多點支撐網架胎架滑移法施工技術

張永軍　張孝斌　王貴生（甘肅第一安裝工程有限公司，甘肅　蘭州　730060）

多點支撐網架胎架滑移法施工技術

張永軍張孝斌王貴生
（甘肅第一安裝工程有限公司，甘肅蘭州730060）

多點支撐網架在各種廠房屋面設計中越來越多的被使用，常用的施工方法有整體提升法、滿堂腳手架高空散裝法和網架胎架滑移法等，本文就多點支撐網架胎架滑移法施工關鍵技術進行探討，為多點支撐網架施工提供技術參考。

多點支撐網架；胎架滑移法；關鍵技術

一、工程概況

我公司于2012年3月-2014年3月承建了蘭州中川機場二期擴建工程。新建航站樓面積約6萬m2，位于老航站樓南側，主樓與候機指廓呈T型結構垂直布局。航站樓的下部為鋼筋混凝土框架結構，上部為屋面主桁架加空間網格體系。航站樓屋面由主樓大廳扇形雙曲屋面和連廊單向曲屋面組成。主樓大廳分ABCD四區，屋蓋由52根鋼管混凝土柱、26根鋼管柱支撐。建筑總長529m，寬166m。其中主樓長240m，進深86m，短指廊建筑寬64m，長80m。西端入口處最大懸挑24m，由四片曲面網架構成，網架之間由三片空腹桁架連接過渡。網架采用正放四角錐，螺栓球和焊接球混合節點，屋面與柱頂采用鉸接連接，大廳屋蓋支座采用抗震球鉸支座。航站樓結構設計使用年限為50年，建筑安全等級一級。擴建后將達到起降波音747航班的能力，是國家、西北和甘肅省民航“十一五”規劃重點建設項目之一。整個航站樓外形酷似一只展翅欲飛的雄鷹，寓意騰飛。

二、施工方案選擇

本工程土建主體結構2層，局部3層，屋蓋結構為單曲或雙曲螺栓球和焊接球混合節點的網架結構，制約著鋼結構施工方案的選擇。經多方案經濟、技術上比較，鋼結構屋蓋采用胎架滑移和分塊提升相結合的方案，其中指廊和主樓采用胎架滑移施工方案。下面以指廊網架施工為例介紹各施工方案的比較及選擇。

1 施工方案制定原則和依據

針對本工程指廊網架長88m、51m，寬30m；航站樓A區最大懸挑達24m，結構最大安裝高度41.60m，ABC三區結構高度最大達25m；鋼結構的安裝難度很大。在制定鋼結構安裝方案時必須遵循“方案可行，技術先進，措施到位，安全經濟”的原則，保證結構在安全、可靠的基礎上順利施工完成。

圖1　滑移胎架三維立體圖

圖2　位移云圖（Dxyz，單位：mm）

圖3　應力云圖（單位：N/mm2）

2 指廊各施工方案分析及選擇

根據上述施工條件，結合現場施工方案選擇的一般原則和依據，指廊施工共有三種方案可供選擇，分別為：

①滿堂架施工。搭設滿堂支撐架需大量腳手架鋼管，同時還需大量人力進行鋼管架搭設與拆除，結構安裝、固定、焊接等均在支撐架上進行，并在支撐架上進行高空原位拼裝，塔吊和4臺汽車吊必須同時展開。可大面積同時開展施工，焊接量小，可以滿足工期要求。滿堂架施工需占用大量樓面，導致土建樓面施工不能進行，對土建工期影響較大。資源投入過大，不適用。

②整體提升施工。在二層地面原位拼裝，柱頂設置提升架，配置提升油缸，同步提升到位。塔吊和4臺汽車吊、40組提升設備必須同時展開；結構安裝、固定、焊接等多在二層地面上進行，二層地面拼裝后提升，拼裝腳手架少，可滿足施工要求。但是提升點數量多，提升支架和加固桿件較多；提升高度約10m，經濟性不好。需占用大量樓面，導致土建樓面施工不能進行，對土建工期影響較大。資源投入過大，不適用。

③胎架滑移法施工。搭設滑移胎架，根據滑移距離進行分段原位拼裝施工。塔吊和4臺汽車吊頂推設置同時展開，7.8m以上樓面平整，為滑移施工提供良好條件，結構平臺上原位拼裝，快速高效，能滿足進度要求。腳手架使用量較小，不需要大量拆除與拼裝，胎架滑移設備簡單，安裝費用低。可滿足質量要求，樓面只需占用兩個節間，對土建施工影響相對較小。滿足各項要求，適用。

根據以上綜合分析，這三種方案均技術成熟，工藝可行；通過對工期、經濟性的分析，在保證安全可控的情況下，選擇胎架滑移施工作為該工程施工方案。

三、關鍵設計技術

1 技術原理

胎架滑移施工是在屋面網架下部搭設胎架滑移平臺，在胎架上將屋面網架高空原位拼裝就位，等第一個滑移單元整體組裝就位后，拆除上部的活動支撐架，滑移胎架采用計算機控制的液壓同步推進設備沿軌道向下一拼裝單元滑移；進行下一個滑移單元的組裝，如此循環，經過幾次滑移之后，胎架滑移到端部，整個結構完成滑移施工過程。

2 胎架設計

滑移胎架下部為固定式平臺，上部為活動式支架，上部可根據螺栓球（焊接球）的坐標位置進行調節。考慮到網架結構跨度較大，在滑移支撐架間部分節點下設置臨時支撐點，以實現后一單元與前一單元節點的對接，如圖1所示。

滑移胎架滑移驗算如圖2和圖3所示，由位移云圖和應力云圖可看出，結構最大位移16mm，最大應力為157N/mm2，原有結構在滑移過程中處于彈性變形階段，應力遠小于215N/mm2，因此滑移胎架滿足規范和應力要求，結構安全。

3 滑道設計

滑道是本工程施工過程中受力最大，也是最為繁雜的臨時措施。在滑移過程中需要承受滑移胎架自身重量產生的軸向壓力。同時考慮滑移過程中縱向限位和滑移控制的需要，本方案選用厚壁槽鋼。滑移軌道選用50噸液壓爬行器配套的QU50型標準鋼軌。軌道高度150mm，頂面寬度100mm，底面寬度150mm。滑移軌道通過鋼壓板固定在路基箱上，間距根據路基箱、型鋼梁中心位置定位；滑移軌道鋼壓板間距800mm對稱布置一組，與滑移軌道、路基箱焊接固定。單根軌道表面水平度應＜L/1000；軌道接頭處加設一個固定壓板；軌道分段接頭處高度差＜1mm；采用二次灌漿或鋼板將軌道型鋼梁找平墊實；滑移前在軌道面涂抹潤滑油如圖4所示。

①滑道安裝：由于滑道最大長度約為135m，現場施工時滑移軌道需分段拼接，在鋼板焊接后，為確保滑移軌道上表面水平度、降低滑動摩擦系數，應對其上表面平面度進行變形矯正；垂直方向彎曲矢高應控制在0～+5mm，不應為負值。鋼板對接，焊接后進行外觀檢查。焊縫處應用砂輪打磨平整。一個柱距內高程差＜4mm；滑道接頭高度差＜1mm；同跨軌道水平投影軌距偏差＜5mm。

②滑移擋塊。在頂推塊下邊設置滑移限位板，并設計垂直擋板，起到水平限位及導向作用。滑移擋塊設計如圖5所示。

③頂推力的傳遞。在滑移過程中，整個滑移胎架全部采用腳手架鋼管結構，在滑移時，各個胎架相互獨立，頂推力傳遞路經為：爬行器伸縮缸→滑移支座→腳手架胎架。

四、胎架滑移施工

1 滑移施工流程

本工程中鋼屋蓋安裝滑移作業施工流程主要分為五個步驟：①滑移軌道支撐架及滑移軌道梁的設置；②活動胎架安裝，上部網架單元安裝；③液壓同步滑移系統設備安裝調試；④結構就位，胎架滑移；⑤結構卸載滑移設施（軌道、液壓爬行器等）拆除。

2 滑移施工前準備工作

①根據鋼屋蓋分單元滑移的特點，安裝液壓同步滑移系統設備；②結合結構單元支座處的結構特點進行爬行器耳板設計；③支撐胎架梁柱及軌道設計；④液壓系統調試檢修，包括耐壓試驗、泄漏檢測、可靠性試驗；⑤液壓滑移設備安裝調試，包括液壓爬行器油缸的耐壓和泄漏試驗、液壓鎖可靠性試驗及安全錨及地錨的全面檢查，各種錨座的強度試驗。⑥電氣控制系統調試檢修，計算機同步控制系統、液壓控制系統及各種傳感器的調試檢修。

3 滑移設備的選擇及關鍵技術

①滑移設備的選擇。滑移過程中，上部結構的重量僅為滑移支撐架重量。最大滑移重量自重20t，根據以往滑移工程施工經驗，滑板與滑道之間滑動摩擦系數約0.13～0.15，整體滑移時所需要的最大牽引力為20×9.8×0.15=29.4kN。因此我們選用4臺0.75t液壓爬行器作為滑移設備。該設備設計額定水平推進力為7.5kN，同時具有逆向運動自鎖性，確保了滑移過程的安全，并使胎架可以在滑移過程中任意位置長期可靠鎖定。

②滑移設備布置原則：在滿足鋼屋蓋滑移單元滑移驅動力要求的同時，使每臺液壓爬行器均勻受載；保證每臺泵組驅動的液壓牽引器數量相等，提高液壓系統利用率；在滑移設備布置時，充分考慮系統安全性和可靠性，以降低工程風險。

③滑移系統特點：通過滑移設備擴展組合，滑移重量、跨度、面積不受限制，設置合理的頂推位置，滑移距離不受限制；液壓滑移設備體積小、自重輕、承載能力大，特別適宜在狹小空間或室內進行大噸位構件滑移安裝。

圖4　滑移軌道結構示意圖

圖5　滑移擋塊示意圖

圖6　滑移施工平面布置圖

4 試滑移

（1）系統檢查。滑移液壓設備系統安裝完成后，檢查如下事項：①液壓系統上所有閥或硬管的接頭是否有松動；②溢流閥的調壓彈簧是否處于完全放松狀態；③泵組啟動柜與液壓爬行器之間電纜線連接是否正確；④泵組與液壓爬行器主油缸之間油管連接是否正確；⑤系統送電后，檢查液壓泵主軸轉動方向是否正確；⑥在泵組不啟動的情況下，手動操作控制柜中相應按鈕，電磁閥和截止閥動作是否正常，截止閥編號和爬行器編號是否對應；⑦按動各臺液壓爬行器行程傳感器的L+、L-、2L+、2L-，使控制柜中相應信號燈發信號；⑧啟動液壓系統，調節一定壓力（0.5MPa左右），伸縮爬行器油缸：檢查A腔、B腔油管連接是否正確；檢查截止閥能否截止對應油缸；檢查比例閥在電流變化時能否加快或減慢對應油缸伸縮速度；⑨預加載：調節一定壓力（2MPa～3MPa），使楔形夾塊處于基本相同的鎖緊狀態，各項工序全部安裝到位并檢查合格，開始推進胎架滑移。

（2）試滑移：初始滑移單元為第一個結構單元，加載步驟按照液壓爬行器最初加壓為所需壓力的20%、40%、60%、80%，逐步加壓，隨時監測胎架結構和液壓爬行系統的安全性和穩定性，在確保一切都穩定、安全的情況下，可加到100%。在胎架剛開始有位移后暫停加壓，再次檢查各設備運行是否正常，監測爬行器夾緊裝置、滑移軌道及滑移單元受力等的變化情況。在確保完全正常情況下方可正式開始滑移。

5 正式滑移

第一個滑移單元整體組裝就位后，拆除上部活動支撐架，滑移胎架采用計算機控制的液壓同步推進設備沿軌道向下一拼裝單元滑移；進行下一個滑移單元組裝，如此循環，經過幾次滑移后，胎架滑移到端部，整個結構完成滑移施工過程。滑移平面示意如圖6所示。

（1）滑移要點：①根據各自的滑移方向及滑移支撐胎架的設置，下部分別設置三條或四條滑移軌道，設置液壓爬行器頂推滑移，支撐架整體滑移。②滑移支撐系統分兩部分，即底部固定支撐系統（腳手架形式）和頂部可調節活動支架，在滑移時，活動部分旋轉下降高度與上部結構脫節，順利實現滑移。③滑移支撐架每次只滑移一個柱距，滑移結束后立即開始下一滑移單元的拼裝。④由于網架結構在未全部成型前為不穩定體系，結構安裝過程需設置臨時支撐，臨時支撐點在滑移支撐單元之間。

（2）液壓滑移安全注意事項：①為確保整個滑移設施安全，根據設計滑移荷載預先設定好液壓系統壓力值，以此控制爬行器最大輸出推力；②在滑移過程中，測量人員應通過激光測距儀或鋼卷尺配合測量各滑移點位移的準確數值；③計算機控制系統通過容柵傳感器反饋距離信號，為控制整個胎架同步滑移，將兩組爬行器誤差控制在10mm內；④爬行器為液壓系統，通過流量控制爬行器啟動、停止加速度幾乎為零，對軌道的沖擊力很小。

（3）胎架滑移過程觀測：①觀測同步位移傳感器，監測滑移同步情況；②觀測支座與軌道卡位工作狀況；③觀測爬行器夾緊裝置與軌道夾緊工作狀況；④觀測累積一次時，推進力變換值是否正常；⑤滑移時，通過預先在各條軌道兩側所標出的刻度來隨時測量復核每個支座滑移的同步性。

6 滑移胎架的安裝及拆除

①滑移胎架的安裝。由于本工程使用支撐架數量較大的特點，結合以往工程經驗，我們設計了一套方便實用的標準支撐架體系。該臨時支撐以每6m為一標準節，由ABC三個組件構成，可在施工中根據需要隨意組合，任意擴展。支撐所有組件均由圓管構成。該標準支撐架立柱采用法蘭系統對接，組件B與組件A、C之間采用螺栓連接（如圖7所示）。在滑道支撐架設計中，結合已有的標準支撐架將滑道支撐架設計為寬2m長4m的格構柱。

②滑移胎架的拆除。拆除滑道支撐架標準節時應有兩人同時作業，以避免單人作業的閃失事故。拆下的構配件應吊運至地面，不得向下拋擲。現場應設置防護欄且必須要專人監護。拆除作業必須由上而下逐層進行，嚴禁上下同時作業。

結語

多點支撐網架胎架滑移法施工技術在該工程得到廣泛應用。不僅加快施工進度，縮短工期，而且取得了可觀的經濟社會效益，同時為類似工程提供技術參考。

圖7　標準支撐架示意圖

[1]JGJ7-2010，空間網格結構技術規程[S].

[2]GB50205-2001，鋼結構工程施工質量驗收規范[S].

[3]陳安英.大跨度鋼結構胎架整體滑移法施工技術[J].鋼結構，2008（09）：75.

[4]陳彩贊.某大跨度網架的組裝[J].工業建筑，2010（S1）.

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