受限空間內(nèi)大跨度網(wǎng)架整體同步頂升施工技術(shù)

鄭秋霞 孔德輔

廣西建工集團(tuán)第一建筑工程有限責(zé)任公司 廣西 南寧 530001

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過(guò)節(jié)點(diǎn)連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)，具有空間受力小、質(zhì)量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，有著強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力和廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)[1]。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)交會(huì)于節(jié)點(diǎn)上的桿件數(shù)量較多，制作安裝較平面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其對(duì)于大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，安裝過(guò)程中網(wǎng)架變形過(guò)大，造成安裝困難、安裝精度難以保證。為了保證在受限空間內(nèi)大跨度網(wǎng)架施工過(guò)程中的安裝精度和結(jié)構(gòu)安全，對(duì)受限空間內(nèi)大跨度網(wǎng)架整體同步頂升施工技術(shù)進(jìn)行研究是很有必要的。

1 工程概況

廣西田林縣體育中心建設(shè)項(xiàng)目一期工程體育館屋蓋平面造型為圓形，采用球殼焊接球網(wǎng)架，直徑達(dá)90 m，焊接球主網(wǎng)架覆蓋面積6 358.5 m2，總質(zhì)量達(dá)313 t。螺栓球副網(wǎng)架單個(gè)最大長(zhǎng)度為23.7 m，最大寬度為8.5 m，單個(gè)總質(zhì)量為3.2 t，副網(wǎng)架共36個(gè)。體育館建筑內(nèi)部中間有52.6 m（長(zhǎng)）×35.0 m（寬）水平地面，周邊均為階梯形狀結(jié)構(gòu)的觀眾席看臺(tái)，標(biāo)高從水平地面往上2.0 m起至10.4 m，建筑物內(nèi)部標(biāo)高落差大、網(wǎng)架施工場(chǎng)地空間受限、球殼鋼網(wǎng)架跨度大。因此，工程擬采用整體同步頂升技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)架安裝施工。

2 施工中的重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

對(duì)于受限空間內(nèi)大跨度球殼焊接球網(wǎng)架屋蓋整體同步頂升施工，在操作中既要考慮現(xiàn)場(chǎng)球殼網(wǎng)架的拼裝、網(wǎng)架逐級(jí)提升和擴(kuò)展，又要保證網(wǎng)架頂升點(diǎn)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定與安全[2-3]。

球殼網(wǎng)架在中心水平地面拼裝完成起步階段的網(wǎng)架后，分多次頂升和安裝擴(kuò)展區(qū)，網(wǎng)殼逐圈外擴(kuò)拼裝，逐級(jí)提升，最終整體提升到位。頂升點(diǎn)必須確保做到網(wǎng)架桿件上弦受壓、下弦受拉的狀態(tài)，施工過(guò)程中始終與設(shè)計(jì)桿件的受力保持一致，保持整體同步頂升。對(duì)頂升格構(gòu)支架節(jié)點(diǎn)、千斤頂基座等進(jìn)行深化、優(yōu)化，全面考慮同步頂升控制的細(xì)部做法，操作性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

3 施工過(guò)程控制要點(diǎn)

3.1 工藝流程

網(wǎng)架受力分析→確定施工方案→施工準(zhǔn)備→頂升過(guò)程→安裝周邊網(wǎng)架及支座→網(wǎng)架落入支座→網(wǎng)架驗(yàn)收→卸載并拆除全部格構(gòu)支架

3.2 施工要點(diǎn)

3.2.1 網(wǎng)架受力點(diǎn)分析

1）采用PKPM設(shè)計(jì)軟件和SFCAD空間網(wǎng)架設(shè)計(jì)軟件相結(jié)合的方式進(jìn)行嚴(yán)密建模和對(duì)比分析，分別按2個(gè)施工階段對(duì)網(wǎng)架變形、頂升點(diǎn)反作用力等進(jìn)行驗(yàn)算。

2）第1階段驗(yàn)算確定最不利點(diǎn)共12個(gè)，分別位于中間水平地面和看臺(tái)區(qū)域周圈，需在相對(duì)應(yīng)位置合理設(shè)置12個(gè)頂升格構(gòu)支架。

3）第2階段驗(yàn)算確定最不利點(diǎn)共16個(gè)，均位于看臺(tái)區(qū)域周圈，需在相對(duì)應(yīng)位置合理設(shè)置16個(gè)頂升格構(gòu)支架。

4）根據(jù)頂升點(diǎn)的反作用力對(duì)球殼網(wǎng)架的格構(gòu)支架進(jìn)行建模驗(yàn)算，得出現(xiàn)場(chǎng)頂升點(diǎn)的最大支座反力為303.8 kN（約31 t），當(dāng)單個(gè)格構(gòu)支架最大承載力為490 kN時(shí)，即表示安全可靠。因此，選用提升質(zhì)量200 t、行程＞1.0 m的液壓自動(dòng)落鎖千斤頂支撐系統(tǒng)。格構(gòu)支架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)采用Q235B無(wú)縫鋼管特制而成。

3.2.2 受力點(diǎn)加固措施

1）通過(guò)驗(yàn)算得出提升點(diǎn)的最大支座反力為303.8 kN，本工程回填土地面承載力為60 kN/m2，混凝土樓面承載力設(shè)計(jì)值為8.5 kN/m2，則必須對(duì)回填土地面及混凝土樓面采取加固措施，提高承載力以滿(mǎn)足頂升點(diǎn)受力要求。

2）回填土地面承臺(tái)具體方法：混凝土承臺(tái)為2級(jí)，第1級(jí)為3 000 mm 3 000 mm 300 mm，第2級(jí)為1 800 mm 1 800 mm 300 mm；承臺(tái)范圍內(nèi)的基礎(chǔ)夯實(shí)后澆筑墊層；基礎(chǔ)承臺(tái)底部縱橫方向綁扎φ12 mm@150 mm鋼筋（HRB 400），混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。

3）樓層回頂步驟：在提升格構(gòu)支架正下方的地面澆筑1 800 mm 1 800 mm 300 mm鋼筋混凝土承臺(tái)，采用5根φ140 mm 4 mm的鋼管焊接成1 000 mm 1 000 mm的格構(gòu)架，從承臺(tái)地面往上逐層回頂至樓板底部，看臺(tái)處踏步較低部位采用φ160 mm 6 mm的鋼管與槽鋼或H型鋼梁焊接成排架，上部放置1塊1 200 mm 1 200 mm 9 mm鋼板。

3.2.3 頂升格構(gòu)支架系統(tǒng)

1）頂升格構(gòu)系統(tǒng)由頂升支架、液壓千斤頂、頂升連接桿、液壓泵站、中央控制總臺(tái)等組成；頂升格構(gòu)支架的設(shè)計(jì)綜合借用了網(wǎng)架和塔吊的設(shè)計(jì)理念，千斤頂最大行程為1.2 m，支架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)尺寸為1.2 m 1.2 m 1.0 m，支架采用螺栓球節(jié)點(diǎn)形式，便于拆裝。

2）每臺(tái)液壓泵站可以控制2臺(tái)頂升千斤頂，中央總控制臺(tái)通過(guò)每臺(tái)千斤頂上的位移傳感器控制著該油路電磁閥的開(kāi)通或關(guān)閉，通過(guò)泵站上的油壓表讀取該路的油壓，從而換算出該路頂升力值。千斤頂安裝在頂升支架的底座對(duì)角線交點(diǎn)上，通過(guò)頂升帽頂、連接拉桿和銷(xiāo)釘將千斤頂和頂升支架連接在一起。

3）液壓頂升系統(tǒng)的千斤頂為雙動(dòng)式，泵站供油時(shí)活塞向外伸出，泵站回油時(shí)活塞自動(dòng)收回；每臺(tái)千斤頂均有液控單向閥以保證停機(jī)后不下降，節(jié)流閥可用來(lái)調(diào)節(jié)千斤頂?shù)倪M(jìn)油量以調(diào)整千斤頂?shù)纳邓俣取?/p>

4）在網(wǎng)架頂點(diǎn)正下方把頂升支座安裝妥當(dāng)，然后組裝格構(gòu)支架。用鋼銷(xiāo)將頂升拉桿與支撐架耳朵連接，按動(dòng)總控或每臺(tái)泵站上的供油按鈕，使千斤頂油缸活塞上升高度大于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的高度后停止，組裝格構(gòu)支架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)；安裝完一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)后，千斤頂回油緩慢卸載，將網(wǎng)架頂升力轉(zhuǎn)移到頂升支架上，然后取出鋼銷(xiāo)，收回活塞，再連接下面支架耳朵，再次頂升，依次循環(huán)進(jìn)行下一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的安裝。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝過(guò)程如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝過(guò)程示意

3.2.4 網(wǎng)架安裝控制線測(cè)設(shè)

1）根據(jù)建筑物主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)原有的軸線，測(cè)量人員用全站儀引測(cè)出控制軸線至網(wǎng)架拼裝位置的水平地面，然后依據(jù)網(wǎng)架深化施工圖紙，測(cè)設(shè)出網(wǎng)架桿件及節(jié)點(diǎn)安裝位置的正投影線，作為網(wǎng)架地面拼裝的控制線。在施測(cè)過(guò)程中，要對(duì)定位軸線進(jìn)行交接驗(yàn)線，做好記錄，對(duì)定位軸線進(jìn)行標(biāo)記，并做好保護(hù)。

2）根據(jù)建筑物主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)原有的水準(zhǔn)點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀進(jìn)行閉合測(cè)量，并將水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)設(shè)到網(wǎng)架安裝周邊的建筑物上，做好標(biāo)記，同時(shí)應(yīng)加以保護(hù)。

3）網(wǎng)殼的起步胎架根據(jù)已測(cè)設(shè)好的“網(wǎng)架”正投影線位置進(jìn)行起步拼裝，施工過(guò)程中，采用水準(zhǔn)儀對(duì)起步胎架進(jìn)行抄平控制，并用全站儀反復(fù)校核，確保起步胎架的拼裝滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.2.5 網(wǎng)架整體頂升工作過(guò)程

1）在中間水平地面位置，根據(jù)已測(cè)設(shè)好的“網(wǎng)架”正投影線位置拼裝起步胎架。起步階段胎架安裝如圖2所示。

圖2 起步階段胎架安裝示意

2）在中間地面原位拼裝完成起步胎架并檢測(cè)驗(yàn)收后，安裝6個(gè)臨時(shí)支撐格構(gòu)支架及纜風(fēng)繩，對(duì)起步胎架進(jìn)行試頂，將胎架整體頂升離地500 mm，懸停24 h觀察。

3）起步胎架經(jīng)檢查無(wú)異常后，將網(wǎng)架頂升點(diǎn)轉(zhuǎn)移到網(wǎng)架下弦的正式頂升點(diǎn)位置，檢測(cè)驗(yàn)收后，將胎架整體同步頂升至高度5 m，再安裝第1段看臺(tái)拓展區(qū)網(wǎng)架（圖3）。

圖3 網(wǎng)架第1次頂升離地5 m

4）第1段看臺(tái)拓展區(qū)網(wǎng)架安裝時(shí)，同步在看臺(tái)區(qū)周圈增設(shè)6個(gè)頂升格構(gòu)支架并設(shè)置好纜風(fēng)繩?？磁_(tái)拓展區(qū)網(wǎng)架安裝完畢并檢測(cè)驗(yàn)收后，將網(wǎng)架整體同步頂升至高度14 m，安裝第2段看臺(tái)拓展區(qū)網(wǎng)架（圖4）。

圖4 網(wǎng)架第2次頂升離地14 m

5）第2段看臺(tái)擴(kuò)展區(qū)網(wǎng)架安裝時(shí)，同步在第2段看臺(tái)區(qū)周圈增設(shè)10個(gè)頂升格構(gòu)支架并設(shè)好纜風(fēng)繩，此時(shí)須由周圈看臺(tái)頂升點(diǎn)承力，并拆除支撐格構(gòu)架。第2段看臺(tái)拓展區(qū)網(wǎng)架安裝并檢測(cè)后，將網(wǎng)架整體頂升到設(shè)計(jì)高度21.87 m，高空安裝周邊網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)、桿件及網(wǎng)架支座（圖5）。

圖5 網(wǎng)架頂升至設(shè)計(jì)高度

6）所有網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝完成后，將網(wǎng)架落入支座，檢測(cè)驗(yàn)收合格后，卸載并拆除頂升格構(gòu)支架。

3.2.6 格構(gòu)支架卸載工作過(guò)程

1）網(wǎng)架同步卸載完成后，格構(gòu)支架的拆除工作可單個(gè)依次進(jìn)行，格構(gòu)支架的拆除過(guò)程與頂升過(guò)程的操作相反。支架拆裝前，應(yīng)先松開(kāi)鋼絲繩，根據(jù)支架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)單次下落高度計(jì)算出每一段鋼絲繩需松開(kāi)的長(zhǎng)度。拆除工作按分段拆除支架、分段松開(kāi)鋼絲繩的原則進(jìn)行。松繩時(shí)，格構(gòu)支架與網(wǎng)架相連接的每根鋼絲繩應(yīng)同步進(jìn)行操作，確保格構(gòu)支架四周均勻受力，架體穩(wěn)定。

2）格構(gòu)支架卸載拆除時(shí)，千斤頂回油緩慢下落，收回活塞，將格構(gòu)支架自重力轉(zhuǎn)移到千斤頂支座底板上，再取出鋼銷(xiāo)；將取出的鋼銷(xiāo)與上一段頂升拉桿標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的耳朵連接穩(wěn)固，再按動(dòng)泵站上的供油按鈕，使千斤頂油缸活塞上升，格構(gòu)支架底端距離千斤頂支座底板的高度大于10 cm后停止，拆下格構(gòu)支架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，同時(shí)松一段鋼絲繩。拆卸完一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)后，千斤頂回油緩慢下落，再連接上一段支架耳朵，并抬升支架，依次循環(huán)進(jìn)行下一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的拆除。

4 質(zhì)量控制

1）在正式頂升前進(jìn)行試頂，即使每個(gè)油缸受力基本一致，試頂時(shí)網(wǎng)架全部脫離地面即可。

2）調(diào)整油缸底部的高度，保證網(wǎng)架基本在同一水平位置，正負(fù)偏差不得超過(guò)20 mm，試頂懸停時(shí)間為24 h，施工過(guò)程中做好監(jiān)測(cè)觀察，并做好記錄。

3）試頂時(shí)間到8 h后，對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及頂升點(diǎn)地面基礎(chǔ)進(jìn)行檢查，如有異常變化必須按要求作相應(yīng)處理，處理完成并驗(yàn)收合格后，方可繼續(xù)進(jìn)行下一步工作。

4）頂升初期，網(wǎng)架每次升高50 mm，待行動(dòng)統(tǒng)一后每次可升高100 mm，初期每200 mm檢查一次網(wǎng)架高度，后期每500 mm檢查一次網(wǎng)架高度，確保網(wǎng)架同步上升。

5）網(wǎng)架頂升到一定高度，滿(mǎn)足下一節(jié)頂升格構(gòu)架拼裝條件時(shí)，停止頂升工作，統(tǒng)一進(jìn)行格構(gòu)支架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝，安裝完成后，方可進(jìn)行下一步頂升。

6）在拼裝和頂升過(guò)程中，必須設(shè)專(zhuān)人進(jìn)行檢測(cè)校核，確保網(wǎng)架上弦節(jié)點(diǎn)在其投影線上。

5 結(jié)語(yǔ)

研究這種受限空間內(nèi)大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有效的施工工藝，對(duì)提升工程的質(zhì)量和施工效率有著重要的實(shí)際意義。通過(guò)工程實(shí)踐及對(duì)施工中問(wèn)題的處理，得出以下結(jié)論：

1）實(shí)行網(wǎng)架同步頂升的施工工藝，保證了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝的質(zhì)量，取得了良好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，具有較高的應(yīng)用推廣價(jià)值。

2）通過(guò)對(duì)整體同步頂升施工的研究，解決了大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)高空拼裝困難和網(wǎng)架變形大的難題，避免了在下部搭拆臨時(shí)支撐的工作量，保證了安裝精度和施工進(jìn)度。

3）針對(duì)受限空間內(nèi)安裝頂升格構(gòu)架，分多次頂升和安裝擴(kuò)展區(qū)，逐級(jí)同步提升，使大跨度球殼焊接球網(wǎng)架的各個(gè)受力點(diǎn)平衡，對(duì)確保整體頂升質(zhì)量起到了關(guān)鍵作用。