齊魯石化熱電廠煤場封閉大棚大跨度異形網殼的施工技術

王宜

【摘要】根據現在工程建設的多樣化，本文詳細介紹了電廠煤場封閉大棚大跨度異形網殼的施工技術。

【關鍵詞】工程概況;難點;施工方案的確定及實施

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.127

1、工程概況

齊魯熱電廠煤場封閉環保隱患治理項目新建封閉煤場網架大棚工程位于淄博市臨淄區，齊魯石化熱電廠界區內。原露天煤場應環保要求，改為全封閉式結構。封閉煤場建筑面積44678.24 m2，內部分南、北兩部分，南煤場寬約50m、北煤場寬約47.5m、中間#9、#10皮帶區域寬約19.5m。

封閉煤場上部結構采用三心圓拱面網殼，總長度400m，設二道伸縮縫，跨度方向為變截面，最大跨度為最大跨度114m，最小跨度為88m。網殼柱距為8米，安裝高度為42.5m，保證網殼桿件與斗輪機運行包絡線之間≮2m的安全距離，展開面積約66433平方米。（見圖1）

封閉煤場四周圍設混凝土擋墻，高度為4m，上弦點支撐，支座標高為4.5m。根據結構設置2條伸縮縫，即分為三個網架區域，網架頂端設置通風氣樓，內部設置消防炮平臺，網架下弦設置環形馬道，馬道高度約24米。本工程的屋面防水等級為Ⅱ級，屋面采用0.8mm厚HV840鍍鋁鋅彩涂壓型彩鋼板。（見圖2）

2、工程特點與難點

2.1 工期緊，交插施工面工況復雜

本工程是淄博市生態環境局督辦項目，工期十分緊迫。網殼施工與其緊前工作--“土建基礎、擋墻”，和緊后工作--“設備安裝”無縫衍接，須交替穿插進行，對網殼的安裝工作帶來不小的困難。

2.2 現場施工場地狹小，不停產作業要求高

齊魯熱電廠為齊魯石化公司的唯一供電企業，要求其正常生產作業不能受任何影響，網殼安裝過程，保供煤不能停。因此，能給予的施工作業區非常狹小，且不斷變化，給網殼施工帶來較大困難。

2.3 變截面區域結構造型復雜，安裝難度高

由于場地受限原因，本項目西側網殼采用變截面設計，變截面處采用豎直網架工藝，豎直網架標高從4米漸變至36米，與屋面主網殼采用銳角轉彎栓接。如何保證變截面區網殼的順利安裝，確保豎直網架不變形，是本工程的一大特點與難點。

3、施工方案的選擇

目前國內網殼安裝的施工技術主流分為二類：1.累積滑移法;2.高空散裝法。由于累積滑移法須預先鋪設滑移軌道，需等土建砼柱和擋煤墻完工。而本項目由于工期緊迫，網架施工無法等到土建施工完畢，因此采用相對靈活的高空散裝法，更適合與土建做穿插配合。經綜合比較后，最后采用性價比最高的“高空散裝法”。

網架是空間高次超靜定結構體系，能承受來自各個方向的荷載，并且有較高的安全儲備，通過桿件之間的互相支撐作用確保網架結構體系具有較好的剛度和整體穩定性。高空散裝工藝正是利用網架的上述特性，借用起步階段已完成受力，達到較好剛度和穩定性的局部網架作為支撐，進行小單元高空散裝。因此該工藝的關鍵步驟是“起步網架”的安裝。目前高空散裝法的起步網架安裝工藝主要有以下四種：1.山墻起步法;2. 一段吊裝法;3.二段對接法;4.三段對接法;

山墻起步法適用于有山墻且山墻為網架結構的網殼大棚項目，該方法為對設備要求最小，安全性最高的一種起步工藝;一段吊裝法常用于90米跨度以下的網殼結構，安全性相對較高;二段對接法常用于跨度90米-120米的網殼結構，對接工藝相對簡單，安全性一般;三段對接法常用于120米以上的網殼結構，安裝工藝相對復雜，安全性一般，但合攏前的準備工作較少，利于短時間內合攏。

結合本項目的特點，本項目根據2道伸縮縫，分為ABC三個作業區，其中BC區跨度統一為114米，因此采用“二段對接”起步工藝（此工法較為常見，本文不再詳述）。而A區為變截面區域，且變形區較長，因此采用“山墻起步”工藝。

4、變截面網殼山墻起步施工技術

4.1 方案簡介

A區最大跨度114米，最短跨度88米，總長度144米，安裝高度42米，由于此區域為變截區域（圖3），不適宜用滑移方案，也不適宜二段對接法，因此采用山墻起步，山墻合攏后采用小單元高空散裝法進行安裝。

山墻網架本身對主體網殼具有良好的支掌作用，且與主網殼通過螺栓球形成緊密連接，雙方互相支撐，形成良好的整體穩定性。山墻起步安裝方案正是利用山墻網架這一特性，先行安裝山墻網架，主網殼網格跟隨安裝， 待山墻網架安裝完畢后，主網殼第一排網格亦跟著合攏，在使用第一排網格作為支撐，向內側散裝第二排網格，依次類推，完成整個網架的高空散裝工作。

4.2 施工仿真驗算

本項目由于網殼跨度較大，因此山墻網架也較高，達到42米，網架安裝過程中的應力分析與整體穩定性驗算尤其重要。要驗算網架在安裝過程中的各個階段有無超應力桿件或超長細比桿件存在。 以便在施工過程中預先進行規避或加固。本案采用MSTCAD摸擬實際安裝過程，對每一排球，逐一累積進行施工仿真驗算，直至山墻網架合攏完畢。

山墻網架由于高度較高，側向穩定性較差，因此對山墻的網架的位移（主要是Y軸方向）驗算必不可少。本案我們對山墻網架安裝及豎直段網架安裝全過程的工況分別進行了模擬驗算，結果發現豎直段網架隨著屋面網殼的安裝累積而逐漸加大位移量，至第10軸線時，其位移量達到峰值，最高移為128mm;過11軸線后，位移量逐漸減少，至第19軸線時，位移減少至15mm. 對每個軸線豎直網架進行攬風繩約束后，位移量均減少至10mm以內。

經驗算后，最終本項目山墻確定按3個主網殼支座與山墻網架一起安裝的工藝，并在驗算的基礎上再增加4組8道的攬風繩，并在山墻門洞增設臨時支撐，以增加安全冗余量。另外，豎直段網架安裝時，沿長度方向每排球均設置一道攬風繩，并加強垂直度監測，以確保變形受控。

4.3 工藝流程

4.3.1 從網架A、B軸同步開始安裝，先在地面拼裝山墻部分和拱形主網殼部分的小單元，在用汽車吊把拱形部分的小單元安裝到支座上，同時連接山墻部分的小單元，兩個小單元合攏形成L型夾角（如圖16），從而互相支撐形成穩體系后，從A、B軸相向安裝，貫通第一排山墻網架，從而形成“U”型底部基礎。

4.3.2 山墻網架合攏后用全站儀測量其軸線尺寸、垂直度和支座標高，合格后所有支座全部焊死。

4.3.3 山墻網架合攏后水平逐步向上安裝，安裝至第4排、第7排時，分別設置4道鋼絲攬風繩作為穩固。主網殼4個網格呈階梯狀，依次跟隨山墻網架安裝，直到山墻網架最上方合攏，主網殼第一排網格也隨即合擾。

4.3.4 山墻安裝完畢后，向拱形主網殼方向往外擴裝3個網格后鋼絲繩即可撤掉。同時主網殼使用2臺汽車吊向內進行高空散裝，直至整個網殼安裝完畢。

4.3.5 山墻安裝完畢后，向拱形主網殼方向往外擴裝時，從第2軸線開始，在豎直段網架處，沿長度方向，在每一排球腰部位置，設置一組攬風繩。該攬風繩直至網殼安裝間隔3個軸線后方可撤掉。

4.4 控制要點

山墻網架起步安裝方案，在整體施工過程無須借用大型吊裝設備，無須搭建大型臨時設施，也沒有重大安全危險源。在條件允許的情況下，是大跨度網殼安裝的首選方案，但也要注意以下幾點：

4.4.1 在設計與深化設計階段即要考慮安裝方案，減少或杜絕山墻網架和變截面連接處網殼出現焊接球;

4.4.2 跟隨山墻安裝的主網殼不宜少于3個支座（軸線）的網格;

4.4.3 宜在山墻網殼內弦（下弦）和門洞處適當增加臨時支撐，至主網殼安裝完成L/3，且不小于6個軸線后方可拆除;

4.4.4 山墻網殼向上安裝前，必須調校合格山墻支座標高及軸線尺寸;

4.4.5 豎直段網架安裝時必須嚴格控制垂直度，其偏差宜不大于1/1000H，且小于25mm。

4.4.6 豎直段網架安裝時須在腰部以上位置安裝雙向攬風鋼絲繩，鋼絲繩須錨固結實，攬風繩沿長度方向，不宜低于每軸線1組。攬風繩宜適度向跨內收緊，以堅直段網架頂部螺栓球與支座球垂直偏差小于25mm為標準。

結語：

本工程的網殼結構跨度較大，特別是其A區的有較長且較高的直立變截面網殼結構，施工難度高。因地施宜，科學計算，合理安排，措施到位，是本工程順利完成的關鍵。本工程的成功實施，也為類似結構體系的網殼安裝工程提供了參考資料。