超高大跨度焊接球鋼網架施工關鍵技術研究

孫興漢，孫興志，孫 琨

（1.中鐵一局集團物資工貿有限公司，陜西 西安 710054；2.重慶兩江新區市政景觀建設有限公司，重慶 渝北401135；3.湖南工業大學土木工程學院，湖南 株洲 412007）

1 概述

1.1 工程概況

該工程位于銀川市西夏區平吉堡—銀川都市圈城鄉西線供水工程南部水廠水處理設施間焊接球鋼網架屋面。焊接球鋼網架在A～W軸、1～29線之間，如圖1所示。總平面尺寸為176.4m×124m，最大跨度62m，屬于特大跨度球形鋼網架，該網架覆蓋面積為21873.6m2，網格尺寸為3.15m×3m，網架結構為焊接球節點正放四角錐上弦多點支承雙層網架[1]。

圖1 焊接球鋼網架平面結構圖

1.2 焊接球鋼網架材料選用

網架A軸、L軸、W軸、1線、17線、29線支承柱柱頂標高為13.3m，抗震支座球中心標高為14m；網架K軸、M軸支承柱柱頂標高為13.65m，抗震支座球中心標高14.35m，鋼網架自身最大高度為4.575m。焊接球材質為Q345B，規格為WS300×10～WSR700×25；桿件材質為Q235B，直徑為60～245mm，壁厚為3.5～16mm。

2 施工方案確定

根據該工程網架結構的特點和現場施工條件分析，經過研究對比，水處理設施間屋面鋼網架適宜采用“高空分區累積滑移法”的施工工藝進行安裝。

水處理設施間屋面鋼網架擬分成兩個滑移分區，分區一滑移范圍為A～W軸，1～17線，平面尺寸為100.8m×124m，滑移重量約為996t；分區二滑移范圍為A～W軸，17～29線，平面尺寸為75.6m×124m，滑移重量約為704t。

3 鋼網架現場拼裝工藝流程

滑移軌道支座板預埋→滑移軌道安裝→拼裝平臺搭設→放線→拼裝第一單元下弦平面網格→拼裝第一單元腹桿成四角錐→拼裝第一單元上弦桿→拼裝第二單元上弦倒三角網格→拼裝第二單元下弦正三角網格→調整→焊接→滑出拼裝平臺（一單元）→拼裝第三單元→累積滑出拼裝平臺→網架滑移分區一累計滑移至安裝位置→網架一完成拼裝。同樣進行網架分區二拼裝，從而完成整個鋼網架的滑移拼裝過程。

4 鋼網架累積滑移關鍵技術

4.1 滑移流程（以滑移分區一為例）

首先，利用爬行滑移系統將已拼裝完成的滑移單元一頂推滑移6.3m；其次，拼裝滑移單元二，與滑移單元一連成整體滑移單元；再次，利用爬行滑移系統將滑移單元一、二整體頂推滑移6.3m；最后，按照同樣的方法完成滑移單元三至十四的拼裝和頂推滑移。

4.2 滑移系統

該工程采用液壓同步爬行滑移的施工工藝。液壓同步爬行系統主要由液壓爬行器、液壓泵源系統以及與之配套的傳感檢測和計算機控制系統等組成。主要設備：XY-PX-100型液壓爬行器；XY-BY-7.5型液壓泵源系統，額定頂推力為50t；XY-KZ-01型計算機同步控制及傳感檢測系統。滑塊與滑移軌道間的摩擦系數取0.15，荷載不均勻系數取1.2。滑移分區一所需總頂推力F=1.2×0.15×996≈180t；滑移分區二所需總頂推力F=1.2×0.15×704≈127t。滑移分區一區共設置6臺液壓爬行器，總頂推力為300t＞180t，滿足滑移施工的要求。滑移分區二區共設置4臺液壓爬行器，總頂推力為200t＞127t，滿足滑移施工的要求。

4.3 滑移軌道及頂推點設置

滑移分區一分別在A軸、L軸和W軸各設置1條滑移軌道，每條軌道上布置2組頂推點，每組頂推點配置1臺液壓爬行器，共計6臺。滑移分區二分別在結構A軸、K軸、M軸和W軸各設置1條滑移軌道，每條軌道上布置1組頂推點，每組頂推點配置1臺液壓爬行器，共計4臺。滑移軌道及頂推點的布置如圖2所示。

圖2 滑移軌道及頂推點的布置

4.4 軌道安裝要求

滑移軌道垂直方向彎曲矢高偏差：0～8mm；滑移軌道接頭處應打磨平整；滑移前，軌道與滑靴各接觸面需均勻涂抹黃油潤滑；滑移軌道兩側，每側需設置軌道壓板固定；軌道每隔1m用油漆畫上標記，用以在滑移過程中進行輔助監測同步情況，有利于及時調整。

4.5 滑靴、頂推耳板及臨時加固桿

滑靴由上弦球支座底板和兩側限位板組成。臨時支點結構同上弦球支座，同時作為前端頂推滑靴。在頂推點處的滑靴上設置頂推耳板，用以連接液壓爬行器。頂推耳板采用t=20mm和t=16mm的鋼板制作，共計10組，材料材質Q345B。頂推耳板與滑靴間采用雙面角焊縫，焊縫高度不小于16mm。頂推耳板一適用于滑移分區一16軸線-A軸、W軸及滑移分區二18軸線-A軸、W軸頂推點，數量4組。頂推耳板二適用于滑移分區一9軸線-A軸、W軸，數量2組。頂推耳板三適用于滑移分區一9軸線、16軸線-L軸及滑移分區二18軸線-K軸、M軸頂推點，數量4組。頂推耳板實體示意圖如圖3所示。

圖3 頂推耳板實體示意圖

根據頂推力計算結果，在頂推點處上弦沿滑移方向的水平桿需臨時采取加固措施（頂推點處上弦球及后方上弦球上增加臨時加固桿件），加固桿件采用Q235B、Ф159mm×6mm的圓管。

4.6 滑移

（1）加速度和滑移速度。在啟動和制動時，加速度極小，可忽略不計。為避免變形，滑移速度按勻速推進。該工程中滑移速度最快可達12m/h。

（2）滑移系統調試及分級加載。調試前，頂推點的臨時措施結構、網架加固檢查，43kg軌道表面涂抹黃油，清除滑移過程中可能產生影響的障礙物。頂推系統設備檢測無誤后開始試滑移。液壓爬行器伸缸壓力逐漸上調，依次為所需壓力的20%、40%。在一切都正常的情況下，可繼續加載到60%、70%、80%、90%、95%、100%。滑移單元開始有移動時暫停頂推作業，保持液壓頂推設備系統壓力。對液壓爬行器及設備系統、結構系統進行全面檢查，確認無誤后，才能正式頂推滑移。

（3）滑移過程控制要點。①在液壓滑移過程中，注意觀測設備系統的壓力、荷載變化情況。②在滑移過程中，應時刻測量各頂推點位移的準確數值，確保各滑移單元同步。③滑移過程中應密切關注滑道、液壓爬行器、液壓泵源系統、計算機控制系統、傳感檢測系統等的工作狀態。

4.7 卸載

網架在滑移過程中，整個網架抬高了10mm，滑移到位后，網架每個支座處設置2個千斤頂。滑移一區A軸、L軸和W軸3條軸線和滑移二區A軸、K軸、M軸和W軸4條軸線同時卸載到抗震支座上，并拆除托塊和千斤頂，卸載流程如圖4所示。

圖4 網架卸載流程圖

5 結束語

采用高空分區累積滑移法安裝鋼網架，完全滿足設計及施工規范要求，經監理驗收合格。與傳統施工方法相比，高空分區累積滑移法具有諸多優點，不僅避免了交叉工序的影響，節約了腳手架安裝成本，還縮短了施工工期，降低了施工過程中的安全風險，對類似工程具有較好的借鑒作用。