐固定，依據設計要求定位校核后點焊固定；④構件定位后對相關數(shù)據存檔備案，以便校驗后續(xù)構件精度。構件在點焊的情況下，周邊不能大型機械、設備行走，避免震動導致構架脫焊移位，確保構件完整的精度性；⑤焊接必須按照相關要求規(guī)范焊接，為了減少焊接收縮，要求先對焊接量大的部位焊接，依次排序同時采用對稱焊接；⑥所有焊工均要通過《焊工技術考試規(guī)程》考試；⑦雨雪天氣不能露天施工，焊接構件表面潮濕需要吹干處理，常規(guī)采用壓縮空氣吹干，也可采用氧氣乙炔火焰烘干。大風天氣不利于焊接工作，風力8 m/s以上焊接，需要做防風措施。根據氣溫選用合適的焊材，氣溫過低時應對構件預熱處理，對焊條增設保溫措施，施焊溫度按JGJ81-2019標準確定；⑧高空對接的弦桿裝配時應采用碼板臨時固定，待弦桿焊接完成后拆除碼板。

3.5 支撐胎架安裝

3.5.1 支撐胎架安裝順序

第一步，根據胎架埋件布置圖的深化圖紙導出每個胎架埋件的位置坐標；第二步，將導出來的坐標使用全站儀測設到實地位置，并作標記；第三步，在+2.00 m柱腳基礎混凝土澆筑完成后安裝抗震支座，并與埋件焊接；第四步，安裝標準節(jié)，其中胎架和抗震支座焊接，胎架分段之間采用高強螺栓連接；第五步，為保證胎架的整體穩(wěn)定，胎架安裝到一定高度后，在胎架格構柱之間搭設L90 mm×6 mm雙角鋼水平支撐，其中水平支撐和胎架采用焊接方式連接。

3.5.2 支撐胎架在建安全維護措施

1)設置防護欄桿。這是臨邊防護所采用的主要方式，山墻胎架周邊、各平臺臺階立面均應設置防護欄桿。欄桿的上部橫桿距離平臺高度1.0～1.2 m，下部橫桿距離平臺0.5 m，同時要求做踢腳板。防護欄桿必須自上而下用安全立網封閉。接料平臺兩側的欄桿，必須自上而下加掛安全立網或滿扎竹笆。所有防護欄桿必須刷紅黃相間的油漆標志。

2)支撐胎架安全通道。在山墻胎架格構柱B軸處設置安全防護登高通道，便于施工人員上下胎架平臺，以避免發(fā)生施工人員高空墜落事故。

3.6 桁架安裝

3.6.1 區(qū)域劃分

150 m跨料場總體分為5個吊裝區(qū)和5個拼裝區(qū)，采用“散件拼裝、空中合攏、累積滑移”的安裝思路，同時采用大型吊機由倒數(shù)第二個軸作為起始點向倒數(shù)最后一個軸(山墻)聯(lián)體，每榀桁架均由兩側向中間的順序吊裝。先完成1段、5段的吊裝，然后完成2段與1段吊裝、4段與5段吊裝連接，最后吊裝3段，左右分別與2段、4段連接。主桁架組裝后連接次桁架，同樣采用由兩側向中間匯聚施工。弧形桁架的構件采用工廠加工，桿件運抵現(xiàn)場后拼裝、吊裝，次桁架沒有及時連接時主桁架需要增設纜風繩固定，待次桁架、檁條連接后，兩榀桁架聯(lián)體合一后再將倒數(shù)第二個軸位置桁架滑移至倒數(shù)第三軸位置，空出倒數(shù)最后一個軸(山墻)位置后再依次散拼累計安裝、滑移。

3.6.2 滑移區(qū)域桁架安裝

建筑結構采用150 m跨預應力鋼拱桁架體系，預應力鋼拱桁架由上弦桁架、下弦拉索，以及拉索和桁架之間的撐桿組成，預應力鋼拱桁架拱腳與混凝土柱鉸接?？v向設七道縱向聯(lián)系桁架，與橫向鋼拱桁架組成穩(wěn)定空間結構體系。

3.6.3 山墻區(qū)域桁架安裝

1)山墻位置桁架安裝步驟。山墻位置的桁架是在主結構滑移完畢以后單獨安裝，主要思路是從一側開始，先安裝支撐結構，再安裝主桁架分段結構。

2)山墻支撐的固定方案。由于山墻桁架下端為鉸接，因此在安裝山墻支撐時，需要增加臨時加固措施：一是在底部增加加固桿件，將支撐底部做成臨時固定端；二是在頂部增加攬風繩確保側向穩(wěn)定。

3.7 滑移施工

根據現(xiàn)場的實際施工條件，在建筑物西側(2軸和3軸線)設置固定高空拼裝場地，拼裝后采取累積滑移的施工方法。

3.7.1 滑移主要技術

1)滑移(液壓)?；剖遣捎靡簤号佬衅髯鳛榛乞寗觿恿Γ簤号佬衅鳂嬙?，后端是楔型夾鐵塊與滑移軌道通過開閉配合連接，另一端通過爬行器的推桿與桁架的鉸接，通過計算機控制中間部位的液壓油缸伸縮達到行走功能。

第一步：爬行器楔型夾鐵塊與滑移軌道夾緊鎖死，液壓缸注油工作，前段活塞銷軸推出，銷軸與桁架連接，桁架利用滑靴在軌道上行走。

第二步：爬行器液壓銷軸伸缸一個行程，桁架向前滑移一個行程，行程距離根據液壓缸銷軸伸縮能力而定，一般一個行程為300 mm。

第三步：爬行器伸缸完成后，桁架不動，爬行器楔塊通過夾緊裝置與滑移軌道脫離松開，爬行器縮缸，從而拖動液壓缸及夾緊裝置前移。

第四步：重復執(zhí)行以上步驟，桁架經過若干個滑移行程最終到達指定位置。

2)同步性控制。滑移同步性是通過計算機控制完成，通過兩側爬行器控制系統(tǒng)，依據反饋數(shù)據統(tǒng)一執(zhí)行操作指令，實現(xiàn)同步性。

3.7.2 滑移軌道

桁架自身重量巨大，爬行器采用的液壓缸是大型構件設備，為了同步滑移安裝桁架，需要設置專用軌道，桁架通過滑靴坐落在軌道上，軌道應從桁架初始拼裝位置鋪設，鋪設至桁架最終位置，軌道給爬行器提供反推力，同時保證桁架在軌道上行走通暢。

3.7.3 滑移頂推點

滑移頂推點就是爬行器液壓缸伸縮銷軸與滑移結構的結合點，連接方式為鉸接，頂推點將爬行器水平推力傳遞給滑移結構，頂推點高度不易過大，同時滑移結構頂推點位置的剛度必須保證，桁架之間設有頂推桿，有效地將頂推力向前傳遞。本案中軌道正上方沿滑移方向設計通長的縱向桁架則無需額外設置傳力構件，但設計中的縱向桁架影響液壓爬行器的安裝，需進行相應的處理。

3.7.4 滑靴設計

桁架結構自重較大、滑移水平推力較大，宜在滑移支座下方設置滑靴的滑移方式。依據工程的特點，滑靴可設計成80 mm厚的形式，滑板安裝在原結構支座底板下方。設計滑板厚度80 mm、滑軌高度140 mm、總高度220 mm?；プ湓谲壍郎?，滑靴兩側設有擋板，防止滑靴脫軌，擋板邊緣與軌道預留縫隙(每側20 mm)，同時滑靴前段要光滑處理，避免滑靴與軌道“卡軌”，側向擋板前端同樣需要圓角，其圓角半徑為該板厚度。

3.7.5 滑移過程質量控制

1)加載檢測。計算機檢測滑移系統(tǒng)正常后開始滑移，爬行器的推力要考慮滑移結構的摩擦力折減系數(shù)，還有液壓缸壓力的的折減?；茣r，先將液壓缸壓力設置到40%，檢查系統(tǒng)是否工作正常，正常后逐級上調壓力(每次10%直至100%)。滑移結構即將移動時要對滑移系統(tǒng)進行檢查，確認各部位工作正常后繼續(xù)滑移。

2)正式滑移。滑移的過程中，時刻注意各項數(shù)據是否正常，例如液壓缸的壓力、荷載變化、兩側行進的同步性等。將相關數(shù)據做好記錄，同時做好比對，以判斷系統(tǒng)工作是否正常，兩側的同步性要控制在30 mm以內。一方面通過計算機傳感器反饋距離信號，另一方面人工在軌道上做出標記，以確?；频耐叫?。

3)滑移過程同步監(jiān)測控制方案。①計算機要對每個爬行器的推力的最大值做出設定，當遇到卡阻時，推力大于設定值時，爬行器應自動溢流卸載。防止爬行器間不同步導致滑移結構及爬行器系統(tǒng)破壞。②應在液壓系統(tǒng)的回路中設有自動和機械自鎖裝置。③設有行程傳感器監(jiān)測系統(tǒng)，檢測相關實時數(shù)據。④計算機控制系統(tǒng)通過各傳感器反饋數(shù)據及時調整工作狀態(tài)。⑤滑移過程中，要對滑移狀態(tài)做直觀檢測，在滑移梁上做出50 mm標尺單位的標記，時刻對比每個爬行器的行進距離，當同步偏差大于30 mm時，要對爬行器做出調整，必須保證爬行器的同步性。⑥滑移工作狀態(tài)良好可適當加大標尺，此種方法更為簡便直接的監(jiān)控單條軌道桁架滑移具體的距離。

3.7.6 滑移速度

滑移速度由液壓泵源供油及回油流量決定的，該項目設計的液壓泵源的主泵流量為36 L/min。根據實際工況，每臺液壓泵帶動3臺TJG-1000型液壓爬行器，滑移速度控制在6 m/h。

4 結語

以上是根據封閉料場施工順序系統(tǒng)總結，其中針對施工中重點、難點問題做了詳談，大型空間結構的特殊施工工藝有效地解決施工場地狹小、企業(yè)不停產、降低施工成本的問題，且大幅提高施工的安全性?！熬G水青山就是金山銀山”，在國家大力提倡環(huán)保的大背景下，露天料場實現(xiàn)環(huán)保封閉成必然趨勢，一方面通過料場的封閉有效控制粉塵、地下水污染，另一方面有效降低物料的損耗、提高資源利用率，做到了保護環(huán)境、企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目的，愿用我們的勤勞和智慧建設國家美好的未來。