馬鬃山滑雪場鋼結構的運輸及安裝工藝分析

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.32.021

摘" 要：基于呼和浩特市馬鬃山滑雪場工程背景，介紹適用于大坡度鋼結構的運輸及安裝工藝。該工程上半段地形復雜、坡度大、材料無法用車輛直接運輸及各構件安裝精度要求高，施工過程中選取合適的運輸及吊裝方案是亟待解決的難題。通過現場方案比選發現，卷揚機配合吊車轉運與纜索吊轉運相比，安裝工期時間短、成本低、工藝成熟；單節段吊裝工點安裝與多節段地面拼裝吊運安裝相比，單次起重量小、起重設備小，更能適應本工程結構吊裝特點。最終現場施工采用工藝成熟的JM-5T卷揚機配合50 t履帶吊進行現場單結構吊裝的運輸方案對鋼柱、鋼梁、鋼斜撐以及壓型鋼板進行分段、分層、定位安裝。提高機械利用率及傳統施工強項盈利利潤率，最大限度地保證施工質量，為現代滑雪場工程建設提供參考和借鑒。

關鍵詞：滑雪場；大坡度；轉運方案；吊裝方案；安裝工藝

中圖分類號：TU69" " " "文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）32-0083-04

Abstract： Based on the project of the Mazongshan Ski Resort in Hohhot， Inner Mongolia， China. The transportation and installation processes applicable to steel structures with large slopes are introduced. The first half of the project has complex terrain， large slopes， and materials that cannot be directly transported by vehicles， the precision of each component installation is high. It is found that the winch with crane transportation is shorter and lower in cost than the cable crane transportation; Compared with multi-segment ground assembly and lifting installation， the installation of a single section lifting site has a smaller lifting weight and lifting equipment. Finally， the JM-5T winch with mature technology and 50 t crawler crane is used to carry out on-site single structure hoisting transportation scheme to install the steel columns， steel beams， steel slant support， and profiled steel plates in sections， layers， and locations. It has improved the profit margin of traditional construction strengths， providing a reference for modern ski resort engineering construction.

Keywords： ski field; heavy grade; transfer plan; lifting plan; installation process

中國滑雪產業在各個地區合力發展，引領著各地區滑雪場大力投入建設，但各地區工程水文地質條件的差異性、施工的復雜性，勢必會有不同的施工問題。并且目前滑雪場建設類型眾多，工程也越來越復雜，存在大邊坡等復雜工況導致施工難度日益增加。因此，為確保大邊坡滑雪場工程的安全實施，開展關于滑雪場鋼結構的運輸及安裝工藝分析等方面的研究日趨緊迫。

一些學者針對此類問題進行了研究，提出了相應的對策。針對鋼結構的運輸工藝及吊裝工藝，宋敏[1]在分析SPMT運輸整體吊裝難點及關鍵技術的基礎上，探析鋼結構連廊SPMT運輸和整體吊裝的設計與實施。陳思等[2]從上部鋼梁起吊點及吊裝索具規格選擇，總結出一套適用于大跨度框架鋼結構吊裝的技術方案。吳侃等[3]為實現鋼結構吊裝過程安全和定位準確，針對單件安裝重量最大76 t采用雙機抬吊的方法進行安裝。楊振龍等[4]采用裝配式棧橋為大型履帶式起重機的吊裝作業提供通道，減少鋼結構構件分段數量。針對鋼結構的安裝工藝，李瀟瀟等[5]介紹了廣州萬達茂滑雪場滑道高區與滑道低區的結構特點、鋼結構安裝施工方案、臨時支撐的布置。針對鋼結構施工技術，冷冬梅等[6]重點介紹了鋼結構關鍵節點設計。目前，鋼結構在大跨度橋梁、隧道，例如連拱隧道[7]應用廣泛，對于滑雪場運輸及吊裝方案的研究，因工程特點的不同而相差甚遠，有的方案可能只適用于特定工程，對于坡度大的工程研究較少且選取方案有限，所以探究在該條件下的滑雪場鋼結構的運輸及安裝工藝分析具有非常強的現實意義。

本文基于呼和浩特市馬鬃山滑雪場工程，在鋼架橋施工方案的基礎上，采取專業運輸設備及安裝技術，為鋼架橋結構安裝，焊接、螺栓施工提供良好的條件，保證工程建設的安全性和穩定性，以期為工程施工提供參考。

1" 馬鬃山滑雪場工程概況

1.1" 工程簡介

馬鬃山滑雪場選址位于呼和浩特市賽罕區榆林鎮石門溝村馬鬃山周邊山體，馬鬃山滑雪場增加最長中級道6起點在A索平臺，終點在大廳前停止區。雪道全長1 610 m，平均寬35 m，上半段寬30 m，下半段40 m，落差275 m，平均坡度15%，山頂初始階段坡度41%，雪道長80 m。中間階段坡度27%，雪道長400 m，下段雪道長1 130 m，坡度11%。雪道面積66 500 m2，容納滑雪人數714人，雪道挖填方量約為550 000 m3，整體工程造價約1億，工期6個月。平面示意圖如圖1所示。

現場需要吊裝的構件有預制砼基礎、鋼立柱、鋼橫梁、鋼斜撐和壓型鋼板等構件。經計算單件起重量最大的為預制砼基礎約1.29 t。

吊裝點位于馬鬃山山體之上，地形復雜坡度角度，最大坡度約20%，現場地形圖如圖2所示。

1.2" 馬鬃山滑雪場工程施工重點、難點

鋼結構由柱、梁、撐等構件組成架體結構，各桿件相連，最大高度18 m，且沿山體地勢安裝。因此，材料運輸及柱、梁、撐的安裝精度等是鋼結構施工的重難點。

1.2.1nbsp; 材料倒運

鋼結構部位地形最高點1 519.59 m，最低點1 466.91 m，高差52.68 m。所位于的山體最高點1 521.62 m，最低點1 238.60 m，高差283.02 m，平均坡度約30%。地形復雜，材料無法用車輛直接運輸，需用卷揚機配合吊車倒運，是本工程的重點控制對象。

1.2.2" 架體安裝精度及施工進度

鋼結構總長178.8 m，寬30.3 m，結構最大高度18 m，所有桿件連接成一個整體，各構件環環相扣，因此構件安裝的精準對位與焊接質量的控制是本工程的難點。

鋼結構各構件工廠加工好后，分節段現場安裝，梁柱節點采用焊接，斜撐節點采用高強螺栓連接，共計連接節點約2 200個。為滿足本年度運營要求，可施工天數50 d，工期緊任務重，合理組織安排是本工程的重點控制對象。

2" 鋼架橋結構總體運輸方案

廠內生產為可運輸構件，立柱、梁、斜撐均以節點單元尺寸進行下料加工，頂部壓型鋼板以變形小、宜安裝的原則進行下料，下料加工完成運至現場山體下部后，采用卷揚機運輸至山頂，然后履帶式汽車吊配合現場吊裝焊接，運輸路線如圖3所示。

2.1" 方案比選

根據現場地形情況，進場材料由山底轉運至安裝位置，可以采用纜索吊進行轉運、卷揚機轉運吊裝安裝，鋼構件現場安裝可采用單節段吊裝工點安裝、多節段地面拼裝吊運安裝，方案比選對照表見表1。

項目部通過多方案比選，進廠材料轉運采用炮車配合JM-5T卷揚機將材料轉運至山頂，然后通過50 t履帶吊進行現場單結構吊裝。

2.2" 材料轉運設備選型

2.2.1" 卷揚機選型

根據現場作業環境及吊裝構件外形尺寸、重量等因素擬采用建筑卷揚機JM-5T。本系列卷揚機主要用于各種大型鋼結構及鋼索的長距離牽引及大行程起吊，其特點鋼絲繩速度恒定，起吊平穩。將運至現場的鋼構件轉運至山頂，該段地形復雜，坡度約30%。

2.2.2" 卷揚機安裝

卷揚機安裝于山體頂部，通過牽引繩牽引運料炮車，將材料由山下轉運至山頂。在卷揚機底部澆筑3 m×3 m×1 m混凝土基礎，在基礎內部預埋4塊300 mm×300 mm×12 mm鋼板，鋼板內焊接4根？準18錨筋，錨筋長40 cm，卷揚機材料轉運示意圖如圖4所示。

1）炮車最大載重量T計算。炮車重1 t，卷揚機額定牽引力5 t，現場實際地形坡度30%，安全系數2。

計算：sin（30°）×（1+T）×2≤5；T≤5 t。

2）牽引繩直徑計算。牽引繩應符合GB/T 20118—2017《鋼絲繩通用技術條件》的規定，安全系數Kn取3.35，額定牽引力5 t=49 kN，鋼絲繩選擇系數應滿足C=，鋼絲繩直徑應滿足d≥C。式中：d為鋼絲直徑，mm；Fe為卷揚機的額定荷載，N；C為鋼絲繩選擇系數；Kn為鋼絲繩最小安全系數，取3.35；K′為鋼絲繩最小破斷拉力系數，取0.33；R0為鋼絲繩公稱抗拉強度，MPa，取1 960；d≥15.9。

因此，選用？準=20 mm的鋼絲繩可滿足要求。

2.3" 吊裝方案

2.3.1" 吊裝設備選型

所有鋼構件、砼基礎轉運至山頂后，根據安裝位置及地形情況，擬采用50 t履帶吊進行現場吊裝作業，起重量足以滿足現場吊裝要求，履帶吊主臂長度13～52 m，最大回轉半徑1.5 r/min。

2.3.2" 可行性分析

根據鋼構件的分段重量、砼基礎單個重量、外形尺寸和吊機的作業半徑等因素，綜合考慮吊機選型的可行性。現場最重單次起吊為砼基礎重約1.29 t，且工況最不利狀態分析如圖5所示。

分析此時吊機臂長37 m，作業半徑32 m，吊重1.29 t。而此時查表知吊機起重能力為1.54 t，安全系數為0.9，則吊機安全起重能力為1.54×0.9=1.386 t＞1.29 t，因此利用50 t履帶吊對鋼構件及砼基礎進行吊裝的方案是可行的。

2.3.3" 鋼絲繩的選用

鋼構件的最重約為1.29 t，因此采用雙束？準12 mm鋼絲繩（6×7纖維芯），鋼絲繩級1 570，根據《路橋施工計算手冊》計算，其破斷拉力為75.1 kN，2根？準12 mm鋼絲繩受力，單根鋼絲繩受力計算如下

F=nkG/2？琢sin（60°）=56.08 kNlt;75.1 kN，

式中：F為鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和，kN；G為最大重量1.29 t；？琢為不均勻受力系數，取0.82；k為鋼絲繩使用安全系數，本計算取4.5；n為動荷載系數，取1.4。

由上式計算結果可見，其鋼絲繩的選型滿足要求。根據吊裝構件的重量，現擬選用雙束？準12 mm（6×7）鋼絲繩，采用兩點吊法。

3" 鋼架橋結構安裝

3.1" 基礎安裝

由于本工程工期緊，為滿足施工進度，提前將基礎進行預制，待基礎施工時將預制塊搬運至設計位置。按設計軸線間距進行定位。

3.2" 鋼柱安裝

根據本工程的平面和立面形狀、結構形式、現場施工條件等因素，鋼結構按照縱向分段、豎向分層進行施工安裝。

在第一層鋼結構安裝完成后，對各連接部位及桿件安裝質量進行驗收，驗收合格后方可進入下一層施工。在已安裝好的層段頂部搭設操作支撐架，進行該層安裝施工。除立柱安裝略有區別外，其他安裝程序及操作均與第一層相同，該層立柱底部采用對接焊縫，臨時固定需通過加設剛性斜撐進行固定。鋼柱的垂直度通過水平尺進行檢查，垂直偏差滿足規范要求。

除第一層立柱長度不同需要單根安裝外，其余層可根據吊裝能力采取地面拼裝單元后進行吊裝，該安裝方法可以確保在地面鋼結構焊接直接及減少安全隱患。在地面將4根立柱根據設計間距進行四邊形固定，然后安裝頂層橫梁和斜撐。

3.3" 壓型鋼板安裝

在鋼立柱頂部通過壓型剛板過渡，作為雪道基礎整體平面，板梁連接如圖6所示。

4" 結論

1）經多方案比選，采用JM-5T卷揚機配合50 t履帶吊進行現場單結構吊裝的運輸方案，提高機械利用率及傳統施工強項盈利利潤率。

2）對鋼柱、鋼梁、鋼斜撐以及壓型鋼板進行分段、分層、定位安裝，最大限度地保證了施工質量，解決施工難度大、機械物料運輸困難等難題。

3）總結了適用于地形復雜、坡度大、構件安裝精度要求高的鋼結構的運輸及安裝工藝，為現代滑雪場工程建設提供參考和借鑒。

參考文獻：

[1] 宋敏.鋼結構連廊SPMT運輸及整體吊裝技術[C]//中國土木工程學會總工程師工作委員會2021年度學術年會暨首屆總工論壇會議，2021：461-465.

[2] 陳思，葛銀萍，呂航光.大跨度鋼結構吊裝及安裝關鍵技術[J].施工技術（中英文），2022，51（8）：26-30.

[3] 吳侃，吳甬春，裘泳，等.大型復雜鋼梁及傾斜鋼柱吊裝施工技術[C]//第28屆華東六省一市土木建筑工程建造技術交流會，2022：190-194.

[4] 楊振龍，許慧，馮昊楠，等.大型鐵路站房復雜環境下鋼結構吊裝施工技術[J].施工技術（中英文），2022，51（22）：40-44.

[5] 李瀟瀟，馬曉術.大型滑雪場鋼結構工程施工技術[J].山西建筑，2018，44（29）：105-107.

[6] 冷冬梅，李瑩瑩，張艷娟，等.哈爾濱萬達滑雪場鋼結構關鍵節點設計[J].建筑結構，2019，49（16）：42-47.

[7] 張旭，黃詩閔，許有俊，等.襯砌背后空洞對連拱隧道結構受力和破壞的影響研究[J].隧道建設（中英文），2022，42（1）：90-102.

作者簡介：安慧（1990-），男，工程師。研究方向為隧道與地下工程。