受限空間內大跨度網架整體同步頂升施工技術

鄭秋霞 孔德輔

廣西建工集團第一建筑工程有限責任公司 廣西 南寧 530001

網架結構是由多根桿件按照一定的網格形式通過節點連結而成的空間結構，具有空間受力小、質量輕、剛度大、抗震性能好等優點，有著強大的競爭力和廣泛的應用市場[1]。網架結構交會于節點上的桿件數量較多，制作安裝較平面結構復雜，尤其對于大跨度網架結構，安裝過程中網架變形過大，造成安裝困難、安裝精度難以保證。為了保證在受限空間內大跨度網架施工過程中的安裝精度和結構安全，對受限空間內大跨度網架整體同步頂升施工技術進行研究是很有必要的。

1 工程概況

廣西田林縣體育中心建設項目一期工程體育館屋蓋平面造型為圓形，采用球殼焊接球網架，直徑達90 m，焊接球主網架覆蓋面積6 358.5 m2，總質量達313 t。螺栓球副網架單個最大長度為23.7 m，最大寬度為8.5 m，單個總質量為3.2 t，副網架共36個。體育館建筑內部中間有52.6 m（長）×35.0 m（寬）水平地面，周邊均為階梯形狀結構的觀眾席看臺，標高從水平地面往上2.0 m起至10.4 m，建筑物內部標高落差大、網架施工場地空間受限、球殼鋼網架跨度大。因此，工程擬采用整體同步頂升技術進行網架安裝施工。

2 施工中的重點、難點分析

對于受限空間內大跨度球殼焊接球網架屋蓋整體同步頂升施工，在操作中既要考慮現場球殼網架的拼裝、網架逐級提升和擴展，又要保證網架頂升點、結構構件的穩定與安全[2-3]。

球殼網架在中心水平地面拼裝完成起步階段的網架后，分多次頂升和安裝擴展區，網殼逐圈外擴拼裝，逐級提升，最終整體提升到位。頂升點必須確保做到網架桿件上弦受壓、下弦受拉的狀態，施工過程中始終與設計桿件的受力保持一致，保持整體同步頂升。對頂升格構支架節點、千斤頂基座等進行深化、優化，全面考慮同步頂升控制的細部做法，操作性強，經濟實用。

3 施工過程控制要點

3.1 工藝流程

網架受力分析→確定施工方案→施工準備→頂升過程→安裝周邊網架及支座→網架落入支座→網架驗收→卸載并拆除全部格構支架

3.2 施工要點

3.2.1 網架受力點分析

1）采用PKPM設計軟件和SFCAD空間網架設計軟件相結合的方式進行嚴密建模和對比分析，分別按2個施工階段對網架變形、頂升點反作用力等進行驗算。

2）第1階段驗算確定最不利點共12個，分別位于中間水平地面和看臺區域周圈，需在相對應位置合理設置12個頂升格構支架。

3）第2階段驗算確定最不利點共16個，均位于看臺區域周圈，需在相對應位置合理設置16個頂升格構支架。

4）根據頂升點的反作用力對球殼網架的格構支架進行建模驗算，得出現場頂升點的最大支座反力為303.8 kN（約31 t），當單個格構支架最大承載力為490 kN時，即表示安全可靠。因此，選用提升質量200 t、行程＞1.0 m的液壓自動落鎖千斤頂支撐系統。格構支架標準節采用Q235B無縫鋼管特制而成。

3.2.2 受力點加固措施

1）通過驗算得出提升點的最大支座反力為303.8 kN，本工程回填土地面承載力為60 kN/m2，混凝土樓面承載力設計值為8.5 kN/m2，則必須對回填土地面及混凝土樓面采取加固措施，提高承載力以滿足頂升點受力要求。

2）回填土地面承臺具體方法：混凝土承臺為2級，第1級為3 000 mm 3 000 mm 300 mm，第2級為1 800 mm 1 800 mm 300 mm；承臺范圍內的基礎夯實后澆筑墊層；基礎承臺底部縱橫方向綁扎φ12 mm@150 mm鋼筋（HRB 400），混凝土強度等級為C30。

3）樓層回頂步驟：在提升格構支架正下方的地面澆筑1 800 mm 1 800 mm 300 mm鋼筋混凝土承臺，采用5根φ140 mm 4 mm的鋼管焊接成1 000 mm 1 000 mm的格構架，從承臺地面往上逐層回頂至樓板底部，看臺處踏步較低部位采用φ160 mm 6 mm的鋼管與槽鋼或H型鋼梁焊接成排架，上部放置1塊1 200 mm 1 200 mm 9 mm鋼板。

3.2.3 頂升格構支架系統

1）頂升格構系統由頂升支架、液壓千斤頂、頂升連接桿、液壓泵站、中央控制總臺等組成；頂升格構支架的設計綜合借用了網架和塔吊的設計理念，千斤頂最大行程為1.2 m，支架標準節尺寸為1.2 m 1.2 m 1.0 m，支架采用螺栓球節點形式，便于拆裝。

2）每臺液壓泵站可以控制2臺頂升千斤頂，中央總控制臺通過每臺千斤頂上的位移傳感器控制著該油路電磁閥的開通或關閉，通過泵站上的油壓表讀取該路的油壓，從而換算出該路頂升力值。千斤頂安裝在頂升支架的底座對角線交點上，通過頂升帽頂、連接拉桿和銷釘將千斤頂和頂升支架連接在一起。

3）液壓頂升系統的千斤頂為雙動式，泵站供油時活塞向外伸出，泵站回油時活塞自動收回；每臺千斤頂均有液控單向閥以保證停機后不下降，節流閥可用來調節千斤頂的進油量以調整千斤頂的升降速度。

4）在網架頂點正下方把頂升支座安裝妥當，然后組裝格構支架。用鋼銷將頂升拉桿與支撐架耳朵連接，按動總控或每臺泵站上的供油按鈕，使千斤頂油缸活塞上升高度大于標準節的高度后停止，組裝格構支架標準節；安裝完一個標準節后，千斤頂回油緩慢卸載，將網架頂升力轉移到頂升支架上，然后取出鋼銷，收回活塞，再連接下面支架耳朵，再次頂升，依次循環進行下一個標準節的安裝。標準節安裝過程如圖1所示。

圖1 標準節安裝過程示意

3.2.4 網架安裝控制線測設

1）根據建筑物主體結構施工時原有的軸線，測量人員用全站儀引測出控制軸線至網架拼裝位置的水平地面，然后依據網架深化施工圖紙，測設出網架桿件及節點安裝位置的正投影線，作為網架地面拼裝的控制線。在施測過程中，要對定位軸線進行交接驗線，做好記錄，對定位軸線進行標記，并做好保護。

2）根據建筑物主體結構施工時原有的水準點，用水準儀進行閉合測量，并將水準點測設到網架安裝周邊的建筑物上，做好標記，同時應加以保護。

3）網殼的起步胎架根據已測設好的“網架”正投影線位置進行起步拼裝，施工過程中，采用水準儀對起步胎架進行抄平控制，并用全站儀反復校核，確保起步胎架的拼裝滿足設計及規范要求。

3.2.5 網架整體頂升工作過程

1）在中間水平地面位置，根據已測設好的“網架”正投影線位置拼裝起步胎架。起步階段胎架安裝如圖2所示。

圖2 起步階段胎架安裝示意

2）在中間地面原位拼裝完成起步胎架并檢測驗收后，安裝6個臨時支撐格構支架及纜風繩，對起步胎架進行試頂，將胎架整體頂升離地500 mm，懸停24 h觀察。

3）起步胎架經檢查無異常后，將網架頂升點轉移到網架下弦的正式頂升點位置，檢測驗收后，將胎架整體同步頂升至高度5 m，再安裝第1段看臺拓展區網架（圖3）。

圖3 網架第1次頂升離地5 m

4）第1段看臺拓展區網架安裝時，同步在看臺區周圈增設6個頂升格構支架并設置好纜風繩。看臺拓展區網架安裝完畢并檢測驗收后，將網架整體同步頂升至高度14 m，安裝第2段看臺拓展區網架（圖4）。

圖4 網架第2次頂升離地14 m

5）第2段看臺擴展區網架安裝時，同步在第2段看臺區周圈增設10個頂升格構支架并設好纜風繩，此時須由周圈看臺頂升點承力，并拆除支撐格構架。第2段看臺拓展區網架安裝并檢測后，將網架整體頂升到設計高度21.87 m，高空安裝周邊網架節點、桿件及網架支座（圖5）。

圖5 網架頂升至設計高度

6）所有網殼結構安裝完成后，將網架落入支座，檢測驗收合格后，卸載并拆除頂升格構支架。

3.2.6 格構支架卸載工作過程

1）網架同步卸載完成后，格構支架的拆除工作可單個依次進行，格構支架的拆除過程與頂升過程的操作相反。支架拆裝前，應先松開鋼絲繩，根據支架標準節單次下落高度計算出每一段鋼絲繩需松開的長度。拆除工作按分段拆除支架、分段松開鋼絲繩的原則進行。松繩時，格構支架與網架相連接的每根鋼絲繩應同步進行操作，確保格構支架四周均勻受力，架體穩定。

2）格構支架卸載拆除時，千斤頂回油緩慢下落，收回活塞，將格構支架自重力轉移到千斤頂支座底板上，再取出鋼銷；將取出的鋼銷與上一段頂升拉桿標準節的耳朵連接穩固，再按動泵站上的供油按鈕，使千斤頂油缸活塞上升，格構支架底端距離千斤頂支座底板的高度大于10 cm后停止，拆下格構支架標準節，同時松一段鋼絲繩。拆卸完一個標準節后，千斤頂回油緩慢下落，再連接上一段支架耳朵，并抬升支架，依次循環進行下一個標準節的拆除。

4 質量控制

1）在正式頂升前進行試頂，即使每個油缸受力基本一致，試頂時網架全部脫離地面即可。

2）調整油缸底部的高度，保證網架基本在同一水平位置，正負偏差不得超過20 mm，試頂懸停時間為24 h，施工過程中做好監測觀察，并做好記錄。

3）試頂時間到8 h后，對網架結構及頂升點地面基礎進行檢查，如有異常變化必須按要求作相應處理，處理完成并驗收合格后，方可繼續進行下一步工作。

4）頂升初期，網架每次升高50 mm，待行動統一后每次可升高100 mm，初期每200 mm檢查一次網架高度，后期每500 mm檢查一次網架高度，確保網架同步上升。

5）網架頂升到一定高度，滿足下一節頂升格構架拼裝條件時，停止頂升工作，統一進行格構支架標準節安裝，安裝完成后，方可進行下一步頂升。

6）在拼裝和頂升過程中，必須設專人進行檢測校核，確保網架上弦節點在其投影線上。

5 結語

研究這種受限空間內大跨度網架結構有效的施工工藝，對提升工程的質量和施工效率有著重要的實際意義。通過工程實踐及對施工中問題的處理，得出以下結論：

1）實行網架同步頂升的施工工藝，保證了網架結構安裝的質量，取得了良好的社會效益與經濟效益，具有較高的應用推廣價值。

2）通過對整體同步頂升施工的研究，解決了大跨度網架結構高空拼裝困難和網架變形大的難題，避免了在下部搭拆臨時支撐的工作量，保證了安裝精度和施工進度。

3）針對受限空間內安裝頂升格構架，分多次頂升和安裝擴展區，逐級同步提升，使大跨度球殼焊接球網架的各個受力點平衡，對確保整體頂升質量起到了關鍵作用。