大跨度球形網(wǎng)架整體提升控制要點

吳學(xué)敏，王永軍

（1.中國飛機強度研究所， 陜西 西安 710000；2.西安普邁項目管理有限公司， 陜西 西安 710068）

大跨度鋼網(wǎng)架整體提升工藝是近年來逐步發(fā)展完善起來的一種新型起重提升技術(shù)，具有速度快、節(jié)約周轉(zhuǎn)材料、安全可靠等諸多優(yōu)點。雖然，提升用的各種設(shè)備及操作工藝已經(jīng)非常成熟，但因各個工程千差萬別，仍然存在較多的可變因素。作為施工現(xiàn)場的重大危險源之一，作為影響工期和質(zhì)量的至關(guān)重要的因素，如何確保提升過程的萬無一失，是檢驗圍繞提升所做的各項工作、各種設(shè)備和各項方案的唯一標(biāo)準(zhǔn)，也是各參建方孜孜以求的目標(biāo)。

筆者分別為某大型鋼結(jié)構(gòu)廠房的建設(shè)單位和監(jiān)理單位項目負(fù)責(zé)人，參與了該工程建設(shè)的全過程。在此，從管理角度，結(jié)合該廠房大跨度球形網(wǎng)架整體提升情況，總結(jié)提升前、提升中、提升后的控制要點。

1 網(wǎng)架設(shè)計概況

本工程為鋼結(jié)構(gòu)廠房，網(wǎng)架跨度 122 m×90 m，采用雙層正放四角錐鋼網(wǎng)架，基本網(wǎng)格尺寸 6.0 m×6.0 m。支撐網(wǎng)架的鋼柱共 31 根，西、南、北三邊支撐，東側(cè)開敞。屋架下弦標(biāo)高 28 m，東側(cè)開敞邊設(shè)大門反梁，此處下弦標(biāo)高 21.0 m。屋蓋網(wǎng)架最大安裝高度 34.2 m。網(wǎng)架節(jié)點為焊接空心球節(jié)點，全部支座采用球絞支座。鋼管、空心球、肋板、節(jié)點板等材料的材質(zhì)均為 Q345B。網(wǎng)架、置換桿件、檁條、安裝管線等的重量共計 930 t。

2 方案選擇與論證

由于網(wǎng)架東側(cè)大門處柱頂標(biāo)高為 +20.3 m，其余柱頂標(biāo)高為 +27.3 m，高差達(dá) 7.0 m。若采用一次提升，網(wǎng)架部分的拼裝胎架高度將超過 7.0 m，這無疑大大增加了拼裝難度及拼裝的安全風(fēng)險，所使用的周轉(zhuǎn)材料也將增加不少。經(jīng)綜合分析對比，本工程網(wǎng)架整體提升采用兩次累積提升的方法。首先，將網(wǎng)架部分和大門網(wǎng)架的上半部分在地面拼裝為整體，利用“超大型構(gòu)件液壓同步提升系統(tǒng)”，將已拼裝完成的單元整體提升 8 m 后暫停提升，再安裝大門網(wǎng)架下半部結(jié)構(gòu)；待所有結(jié)構(gòu)全部完成后，進行大門網(wǎng)架處吊點的置換。置換完成后，再將整個屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體提升至設(shè)計標(biāo)高。

網(wǎng)架提升時利用原結(jié)構(gòu)組合鋼柱柱頂設(shè)置提升平臺，即上吊點。其中，第一次提升時東大門中間位置設(shè)置一組臨時提升吊點，提升平臺使用格構(gòu)式臨時支架設(shè)置，第一次提升結(jié)束后拆除。在網(wǎng)架下弦標(biāo)高位置設(shè)置臨時球節(jié)點，即下吊點，用于安裝專用底錨及其他臨時加固桿件。上下吊點之間通過專用鋼絞線連接。

網(wǎng)架提升到位后，首先將未設(shè)置提升吊點的支座處的后裝桿件、東大門桁架處的支座以及與之相連的桿件全部安裝到位后，液壓同步提升系統(tǒng)各提升吊點按照反力從大到小依次卸載。每卸壓一個點后立即安裝該吊點處支座以及與之相連的桿件等。安裝完成后，再進行下一組吊點的卸壓工作，直至全部吊點拆除，完成整個網(wǎng)架的安裝工作。

根據(jù)本工程網(wǎng)架支座布置情況，經(jīng)建立模型計算，網(wǎng)架第一次提升時共設(shè)置 14 組提升平臺。其中，大門桁架處設(shè)置3 組提升平臺，其他處共設(shè)置 11 組提升平臺。

網(wǎng)架第二次提升時，因第一次提升時設(shè)置在東大門桁架中部的提升吊點取消，共留下 13 組提升平臺。

按照國家現(xiàn)行規(guī)定，本工程網(wǎng)架整體提升工程屬于超過一定規(guī)模的危險性較大分部工程，其施工單位方案必須經(jīng)過專家論證。為此，甲方、監(jiān)理、施工等單位在仔細(xì)研究審核提升方案的基礎(chǔ)上，特別邀請了陜西省比較著名的 5 位鋼結(jié)構(gòu)專家，對方案進行了系統(tǒng)、全面、深入的研究與論證，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，提出了十分中肯的意見和建議。之后，施工單位嚴(yán)格按照專家意見修改完善；監(jiān)理、甲方按照程序進行了審批。

網(wǎng)架整體提升前，相關(guān)單位共 4 次召開專題會議，研究確定了必須在提升前完成的 8 大項 32 小項工作，包括組織機構(gòu)建立健全、專項試驗與檢測、沉降及位移觀測、綜合驗收、輔助措施、提升演練等。

3 專項檢測

3.1 原材料試驗與檢測

無縫鋼管、制作節(jié)點球的鋼板以及組成網(wǎng)架的其他鋼材、焊條等，必須有出廠合格證并經(jīng)復(fù)試合格。

3.2 焊縫無損檢測

本工程網(wǎng)架所用焊縫，施工單位全部進行無損探傷，對不合格之處作返工處理。在此基礎(chǔ)上，甲方另行委托了專業(yè)檢測單位對所有吊點球的焊縫進行全檢；對其他焊縫抽查30%，但每個球至少檢測 1 條焊縫。檢測結(jié)果，所有焊縫均滿足規(guī)范要求。

3.3 鋼絞線的復(fù)試

目前，國家尚無網(wǎng)架整體提升專業(yè)規(guī)范。我們依據(jù)上海建工集團、同濟大學(xué)合編的《重型結(jié)構(gòu)整體提升技術(shù)規(guī)程》，責(zé)成施工單位對鋼絞線取樣送檢。復(fù)試結(jié)果：抗拉強度與出廠證明文件基本一致；按照鋼絞線復(fù)試結(jié)果核算的各吊點安全系數(shù)均在 3.1 之上。

3.4 柱腳混凝土強度試驗

鋼柱底部杯口內(nèi)灌注的是 C40 細(xì)石混凝土，提升前必須經(jīng)復(fù)試，確保柱腳混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度的 100%。故留置混凝土試塊時，應(yīng)多留幾組，以備檢測之用。

3.5 安全網(wǎng)試驗

第一次提升至 8 m 后，在架體下部滿布的安全兜網(wǎng)必須經(jīng)沖擊試驗合格。本工程實測結(jié)果，安全兜網(wǎng)可以承受 100 kg以上的沖擊力。

4 提升前的聯(lián)合驗收

4.1 質(zhì)量驗收

網(wǎng)架在地面拼裝完成并經(jīng)施工單位自檢合格后，監(jiān)理組織各參建單位的現(xiàn)場各專業(yè)負(fù)責(zé)人，對現(xiàn)場的鋼柱、柱間支撐、柱間拉梁、網(wǎng)架球、網(wǎng)架桿件、屋面檁條、焊縫外觀、油漆漆膜厚度及觀感、安裝管線等項目進行一次綜合驗收。鋼柱垂直度、軸線偏移等要有實測數(shù)據(jù)。

4.2 安全措施驗收

鋼絞線外觀不得有硬彎、散股、肉眼可見的麻點銹蝕和電弧灼傷等缺陷；上下爬梯要輕便，易于固定；柱頂跑道腳手板要滿鋪且固定牢靠；接火斗要方便移動；作業(yè)人員要配備雙安全繩；柱頂生命線要牢固且貫通；影響提升的內(nèi)置桿件要提前拆除。

4.3 輔助措施驗收

抵消柱頂反力位移的反向攬風(fēng)地錨要牢靠，柱頂綁扎點及方式要合理；防水平位移的倒鏈要安裝到位。

5 提升演練

網(wǎng)架整體提升指揮及操作人員組織機構(gòu)應(yīng)在提升前建立健全。各方應(yīng)模擬提升過程并集中組織一次提升演練，要求對講通訊順暢、各吊點由專人值守、架下及四周無關(guān)人員全部撤離。

模擬提升時，要對可能出現(xiàn)的問題研究確定應(yīng)對措施。例如：柱網(wǎng)內(nèi)側(cè)桿件是否與網(wǎng)架體系距離過近；千斤頂上部鋼絞線疏導(dǎo)是否順暢；網(wǎng)架體系脫離胎架后的應(yīng)力變形是否會造成上部臨時點焊桿件的脫焊和掉落；柱頂位移超出預(yù)警值等。

6 預(yù)提升

預(yù)提升之前人員全部撤離，檢查屋蓋網(wǎng)架的提升單元及提升臨時措施與設(shè)計及方案是否相符。確認(rèn)無其他問題后，液壓同步提升系統(tǒng)采取分級加載的方法進行預(yù)加載，以設(shè)計升力的 20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100% 的順序依次加載，直至網(wǎng)架提升單元脫離拼裝胎架并提升至最低點騰空 20 cm 處。其作用是調(diào)試液壓同步提升系統(tǒng)并對鋼絞線進行張拉，使得鋼絞線均勻受力。預(yù)提升后，應(yīng)隨即觀測提升吊點柱頂?shù)奈灰魄闆r，超出設(shè)計值的要報原方案編制人確定糾偏措施。本工程預(yù)提后，對 14 個吊點柱頂或支撐架頂部的位移情況觀測結(jié)果：6 號吊點柱頂內(nèi)移 2 cm，臨時吊點支撐架頂部偏側(cè)向位移 2.5 cm；均在設(shè)計位移值之內(nèi)。其他基本無位移。

7 第一次提升

預(yù)提升靜止 12 h 后，再次檢查網(wǎng)架的提升單元自身結(jié)構(gòu)及提升臨時措施是否有異常情況。在確認(rèn)一切正常的情況下繼續(xù)提升。提升速率不得大于 0.5 m/6 min；同時要確保架下及四周無閑雜人員、各提升點值守人員到位。

網(wǎng)架整體提升至約 8 m 后停止提升，拆除東大門桁架處中間部位臨時提升吊點及支座，安裝此處大門桁架下半部分。同時將東大門桁架處南北兩側(cè)的吊點即 1 號與 13 號吊點，由網(wǎng)架整體下弦平面也即大門桁架的中部置換至大門桁架的下部。為臨時支撐置換過程中的網(wǎng)架荷載，應(yīng)在實際計算的基礎(chǔ)上在大門桁架下弦設(shè)置臨時支撐點。本工程共設(shè)置了 13 個臨時支撐點，在置換前、置換中和置換后，經(jīng)全程沉降及位移觀測，均無明顯變化。

對于其他同類型網(wǎng)架整體提升，凡是設(shè)計有下翻構(gòu)件的，這種二次提升技術(shù)均是十分必要的。這種方法不僅可以將大量拼裝工作安排在地面進行，一次提升后快速補充下翻桿件，降低安全風(fēng)險，而且縮短了網(wǎng)架空中停留時間，最大限度地滿足了方案及規(guī)范的要求。

8 第二次提升

上述工作完成后，一次提升后加裝的桿件焊縫必須進行無損探傷檢測；全部合格后按照設(shè)計要求涂刷防銹漆和面漆，并再次申報監(jiān)理檢查。此時，尚應(yīng)對吊點鋼柱的垂直度及柱頂位移進行觀測，無超規(guī)定變化后，按照第一次提升流程繼續(xù)提升至設(shè)計標(biāo)高 300 mm 左右時，停止提升。同時，利用液壓同步提升計算機控制系統(tǒng)的“微調(diào)、點動”功能，使各提升吊點均達(dá)到設(shè)計位置，滿足安裝要求。

此時所指的設(shè)計位置，應(yīng)綜合考慮網(wǎng)架的撓度變形，確保支座節(jié)點球無明顯縫隙地坐落在柱頂絞支座上。

9 就位與固定

9.1 補桿、卸載與就位

按照上述要求提升至設(shè)計標(biāo)高后，首先將未設(shè)置提升吊點的支座處的后裝桿件、大門桁架處的支座及與之相連的桿件全部安裝到位后，液壓同步提升系統(tǒng)各提升吊點按照反力從大到小依次卸載。每卸壓一個點后，立即安裝該吊點處支座及與之相連的桿件等；安裝完成后再進行下一組吊點的卸壓工作，直至全部吊點拆除，完成屋面網(wǎng)架的安裝工作。

需要注意的是，這些后裝桿件也必須進行全部焊縫的探傷檢測；只有檢測全部合格，才允許轉(zhuǎn)入下一組吊點工作。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，若提升支架與后裝桿件之間無位置沖突，有條件提前安裝后補節(jié)點球及桿件時，應(yīng)先安裝這些節(jié)點球及桿件，以提高保險系數(shù)。

在卸載過程中，尚應(yīng)注意觀測攬風(fēng)繩的變化，確保鋼柱不產(chǎn)生反向變形。在吊點卸載完成后，及時解除攬風(fēng)繩。

9.2 校正與固定

網(wǎng)架就位后，必須逐個觀測鋼柱雙向垂直度，利用千斤頂精細(xì)調(diào)整；待雙向垂直度偏差歸零后，隨即將絞支座圍焊在柱頂鋼板上。

10 結(jié) 語

隨著網(wǎng)架整體提升技術(shù)的普遍使用，各項工藝正逐步趨于完善。但在現(xiàn)場組織方面必須一絲不茍、環(huán)環(huán)相扣、有機銜接，做到方案合理、執(zhí)行全面、控制有效。只有這樣，才能夠確保網(wǎng)架提升的順利實施，確保建設(shè)目標(biāo)的最終實現(xiàn)。本工程正是嚴(yán)格遵循了這樣的原則，使整個提升過程非常順利。最主要的控制指標(biāo)柱頂 90° 軸向偏移，計算最大值 7.3 cm，實測最大值 2.5 cm，效果較好。