大跨度拱形網(wǎng)架外擴(kuò)拔桿組接力轉(zhuǎn)換提升施工技術(shù)研究

楊希富

（中鐵二十二局哈爾濱鐵路建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 黑龍江哈爾濱 150001）

1 前言

隨著空間鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的日趨成熟，該結(jié)構(gòu)已被廣泛用于劇院、體育場(chǎng)館、展廳、高鐵站、雨篷、高架建筑的屋面[1]。目前球型網(wǎng)架的安裝就位方式大致為兩種:一種是在原場(chǎng)地焊接組裝后進(jìn)行液壓整體提升或吊裝[2-3]；另一種是高空散拼或高空滑移就位組裝[4-5]。對(duì)于大跨度球型鋼網(wǎng)架組拼安裝多采用局部（總體）液壓提升或高空滑移就位法[6]。上述方法的實(shí)施均需具備足夠的提升空間，當(dāng)空間不能滿足提升要求時(shí)，需要重新選擇方案，給施工增加了難度。

本文以哈牡客專牡丹江側(cè)式站房工程的鋼網(wǎng)架施工為例，對(duì)外擴(kuò)拔桿組接力轉(zhuǎn)換提升施工技術(shù)進(jìn)行研究。

2 工程概況

牡丹江火車站為牡丹江市重要的交通樞紐中心，其側(cè)式站房屋面為空間鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，站房屋面網(wǎng)架位于結(jié)構(gòu)的A～G軸×7～10線之間，長(zhǎng)度52 m，寬度39 m，采用正放的四角錐形，上弦為多點(diǎn)支承體系，其最大矢高8.18 m，支座球的中心位置標(biāo)高為+21.223 m，網(wǎng)架上下弦間距3.0 m，網(wǎng)架上弦最高點(diǎn)標(biāo)高為32.300 m；網(wǎng)架總重量約為139 t。正面結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1、俯視結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2。A～C軸部分標(biāo)高7.780 m處設(shè)二層門廳。由于門廳位置阻礙，網(wǎng)架無(wú)法進(jìn)行整體拼裝提升。

圖1 正面結(jié)構(gòu)圖(單位:mm)

圖2 俯視結(jié)構(gòu)圖(單位:mm)

3 總體施工方案

網(wǎng)架安裝就位采用獨(dú)腳拔桿外擴(kuò)拼裝及轉(zhuǎn)換提升施工方法。獨(dú)腳拔桿群組向外擴(kuò)展拼裝，即:運(yùn)用獨(dú)腳拔桿組懸掛滑輪組與架體，各起吊支承點(diǎn)進(jìn)行鉸接，由多臺(tái)絞車配合牽引頂升架體[7]，安裝獨(dú)角拔桿柱后就地外擴(kuò)拼裝拱形網(wǎng)架，邊拼裝邊提升，待提升通過(guò)7.780 m（二層門廳）處后，加拼A～C軸部分，最后將網(wǎng)架整體轉(zhuǎn)換為液壓提升就位[8]。

4 關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 獨(dú)腳拔桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

拔桿選用直徑φ478 mm圓鋼管，長(zhǎng)度20 m的拔桿，單根拔桿承載能力400 kN。在圓管頂端部焊接圓形吊環(huán)，吊環(huán)采用直徑25 mm的HPB235鋼筋，寬50 mm、高70 mm，分八個(gè)方向布置，用于拖拉繩的懸掛。在圓管頂部向下250～350 mm處，焊接起重吊板，吊板采用20 mm厚鋼板。拔桿底座選用厚壁圓管，直徑150 mm，長(zhǎng)度1.5 m，共計(jì)6根，平整放置于拼裝平面位置，兩管之間采用CO2氣保焊接，上鋪1 000 mm×800 mm×20 mm鋼板與底座焊接牢固，鋼板與拔桿立柱滿焊并用耳板進(jìn)行固定。

4.2 網(wǎng)架施工區(qū)塊劃分及提升工序

本網(wǎng)架拼裝面積為39 m×52 m，總重量為140.830 t（含馬道），將網(wǎng)架分為5個(gè)拼裝提升階段進(jìn)行網(wǎng)架的拼裝提升。網(wǎng)架提升單元?jiǎng)澐忠?jiàn)圖3，區(qū)塊劃分和提升工序見(jiàn)表1。

圖3 網(wǎng)架提升單元?jiǎng)澐?/p>

表1 區(qū)塊劃分和提升工序

4.3 拔桿布置

（1）拔桿的布設(shè)位置不得阻礙網(wǎng)架的安裝及提升。

（2）各桿件應(yīng)受力均勻。

（3）拔桿基礎(chǔ)及支撐系統(tǒng)必需穩(wěn)固可靠。

4.3.2 拔桿布設(shè)位置

對(duì)提升結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)進(jìn)行受力驗(yàn)算時(shí)，將各頂升點(diǎn)作為約束點(diǎn)，調(diào)整各頂升點(diǎn)周圍的桿件截面尺寸，直至不出現(xiàn)超應(yīng)力桿件；同時(shí)，確保此時(shí)整個(gè)網(wǎng)架處于彈性工作階段，最終確定獨(dú)角拔桿的安裝點(diǎn)位[9]。拔桿布設(shè)位置如圖4所示。

圖4 拔桿安裝點(diǎn)位示意

4.3.3 受力分析

前幾天乘涼時(shí)，柳紅問(wèn)起公公年輕時(shí)候的事，蘇長(zhǎng)河什么也不肯說(shuō)。柳紅對(duì)公公的過(guò)去一直充滿著好奇，因?yàn)樗龑?duì)公公蘇長(zhǎng)河始終懷著某種特殊的情愫。鄉(xiāng)親們都說(shuō)他年輕時(shí)英俊風(fēng)流，有過(guò)好幾個(gè)女人，而且還為一個(gè)女人戳瞎了自己的雙眼；那個(gè)女人和蘇長(zhǎng)河生活了七年，在蘇秋琴五歲、蘇石一歲多的那年秋天，跟一個(gè)男人跑了，跑得無(wú)蹤無(wú)影。蘇長(zhǎng)河沒(méi)有去找她，他知道當(dāng)一個(gè)女人的心不在自己身上時(shí)，就是找回來(lái)了還會(huì)再跑的。

按最不利工況，即提升最大單元時(shí)的荷載考慮，拔桿軸力如圖5所示。

圖5 拔桿軸力(單位:kN)

由圖5可見(jiàn)最大軸向力為251.3 kN，小于該種拔桿最大軸向承載力400 kN，符合要求[10]。

4.4 地錨挖設(shè)

（1）按照?qǐng)D紙預(yù)先選定位置，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，挖設(shè)地錨基坑。地錨基坑長(zhǎng)為2.5 m，寬1.2 m，深2.5 m，在基坑中埋設(shè)φ160×10 mm鋼管1根，基坑底部?jī)蓚?cè)挖洞，于基坑底部將承力鋼管埋設(shè)，地錨用索具為雙股直徑為φ18 mm的鋼絲繩，沿地錨坑中間部位挖斜坡，確保地錨繩的布置方向需與拖拉繩一致。選用石灰土作為地錨基坑的回填土，分層夯實(shí)至滿足承載力要求。

（2）地錨埋設(shè)注意事項(xiàng):

①地錨反力點(diǎn)布置位置，要求土質(zhì)良好堅(jiān)固，不可有積水及潮濕現(xiàn)象。

②地錨不得使用腐爛的木料，并確保鋼絲繩要綁扎牢固可靠。

③重要的地錨應(yīng)經(jīng)過(guò)計(jì)算。

④地錨埋設(shè)后，應(yīng)經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查，方能允許使用。使用時(shí)要有專人負(fù)責(zé)看守，發(fā)生變形，應(yīng)立即采取措施加固。

4.5 拔桿立設(shè)

施工工序:場(chǎng)地準(zhǔn)備→定位拔桿位置→開(kāi)挖基坑→埋設(shè)地錨→校正拔桿→調(diào)試拖拉繩→安裝滑輪組[11]。

通過(guò)測(cè)量定位拔桿位置，且實(shí)測(cè)拔桿處基底承載力符合要求后，安裝拔桿，設(shè)置傾斜及水平拖拉繩對(duì)拔桿進(jìn)行臨時(shí)固定，兩種拖拉繩相互連接成為整體，6根拔桿頂部相互連接拉緊，組成大方格狀的內(nèi)拖拉繩框，每根拖拉繩配置一個(gè)地錨[12]。所有拔桿安裝完畢后，檢查水平及斜拉拖拉繩是否安裝就位并連接穩(wěn)固，撤掉臨時(shí)拖拉繩。在拔桿上安裝滑輪組，設(shè)置臨時(shí)防護(hù)措施。安裝后需確保拔桿垂直度，直接滑輪組安裝在拔桿上并配專人監(jiān)管，以防現(xiàn)場(chǎng)過(guò)往車輛碰掛拖拉繩。

4.6 提升前準(zhǔn)備工作

配備專用配電柜，檢查各線路連接及開(kāi)關(guān)，對(duì)12臺(tái)電動(dòng)絞磨及6根起重拔桿進(jìn)行清晰明確的編號(hào)。試運(yùn)行前檢查電源及配電柜，確?？傞_(kāi)關(guān)控制全部12臺(tái)電動(dòng)絞磨可同步運(yùn)行、停止，也可單獨(dú)控制。

4.7 整體吊裝同步保證措施

網(wǎng)架進(jìn)行整體吊裝時(shí)，須保證網(wǎng)架始終同步水平上升或下降，以防網(wǎng)架架體產(chǎn)生變形或扭曲，引起整個(gè)吊裝設(shè)備系統(tǒng)負(fù)荷的急驟變化，導(dǎo)致質(zhì)量安全問(wèn)題出現(xiàn)。

4.7.1 同步措施

（1）要求起重滑輪組索具的纏繞方式、有效長(zhǎng)度及滑輪數(shù)量保持一致。

（2）起重鋼絲繩的直徑應(yīng)選用同一強(qiáng)度等級(jí)，同一規(guī)格型號(hào)，同一材質(zhì)。

（3）統(tǒng)一起吊絞磨卷筒上鋼絲繩的初始纏繞數(shù)和長(zhǎng)度，并在正式起吊前用拉力表監(jiān)測(cè)，將鋼絲繩的張力控制在同一數(shù)值。

（4）在正式起吊安裝前必須對(duì)操作手進(jìn)行集中指揮統(tǒng)一操作演練、培訓(xùn)，確保能統(tǒng)一操作絞磨。

4.7.2 同步觀測(cè)裝置

使用水準(zhǔn)儀對(duì)提升進(jìn)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在網(wǎng)架底部?jī)啥嗽O(shè)下垂鋼尺作為觀測(cè)點(diǎn)，為保證測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，使用兩個(gè)水準(zhǔn)儀，設(shè)置兩個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)同時(shí)觀測(cè)，測(cè)量時(shí)需保證鋼尺垂直度。觀測(cè)人員監(jiān)測(cè)鋼尺的讀數(shù)并及時(shí)整理互相對(duì)比，隨時(shí)將數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)講機(jī)向總調(diào)度人員匯報(bào)。

4.7.3 同步電腦控制系統(tǒng)

工程吊裝采用電動(dòng)絞磨，電動(dòng)絞磨配備完善的控制系統(tǒng)，控制柜為吊裝的總控制系統(tǒng)，吊裝指揮人員可以根據(jù)控制柜內(nèi)控制系統(tǒng)的讀數(shù)來(lái)控制每個(gè)絞磨的實(shí)際受力大小，從而控制網(wǎng)架提升的同步性。

4.7.4 吊裝微調(diào)措施

吊裝過(guò)程中，利用滑車組進(jìn)行微調(diào)控制，設(shè)置滑車組配合測(cè)控儀器對(duì)需要調(diào)整的部位進(jìn)行微調(diào)控制。通過(guò)調(diào)整吊裝裝置實(shí)現(xiàn)網(wǎng)架吊裝的高度微調(diào)；另可通過(guò)連接網(wǎng)架吊裝點(diǎn)與吊裝滑車組之間的微調(diào)滑車組對(duì)網(wǎng)架吊裝的水平角度進(jìn)行微調(diào)。

4.8 網(wǎng)架提升

將已拼裝完成的C～G軸拱形網(wǎng)架利用獨(dú)腳拔桿提升至標(biāo)高為7.780 m的門廳上方，進(jìn)行二層門廳（A～C軸）部分的拼裝，待拼裝完成后，進(jìn)行拔桿與液壓提升的空中轉(zhuǎn)換，增加液壓提升器的荷載直至拔桿組受力為0時(shí)停止，靜載12 h，進(jìn)行液壓同步提升裝置的檢查，靜載完畢后拆除拔桿組，最后進(jìn)行整體提升及體系轉(zhuǎn)換。

4.9 拔桿的拆除

利用卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行單根拆除，用兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)緊固拔桿上端和下端，待固定端分離后，向下慢慢下落保持兩臺(tái)設(shè)備同步進(jìn)行，拔桿平穩(wěn)橫放在地面即完成單根拔桿的拆除工作，依次拆除其余拔桿，拆除過(guò)程中注意拔桿穩(wěn)定性，不要發(fā)生大幅度晃動(dòng)與網(wǎng)架構(gòu)件發(fā)生碰撞。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）網(wǎng)架外擴(kuò)拔桿組接力轉(zhuǎn)換整體提升施工技術(shù)解決了受限空間下，拱形網(wǎng)架無(wú)法在地面實(shí)施整體拼裝及一次性完成提升的問(wèn)題。

（2）該技術(shù)使網(wǎng)架在穩(wěn)定結(jié)構(gòu)平臺(tái)位置拼裝，提高了焊接質(zhì)量，保證了施工安全；無(wú)需搭設(shè)大規(guī)模的臨時(shí)施工支架，降低了臨時(shí)工程措施費(fèi)，縮短了施工周期。

（3）采用拔桿作為支撐設(shè)備，方便安拆，拔桿細(xì)長(zhǎng)，便于在網(wǎng)架間隔內(nèi)穿插通過(guò)。其屬于周轉(zhuǎn)材料可重復(fù)利用，使用成本低，安拆工作量小，總體經(jīng)濟(jì)性較好。

該技術(shù)在哈牡客專牡丹江側(cè)式站房工程中得到了成功應(yīng)用，施工中不受空間、跨度、重量、面積等諸多因素的影響[13]，規(guī)避了常規(guī)施工的工期長(zhǎng)、危險(xiǎn)系數(shù)大和整體吊裝費(fèi)用高等不利因素，有效地解決了超大拱形網(wǎng)架安裝施工過(guò)程中安全管控、工期緊張、成本控制相互沖突的問(wèn)題，安全可靠、操作方便、經(jīng)濟(jì)合理，可為同類施工提供借鑒。