某大跨度干煤棚筒殼網架安裝施工技術

張大魏 陳清華 谷慶海 馬篩龍

中國核工業華興建設有限公司 江蘇 南京 210019

1 工程概況

儀征化纖熱電部30 000 t干煤棚為鋼結構筒殼網架，結構形式為正放四角錐螺栓球節點網架（圖1），網架長84 m，橫向跨度80 m，投影面積6 740 m2。網架總質量約432 t，矢高2.5 m，頂標高+39.60 m。

網架為下弦支承，所有支座螺栓球標高為+1.60 m。網架安裝計劃工期90 d。

圖1 網架結構示意

2 筒殼網架安裝方法比選

螺栓球節點網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]，工藝簡單，不需要大型起重設備，對現場條件要求相對較低，但此法不適用于本工程，原因為：滿堂腳手架投入多，勞動強度大，工序交叉作業多，影響工程整體施工進度；網架安裝須與設備安裝同時進行，搭設滿堂腳手架影響設備的安裝。高空滑移法，即提前設置滑軌將分條的網架單元滑移至準確位置拼接成整體，但此法不適用于本工程，原因為：網架支座均位于小短柱上，滑軌設置難度大；筒殼網架拱度大，網架單元在滑移的過程中，失穩可能性較大，較難控制。

根據本工程結構特征和類似工程的施工經驗，經論證比選，決定采用中間起步單元整體抬吊與兩側高空懸拼的組合方式進行安裝。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延伸散拼。此法施工速度快，安裝精度高，經濟效益較好。

3 安裝方案概述

中間起步單元的選取，在長度方向選取2個柱間距的網格，沿跨向形成拱形起步單元。根據本工程筒殼網架的結構特征，選取G—J軸為起步單元，共計5道上弦，4道下弦，1 105根桿件，寬度12 m，長度80 m，總質量約48 t。起步單元采用多機抬吊的方式進行吊裝，如圖2、圖3所示。起步單元安裝完成后，以此作為支撐結構，兩側網架采用高空懸拼的形式進行安裝。

圖2 起步單元多機抬吊模擬

圖3 起步單元多機抬吊實況

4 安裝方案實施

4.1 地基處理

根據汽車吊在煤棚內的行走路線與吊裝工況，對汽車吊的行走區域進行混凝土硬化處理，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寬度最大為8 m，故硬化區域寬度確定為10 m。其他區域的場地地坪做平整與夯實處理，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→連接第二網格上弦桿及腹桿→將兩網格安裝成基本單元→擴大基本單元→安裝腹桿→拼裝成較穩固的基本單元。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況

4.2.2 起步單元網架地面拼裝

經分析計算，起步單元網架地面拼裝共采用2臺25 t和4臺100 t汽車吊。首先采用2臺25 t汽車吊進行地面拼裝；隨著拼接長度增加，網架拱度提高，再利用4臺100 t汽車吊進行拼裝。網架在各拼裝階段均設置鋼絲繩以控制變形，拼裝過程如圖6所示。其中，25 t吊車在兩側依次進行抬吊吊裝，直至地面拼裝階段二安裝完成；后續采用4臺100 t汽車吊抬吊，25 t吊車配合安裝工序向兩側延伸拼裝；從地面拼裝階段四開始，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 吊點設置

圖6 網架起步單元拼裝過程示意

結合本工程起步網架吊裝方法、吊點變化情況，吊裝鋼絲繩采用兩點綁扎，采取卡扣與雙股φ44 mm鋼絲繩套結合的方式，在每個吊點位置增加一個鋼絲繩套，吊裝主鋼絲繩通過卡環與繩套，吊點移動時只要拆開卡環即可（圖7）。

圖7 吊裝鋼絲繩

4.2.4 起步單元受力分析

工程采用上海同濟大學3D3S 14.0結構受力分析軟件，進行吊裝模擬分析。模擬分項采用固定桿件截面，考慮30%節點自重附加（網架結構的自重由程序自動生成），對各個拼裝階段1.2恒載+1.4活載組合情況進行結構分析。根據計算結果與設計要求，以上各階段的位移與內力等均未超過限值，吊點位置及網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，夜間無法連續作業，同時網架逐步增高，穩定性逐漸變差，因此決定對起步單元網架加設纜風繩等抗傾覆措施。纜風繩設置4個點，與網架支座處的短柱拉結，有效控制了網架結構的整體穩定性，如圖8所示。起步單元就位前，網架支座一端以吊帶牽引輔助安裝固定，另一端用倒鏈拉結校正并最終固定。

圖8 起步單元網架纜風繩示意

4.2.6 變形控制措施

1）張緊鋼絲繩綁扎。為控制起步網架在吊裝過程中的變形，根據變形情況設置鋼絲繩、倒鏈進行張緊。張緊鋼絲繩用倒鏈進行調節，設計鋼絲繩套進行輔助綁扎，并綁扎在需要張緊的節點球上。

2）起步單元預起拱的控制。本工程為筒殼網架，起步網架安裝過程中自重不斷加大，為保證其拱度，須通過拉索來控制預起拱。通過設計計算網架安裝過程中的應力值，在合適的位置安裝拉索，拉索的數量、長度和應力通過驗算確定，并配備全站儀進行跟蹤控制，保證網架的起拱值，從而保證起步網架的安裝質量。

4.3 兩側網架高空懸拼

4.3.1 高空懸拼實施

1）高空懸拼工藝。起步單元安裝就位后，即開始進行兩側網架的高空懸拼。為保證本工程進度，兩側高空懸拼區域采用2臺25 t吊車吊裝小單元，并與已完成安裝的網架對應位置進行高空拼裝作業。拼裝時從中部先往支座位置安裝上弦三角錐，然后再從支座開始往中部安裝下弦三角錐，如此循環往復，直至網架全部安裝完成。兩側高空懸拼如圖9所示。

圖9 兩側高空懸拼示意

2）地面小單元拼裝。地面小單元也稱為三角架，是由1個節點球與3～4根桿件在地面拼成的預拼單元。地面預拼單元應分為下弦桿安裝三角架和上弦桿安裝三角架，地面拼裝時應將所有構件一次安裝緊固到位，發現有難以安裝的螺孔或高強螺栓時，應用絲錐或搬牙，將螺孔修整合格，然后再安裝。單元構件全部就位后，即可準備起吊。

3）小單元吊裝。分別將2根系繩系到上（下）弦桿上，系繩的長短應能使吊起的三角架與空中實際安裝位置接近，偏轉角度不應過大，以便高空安裝人員的接應。安裝人員接到對應的安裝桿件后將高強螺栓與螺栓球孔連接。初步連接時先擰入3～5扣，呼應其他安裝隊員的安裝情況；待全部安裝螺栓均旋入螺栓球后，再一起將高強螺栓緊固到位，避免某1～2個高強螺栓先緊固造成其他高強螺栓難以安裝。全部桿件緊固完成后即可將系繩解下、松鉤，進行下一單元的安裝。如此反復，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架在高空懸拼過程中不斷產生誤差。在懸拼過程中，支座預埋件標注好中心線之后，應在中心位置安裝支座球。當出現偏差時，要用千斤頂進行調整，將位置軸線的誤差在本軸線內消化，避免進入下一個軸線區域內。

4.3.3 高空懸拼階段安全措施

安裝工人需具備現場安全知識、安全操作技能，身體滿足作業需要。在高空拼裝時，作業人員必須佩戴安全帽和安全帶。本工程在高空懸拼階段，底部還設置了安全防護氣墊，額外增加了一道安全措施，以防萬一。

5 結語

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高空懸拼的組合方式進行大跨度筒殼網架結構安裝，具有以下特點：

1）無需搭設大量腳手架，既減少了投入，又加快了工程施工進度，在確保網架安裝過程中的位移、受力以及應力滿足設計要求的前提下，為后續工作創造了良好條件。

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

此種組合方式同時滿足了較好的安全性、適用性和經濟性，經實施，也滿足了各項質量控制指標的要求，為后續類似或更復雜的網架結構安裝提供了寶貴的經驗。

[1] 吳立文,趙緒德.超大跨度網架穹頂的安裝技術[J].鋼結構,2008,23 (10):60-61.

[2] 方祺林.大跨度鋼結構網架安裝方案和施工技術研究[J].福建建材, 2019(6):95-96.