多點(diǎn)支撐網(wǎng)架胎架滑移法施工技術(shù)

張永軍　張孝斌　王貴生（甘肅第一安裝工程有限公司，甘肅　蘭州　730060）

多點(diǎn)支撐網(wǎng)架胎架滑移法施工技術(shù)

張永軍張孝斌王貴生
（甘肅第一安裝工程有限公司，甘肅蘭州730060）

多點(diǎn)支撐網(wǎng)架在各種廠房屋面設(shè)計(jì)中越來(lái)越多的被使用，常用的施工方法有整體提升法、滿堂腳手架高空散裝法和網(wǎng)架胎架滑移法等，本文就多點(diǎn)支撐網(wǎng)架胎架滑移法施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討，為多點(diǎn)支撐網(wǎng)架施工提供技術(shù)參考。

多點(diǎn)支撐網(wǎng)架；胎架滑移法；關(guān)鍵技術(shù)

一、工程概況

我公司于2012年3月-2014年3月承建了蘭州中川機(jī)場(chǎng)二期擴(kuò)建工程。新建航站樓面積約6萬(wàn)m2，位于老航站樓南側(cè)，主樓與候機(jī)指廓呈T型結(jié)構(gòu)垂直布局。航站樓的下部為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，上部為屋面主桁架加空間網(wǎng)格體系。航站樓屋面由主樓大廳扇形雙曲屋面和連廊單向曲屋面組成。主樓大廳分ABCD四區(qū)，屋蓋由52根鋼管混凝土柱、26根鋼管柱支撐。建筑總長(zhǎng)529m，寬166m。其中主樓長(zhǎng)240m，進(jìn)深86m，短指廊建筑寬64m，長(zhǎng)80m。西端入口處最大懸挑24m，由四片曲面網(wǎng)架構(gòu)成，網(wǎng)架之間由三片空腹桁架連接過渡。網(wǎng)架采用正放四角錐，螺栓球和焊接球混合節(jié)點(diǎn)，屋面與柱頂采用鉸接連接，大廳屋蓋支座采用抗震球鉸支座。航站樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，建筑安全等級(jí)一級(jí)。擴(kuò)建后將達(dá)到起降波音747航班的能力，是國(guó)家、西北和甘肅省民航“十一五”規(guī)劃重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一。整個(gè)航站樓外形酷似一只展翅欲飛的雄鷹，寓意騰飛。

二、施工方案選擇

本工程土建主體結(jié)構(gòu)2層，局部3層，屋蓋結(jié)構(gòu)為單曲或雙曲螺栓球和焊接球混合節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，制約著鋼結(jié)構(gòu)施工方案的選擇。經(jīng)多方案經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上比較，鋼結(jié)構(gòu)屋蓋采用胎架滑移和分塊提升相結(jié)合的方案，其中指廊和主樓采用胎架滑移施工方案。下面以指廊網(wǎng)架施工為例介紹各施工方案的比較及選擇。

1 施工方案制定原則和依據(jù)

針對(duì)本工程指廊網(wǎng)架長(zhǎng)88m、51m，寬30m；航站樓A區(qū)最大懸挑達(dá)24m，結(jié)構(gòu)最大安裝高度41.60m，ABC三區(qū)結(jié)構(gòu)高度最大達(dá)25m；鋼結(jié)構(gòu)的安裝難度很大。在制定鋼結(jié)構(gòu)安裝方案時(shí)必須遵循“方案可行，技術(shù)先進(jìn)，措施到位，安全經(jīng)濟(jì)”的原則，保證結(jié)構(gòu)在安全、可靠的基礎(chǔ)上順利施工完成。

圖1　滑移胎架三維立體圖

圖2　位移云圖（Dxyz，單位：mm）

圖3　應(yīng)力云圖（單位：N/mm2）

2 指廊各施工方案分析及選擇

根據(jù)上述施工條件，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工方案選擇的一般原則和依據(jù)，指廊施工共有三種方案可供選擇，分別為：

①滿堂架施工。搭設(shè)滿堂支撐架需大量腳手架鋼管，同時(shí)還需大量人力進(jìn)行鋼管架搭設(shè)與拆除，結(jié)構(gòu)安裝、固定、焊接等均在支撐架上進(jìn)行，并在支撐架上進(jìn)行高空原位拼裝，塔吊和4臺(tái)汽車吊必須同時(shí)展開?？纱竺娣e同時(shí)開展施工，焊接量小，可以滿足工期要求。滿堂架施工需占用大量樓面，導(dǎo)致土建樓面施工不能進(jìn)行，對(duì)土建工期影響較大。資源投入過大，不適用。

②整體提升施工。在二層地面原位拼裝，柱頂設(shè)置提升架，配置提升油缸，同步提升到位。塔吊和4臺(tái)汽車吊、40組提升設(shè)備必須同時(shí)展開；結(jié)構(gòu)安裝、固定、焊接等多在二層地面上進(jìn)行，二層地面拼裝后提升，拼裝腳手架少，可滿足施工要求。但是提升點(diǎn)數(shù)量多，提升支架和加固桿件較多；提升高度約10m，經(jīng)濟(jì)性不好。需占用大量樓面，導(dǎo)致土建樓面施工不能進(jìn)行，對(duì)土建工期影響較大。資源投入過大，不適用。

③胎架滑移法施工。搭設(shè)滑移胎架，根據(jù)滑移距離進(jìn)行分段原位拼裝施工。塔吊和4臺(tái)汽車吊頂推設(shè)置同時(shí)展開，7.8m以上樓面平整，為滑移施工提供良好條件，結(jié)構(gòu)平臺(tái)上原位拼裝，快速高效，能滿足進(jìn)度要求。腳手架使用量較小，不需要大量拆除與拼裝，胎架滑移設(shè)備簡(jiǎn)單，安裝費(fèi)用低。可滿足質(zhì)量要求，樓面只需占用兩個(gè)節(jié)間，對(duì)土建施工影響相對(duì)較小。滿足各項(xiàng)要求，適用。

根據(jù)以上綜合分析，這三種方案均技術(shù)成熟，工藝可行；通過對(duì)工期、經(jīng)濟(jì)性的分析，在保證安全可控的情況下，選擇胎架滑移施工作為該工程施工方案。

三、關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)

1 技術(shù)原理

胎架滑移施工是在屋面網(wǎng)架下部搭設(shè)胎架滑移平臺(tái)，在胎架上將屋面網(wǎng)架高空原位拼裝就位，等第一個(gè)滑移單元整體組裝就位后，拆除上部的活動(dòng)支撐架，滑移胎架采用計(jì)算機(jī)控制的液壓同步推進(jìn)設(shè)備沿軌道向下一拼裝單元滑移；進(jìn)行下一個(gè)滑移單元的組裝，如此循環(huán)，經(jīng)過幾次滑移之后，胎架滑移到端部，整個(gè)結(jié)構(gòu)完成滑移施工過程。

2 胎架設(shè)計(jì)

滑移胎架下部為固定式平臺(tái)，上部為活動(dòng)式支架，上部可根據(jù)螺栓球（焊接球）的坐標(biāo)位置進(jìn)行調(diào)節(jié)?？紤]到網(wǎng)架結(jié)構(gòu)跨度較大，在滑移支撐架間部分節(jié)點(diǎn)下設(shè)置臨時(shí)支撐點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)后一單元與前一單元節(jié)點(diǎn)的對(duì)接，如圖1所示。

滑移胎架滑移驗(yàn)算如圖2和圖3所示，由位移云圖和應(yīng)力云圖可看出，結(jié)構(gòu)最大位移16mm，最大應(yīng)力為157N/mm2，原有結(jié)構(gòu)在滑移過程中處于彈性變形階段，應(yīng)力遠(yuǎn)小于215N/mm2，因此滑移胎架滿足規(guī)范和應(yīng)力要求，結(jié)構(gòu)安全。

3 滑道設(shè)計(jì)

滑道是本工程施工過程中受力最大，也是最為繁雜的臨時(shí)措施。在滑移過程中需要承受滑移胎架自身重量產(chǎn)生的軸向壓力。同時(shí)考慮滑移過程中縱向限位和滑移控制的需要，本方案選用厚壁槽鋼。滑移軌道選用50噸液壓爬行器配套的QU50型標(biāo)準(zhǔn)鋼軌。軌道高度150mm，頂面寬度100mm，底面寬度150mm?；栖壍劳ㄟ^鋼壓板固定在路基箱上，間距根據(jù)路基箱、型鋼梁中心位置定位；滑移軌道鋼壓板間距800mm對(duì)稱布置一組，與滑移軌道、路基箱焊接固定。單根軌道表面水平度應(yīng)＜L/1000；軌道接頭處加設(shè)一個(gè)固定壓板；軌道分段接頭處高度差＜1mm；采用二次灌漿或鋼板將軌道型鋼梁找平墊實(shí)；滑移前在軌道面涂抹潤(rùn)滑油如圖4所示。

①滑道安裝：由于滑道最大長(zhǎng)度約為135m，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)滑移軌道需分段拼接，在鋼板焊接后，為確?；栖壍郎媳砻嫠蕉?、降低滑動(dòng)摩擦系數(shù)，應(yīng)對(duì)其上表面平面度進(jìn)行變形矯正；垂直方向彎曲矢高應(yīng)控制在0～+5mm，不應(yīng)為負(fù)值。鋼板對(duì)接，焊接后進(jìn)行外觀檢查。焊縫處應(yīng)用砂輪打磨平整。一個(gè)柱距內(nèi)高程差＜4mm；滑道接頭高度差＜1mm；同跨軌道水平投影軌距偏差＜5mm。

②滑移擋塊。在頂推塊下邊設(shè)置滑移限位板，并設(shè)計(jì)垂直擋板，起到水平限位及導(dǎo)向作用。滑移擋塊設(shè)計(jì)如圖5所示。

③頂推力的傳遞。在滑移過程中，整個(gè)滑移胎架全部采用腳手架鋼管結(jié)構(gòu)，在滑移時(shí)，各個(gè)胎架相互獨(dú)立，頂推力傳遞路經(jīng)為：爬行器伸縮缸→滑移支座→腳手架胎架。

四、胎架滑移施工

1 滑移施工流程

本工程中鋼屋蓋安裝滑移作業(yè)施工流程主要分為五個(gè)步驟：①滑移軌道支撐架及滑移軌道梁的設(shè)置；②活動(dòng)胎架安裝，上部網(wǎng)架單元安裝；③液壓同步滑移系統(tǒng)設(shè)備安裝調(diào)試；④結(jié)構(gòu)就位，胎架滑移；⑤結(jié)構(gòu)卸載滑移設(shè)施（軌道、液壓爬行器等）拆除。

2 滑移施工前準(zhǔn)備工作

①根據(jù)鋼屋蓋分單元滑移的特點(diǎn)，安裝液壓同步滑移系統(tǒng)設(shè)備；②結(jié)合結(jié)構(gòu)單元支座處的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行爬行器耳板設(shè)計(jì)；③支撐胎架梁柱及軌道設(shè)計(jì)；④液壓系統(tǒng)調(diào)試檢修，包括耐壓試驗(yàn)、泄漏檢測(cè)、可靠性試驗(yàn)；⑤液壓滑移設(shè)備安裝調(diào)試，包括液壓爬行器油缸的耐壓和泄漏試驗(yàn)、液壓鎖可靠性試驗(yàn)及安全錨及地錨的全面檢查，各種錨座的強(qiáng)度試驗(yàn)。⑥電氣控制系統(tǒng)調(diào)試檢修，計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)及各種傳感器的調(diào)試檢修。

3 滑移設(shè)備的選擇及關(guān)鍵技術(shù)

①滑移設(shè)備的選擇?；七^程中，上部結(jié)構(gòu)的重量?jī)H為滑移支撐架重量。最大滑移重量自重20t，根據(jù)以往滑移工程施工經(jīng)驗(yàn)，滑板與滑道之間滑動(dòng)摩擦系數(shù)約0.13～0.15，整體滑移時(shí)所需要的最大牽引力為20×9.8×0.15=29.4kN。因此我們選用4臺(tái)0.75t液壓爬行器作為滑移設(shè)備。該設(shè)備設(shè)計(jì)額定水平推進(jìn)力為7.5kN，同時(shí)具有逆向運(yùn)動(dòng)自鎖性，確保了滑移過程的安全，并使胎架可以在滑移過程中任意位置長(zhǎng)期可靠鎖定。

②滑移設(shè)備布置原則：在滿足鋼屋蓋滑移單元滑移驅(qū)動(dòng)力要求的同時(shí)，使每臺(tái)液壓爬行器均勻受載；保證每臺(tái)泵組驅(qū)動(dòng)的液壓牽引器數(shù)量相等，提高液壓系統(tǒng)利用率；在滑移設(shè)備布置時(shí)，充分考慮系統(tǒng)安全性和可靠性，以降低工程風(fēng)險(xiǎn)。

③滑移系統(tǒng)特點(diǎn)：通過滑移設(shè)備擴(kuò)展組合，滑移重量、跨度、面積不受限制，設(shè)置合理的頂推位置，滑移距離不受限制；液壓滑移設(shè)備體積小、自重輕、承載能力大，特別適宜在狹小空間或室內(nèi)進(jìn)行大噸位構(gòu)件滑移安裝。

圖4　滑移軌道結(jié)構(gòu)示意圖

圖5　滑移擋塊示意圖

圖6　滑移施工平面布置圖

4 試滑移

（1）系統(tǒng)檢查?；埔簤涸O(shè)備系統(tǒng)安裝完成后，檢查如下事項(xiàng)：①液壓系統(tǒng)上所有閥或硬管的接頭是否有松動(dòng)；②溢流閥的調(diào)壓彈簧是否處于完全放松狀態(tài)；③泵組啟動(dòng)柜與液壓爬行器之間電纜線連接是否正確；④泵組與液壓爬行器主油缸之間油管連接是否正確；⑤系統(tǒng)送電后，檢查液壓泵主軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向是否正確；⑥在泵組不啟動(dòng)的情況下，手動(dòng)操作控制柜中相應(yīng)按鈕，電磁閥和截止閥動(dòng)作是否正常，截止閥編號(hào)和爬行器編號(hào)是否對(duì)應(yīng)；⑦按動(dòng)各臺(tái)液壓爬行器行程傳感器的L+、L-、2L+、2L-，使控制柜中相應(yīng)信號(hào)燈發(fā)信號(hào)；⑧啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，調(diào)節(jié)一定壓力（0.5MPa左右），伸縮爬行器油缸：檢查A腔、B腔油管連接是否正確；檢查截止閥能否截止對(duì)應(yīng)油缸；檢查比例閥在電流變化時(shí)能否加快或減慢對(duì)應(yīng)油缸伸縮速度；⑨預(yù)加載：調(diào)節(jié)一定壓力（2MPa～3MPa），使楔形夾塊處于基本相同的鎖緊狀態(tài)，各項(xiàng)工序全部安裝到位并檢查合格，開始推進(jìn)胎架滑移。

（2）試滑移：初始滑移單元為第一個(gè)結(jié)構(gòu)單元，加載步驟按照液壓爬行器最初加壓為所需壓力的20%、40%、60%、80%，逐步加壓，隨時(shí)監(jiān)測(cè)胎架結(jié)構(gòu)和液壓爬行系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，在確保一切都穩(wěn)定、安全的情況下，可加到100%。在胎架剛開始有位移后暫停加壓，再次檢查各設(shè)備運(yùn)行是否正常，監(jiān)測(cè)爬行器夾緊裝置、滑移軌道及滑移單元受力等的變化情況。在確保完全正常情況下方可正式開始滑移。

5 正式滑移

第一個(gè)滑移單元整體組裝就位后，拆除上部活動(dòng)支撐架，滑移胎架采用計(jì)算機(jī)控制的液壓同步推進(jìn)設(shè)備沿軌道向下一拼裝單元滑移；進(jìn)行下一個(gè)滑移單元組裝，如此循環(huán)，經(jīng)過幾次滑移后，胎架滑移到端部，整個(gè)結(jié)構(gòu)完成滑移施工過程?；破矫媸疽馊鐖D6所示。

（1）滑移要點(diǎn)：①根據(jù)各自的滑移方向及滑移支撐胎架的設(shè)置，下部分別設(shè)置三條或四條滑移軌道，設(shè)置液壓爬行器頂推滑移，支撐架整體滑移。②滑移支撐系統(tǒng)分兩部分，即底部固定支撐系統(tǒng)（腳手架形式）和頂部可調(diào)節(jié)活動(dòng)支架，在滑移時(shí)，活動(dòng)部分旋轉(zhuǎn)下降高度與上部結(jié)構(gòu)脫節(jié)，順利實(shí)現(xiàn)滑移。③滑移支撐架每次只滑移一個(gè)柱距，滑移結(jié)束后立即開始下一滑移單元的拼裝。④由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在未全部成型前為不穩(wěn)定體系，結(jié)構(gòu)安裝過程需設(shè)置臨時(shí)支撐，臨時(shí)支撐點(diǎn)在滑移支撐單元之間。

（2）液壓滑移安全注意事項(xiàng)：①為確保整個(gè)滑移設(shè)施安全，根據(jù)設(shè)計(jì)滑移荷載預(yù)先設(shè)定好液壓系統(tǒng)壓力值，以此控制爬行器最大輸出推力；②在滑移過程中，測(cè)量人員應(yīng)通過激光測(cè)距儀或鋼卷尺配合測(cè)量各滑移點(diǎn)位移的準(zhǔn)確數(shù)值；③計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過容柵傳感器反饋距離信號(hào)，為控制整個(gè)胎架同步滑移，將兩組爬行器誤差控制在10mm內(nèi)；④爬行器為液壓系統(tǒng)，通過流量控制爬行器啟動(dòng)、停止加速度幾乎為零，對(duì)軌道的沖擊力很小。

（3）胎架滑移過程觀測(cè)：①觀測(cè)同步位移傳感器，監(jiān)測(cè)滑移同步情況；②觀測(cè)支座與軌道卡位工作狀況；③觀測(cè)爬行器夾緊裝置與軌道夾緊工作狀況；④觀測(cè)累積一次時(shí)，推進(jìn)力變換值是否正常；⑤滑移時(shí)，通過預(yù)先在各條軌道兩側(cè)所標(biāo)出的刻度來(lái)隨時(shí)測(cè)量復(fù)核每個(gè)支座滑移的同步性。

6 滑移胎架的安裝及拆除

①滑移胎架的安裝。由于本工程使用支撐架數(shù)量較大的特點(diǎn)，結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套方便實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)支撐架體系。該臨時(shí)支撐以每6m為一標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，由ABC三個(gè)組件構(gòu)成，可在施工中根據(jù)需要隨意組合，任意擴(kuò)展。支撐所有組件均由圓管構(gòu)成。該標(biāo)準(zhǔn)支撐架立柱采用法蘭系統(tǒng)對(duì)接，組件B與組件A、C之間采用螺栓連接（如圖7所示）。在滑道支撐架設(shè)計(jì)中，結(jié)合已有的標(biāo)準(zhǔn)支撐架將滑道支撐架設(shè)計(jì)為寬2m長(zhǎng)4m的格構(gòu)柱。

②滑移胎架的拆除。拆除滑道支撐架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)時(shí)應(yīng)有兩人同時(shí)作業(yè)，以避免單人作業(yè)的閃失事故。拆下的構(gòu)配件應(yīng)吊運(yùn)至地面，不得向下拋擲?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)置防護(hù)欄且必須要專人監(jiān)護(hù)。拆除作業(yè)必須由上而下逐層進(jìn)行，嚴(yán)禁上下同時(shí)作業(yè)。

結(jié)語(yǔ)

多點(diǎn)支撐網(wǎng)架胎架滑移法施工技術(shù)在該工程得到廣泛應(yīng)用。不僅加快施工進(jìn)度，縮短工期，而且取得了可觀的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，同時(shí)為類似工程提供技術(shù)參考。

圖7　標(biāo)準(zhǔn)支撐架示意圖

[1]JGJ7-2010，空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]GB50205-2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3]陳安英.大跨度鋼結(jié)構(gòu)胎架整體滑移法施工技術(shù)[J].鋼結(jié)構(gòu)，2008（09）：75.

[4]陳彩贊.某大跨度網(wǎng)架的組裝[J].工業(yè)建筑，2010（S1）.

TU74

A